1_glx

ГБОУ СПО «Соликамский педагогический колледж имени А.П. Раменского
»
Занятие по информатике
на тему:
«Моделирование, формализация, визуализация»
для студентов 1 курса
Разработала и провела:
Разработала:
преподаватель информатики
Глазырина Елена Валерьевна
г. Соликамск 2014 г.
Тема урока: Моделирование, формализация, визуализация
Цель урока: ввести понятия «Моделирования, формализация, визуализация»
Задачи урока:
Обучающая:
- организовать деятельность обучающихся по изучению и первичному закреплению
способов действий;
- обеспечить применение знаний и способов действий в разнообразных ситуациях;
- организовать деятельность обучающихся по самостоятельному применению знаний в
разнообразных ситуациях;
Развивающая:
- помочь обучающимся осознать социальную и практическую значимость учебного
материала;
- обеспечить развитие умений сравнивать и классифицировать познавательные объекты;
- создать условия для развития умения работать во времени;
Воспитывающая:
- осуществлять эстетическое воспитание;
- способствовать обогащению внутреннего мира обучающихся.
Тип занятия:
Объяснение нового материала и первичного закрепления знаний.
В результате изучения темы обучающиеся должны:
Знать:
 понятие модели;
 классификацию моделей по типам;
 этапы моделирования;
 зависимость между правильным выбором модели и получением верного результата;
 необходимость уточнения модели для получения более точного результата.
Уметь:
 выделить исходные данные и результаты в простейших моделях;
 анализировать соответствующие модели и исходные задачи.
Методы:
 Информационный (словесный)
 Наглядный
 Иллюстративный
 Репродуктивный
Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.
Оборудование: компьютеры, мультимедиапроектор, ПО: MS Office PowerPoint 2007, MS
Office Excel 2007.
Этапы занятия:
1.
постановка цели и мотивация учебной деятельности;
2.
воспроизведение и коррекция опорных знаний;
3.
обобщение и систематизация понятий для выполнения проверочной работы;
4.
дифференцированная проверочная работа (тестирование, кроссворд);
5.
подведение итогов.
Ход учебного занятия
Организационная часть. Сообщение цели (слайд №1)
Сегодня на учебном занятии мы познакомимся со следующими понятиями:
1.
Моделирование
2.
Модель
3.
Формализация
4.
Этапы разработки моделей
Убедимся в необходимости моделирования как метода познания и построим модель
Вашей семьи.
Объяснение нового материала
1. Моделирование как метод познания
Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности
изучаемого объекта, явления или процесса.
Общие свойства моделей.
1) адекватность – это степень соответствия модели тому реальному явлению (объекту,
процессу), для описания которого она строится;
2) конечность – модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и,
кроме того, ресурсы моделирования конечны;
3) упрощенность - модель отображает только существенные стороны объекта,
4) полнота – учтены все необходимые свойства;
5)
приблизительность
-
действительность
отображается
моделью
грубо
или
приблизительно;
6) информативность - модель должна содержать достаточную информацию о системе в рамках гипотез, принятых при построении модели;
7) потенциальность - предсказуемость модели и еѐ свойств.
Исследование объектов, процессов или явлений путем построения и изучения их
моделей
для
определения
или
уточнения
характеристик
оригинала
называется
моделированием.
Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
Теория
замещения
объектов-оригиналов
объектом-моделью
моделирования.
Основными этапами моделирования являются:
1) постановка задачи;
2) разработка модели, анализ и исследование задачи;
3) компьютерный (натурный, физический) эксперимент;
4) анализ результатов моделирования.
(слайд №2, слайд №3)
называется
теорией
Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической,
художественной) постоянно создаёт и использует модели окружающего мира. Модели
позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для
непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень
быстрые или очень медленные и др.)
Наглядные модели часто используются в процессе обучения:
Например:

в курсе географии – глобус

в курсе физики – двигатель внутреннего сгорания

в курсе химии – модели молекул и кристаллических решёток

в курсе биологии – ДНК
Модели играют важную роль в создании различных технических устройств, машин и
механизмов, зданий, электрических цепей и т.д.
Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей – теорий, законов,
гипотез и т.д.
Всё художественное творчество является процессом создания моделей: любое
литературное произведение – модель реальной человеческой жизни, живописные полотна,
скульптуры, театральные постановки.
Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения
модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования,
свойства.
Модель – это некий новый объект, который отражает существенные особенности
изучаемого объекта, явления или процесса.
Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи,
когда нас интересует определённые свойства изучаемого объекта, модель оказывается
полезным, а иногда и единственным инструментом исследования.
2.
Формы представления моделей (слайд №4, слайд №5, слайд №6, слайд №7)
Модели материальные и информационные.
Все модели можно разбить на 2 большие класса: предметные (материальные) и модели
информационные.
Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства
объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических
решеток, макеты зданий и другие)
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой
форме, знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков
(знаковых систем) могут быть представлены в форме текста (например, программы на языке
программирования) формулы (например, 2-ой закон Ньютона) таблицы (например,
периодическая таблица элементов Д.И. Менделеева) и другие.
3.
Формализация (слайд №8)
Естественные языки используются для создания описательных информационных
моделей (например, гелиоцентрическая модель мира Коперника).
Для отображения различных процессов часто прибегают к построению графиков,
чертежей, схем – это примеры графических информационных моделей.
С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели
(математические, логические).
Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются
математическими моделями.
Язык алгебры логики позволяет строить формальные логические модели, например,
логические модели устройств компьютера: сумматора и триггера.
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков
называется формализацией.
В процессе познания окружающего мира человечество
постоянно использует
моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала строится его
описательная информационная модель на естественном языке, затем она формализуется, т.е.
выражается с использованием формальных языков (математики, логики и другие)
4.
Этапы разработки моделей (слайд №9)
Постановка задачи:
Под задачей в самом общем смысле этого слова понимается некая проблема,
которую надо решить. На этапе постановки задачи необходимо отразить три основных
момента: описание задачи, определение целей моделирования и анализ объекта или
процесса
Разработка модели:
Выбор наиболее существенной информации при создании информационной модели и ее
сложность обусловлены целью моделирования. Построение информационной модели
является отправным пунктом разработки модели.
Все входные параметры объектов, выделенные при анализе, располагают в порядке
убывания значимости и проводят упрощение модели в соответствии с целью моделирования.
При этом отбрасываются факторы, несущественные с точки зрения того, кто определяет
модель. Если отбросить существенные факторы, то модель может оказаться неверной.
Все элементарные объекты, выделенные при анализе должны быть показаны во
взаимосвязи. В информационной модели отображаются только бесспорные связи и
очевидные действия. Такая модель дает первичную идею, определяющую дальнейший ход
моделирования.
Компьютерный эксперимент:
С развитием вычислительной техники появился новый уникальный метод исследования компьютерный эксперимент. В помощь, а иногда и на смену экспериментальным образцам и
испытательным стендам во многих случаях пришли компьютерные исследования моделей.
Этап проведения компьютерного эксперимента включает две стадии: составление плана
моделирования и технологию моделирования.
Анализ результатов моделирования:
Конечная цель моделирования - принятие решения, которое должно быть выработано на
основе всестороннего анализа полученных результатов. Этот этап решающий - либо вы
продолжаете исследования, либо заканчиваете. Если известен результат, то можно сравнить
его с полученным результатом моделирования.
Полученные
выводы
часто
способствуют
проведению
дополнительной
серии
команде
Пуск/Все
экспериментов, а иногда и к изменению модели.
Закрепление учебного материала
1.
Выполнение теста на тему «Моделирование».
2.
Выполнение практической работы на компьютере.
Ход работы:

Откройте
графический
редактор
Paint
по
программы/Стандартные/Paint.

Создайте меню простых элементов, указанных в задании, максимально учитывая
форму и размер (цвет произвольно).

Создать из простых элементов объект.

Результат продемонстрировать преподавателю.
Задания для моделирования (дифференцированы по уровню сложности).
5.
Домашнее задание
Построить таблицу в тетради по следующим данным:
Задача №1.
Полярная звезда находится в созвездии Малая Медведица. Бетельгайзе находится в
созвездии Ориона. Расстояние до Спики — 260 световых лет. Денеб находится в созвездии
Лебедя. Акрукс ярче Солнца в 2200 раз. Расстояние до Бетельгайзе — 650 световых лет.
Ригель ярче Солнца в 55000 раз. Канопус находится в созвездии Стрекоза. Расстояние до
Капеллы — 46 световых лет. Спика находится в созвездии Дева. Антарес находится в
созвездии Скорпион. Расстояние до Арктура — 36 световых лет. Альдебаран ярче Солнца в
165 раз. Бетельгайзе ярче Солнца в 22000 раз. Расстояние до Акрукса — 260 световых лет.
Денеб ярче Солнца в 72500 раз. Расстояние до Антареса - 425 световых лет. Альдебаран
находится в созвездии Телец. Антарес ярче Солнца в 6600 раз. Расстояние до Канопуса - 181
световой год. Арктур находится в созвездии Волопас. Капелла ярче солнца в 150 раз.
Расстояние до Полярной звезды — 780 световых лет. Ригель находится в созвездии Орион.
Спика ярче Солнца в 2200 раз. Акрукс находится в созвездии Южный Крест. Расстояние до
Альдебарана — 70 световых лет. Арктур ярче Солнца в 105 раз. Расстояние до Денеба - 1600
световых лет. Канопус ярче Солнца в 6600 раз. Капелла находится в созвездии Возничий.
Полярная звезда ярче Солнца в 6000 раз. Расстояние до Ригеля - 820 световых лет.
Задача №2.
Средняя глубина Камского водохранилища — 6,5 м. Площадь Горьковского
водохранилища — 1400 кв. км. Объем Рыбинского водохранилища — 25 куб. км. Напор
Цимлянского водохранилища — 26 м. Площадь Братского водохранилища — 5300 кв. км.
Средняя глубина Куйбышевского водохранилища — 10,4 м. Объем Цимлянского
водохранилища — 4650 кв. км. Объем Братского водохранилища — 180 куб. км. Площадь
Камского водохранилища — 1700 кв.км. Напор Куйбышевского водохранилища — 28 м.
Средняя глубина Цимлянского водохранилища — 9,2 м. Напор Камского водохранилища —
21 м. Площадь Куйбышевского водохранилища — 5000 кв.км. Напор Рыбинского
водохранилища — 25 м. Средняя глубина Братского водохранилища — 34 м. Объем
Куйбышевского водохранилища — 52 куб.км. Напор Горьковского водохранилища —18 м.
Средняя глубина Рыбинского водохранилища — 5,5 м. Объем Камского водохранилища —
11 куб.км. Напор Братского водохранилища — 104 м. Площадь Цимлянского водохранилища
— 2600 кв.км.
Литература
Информатика - 9. Учебник для 9 класса. Угринович Н.Д. - М.: Лаборатория Базовых
Знаний. 2011
Практическая работа по теме «Моделирование»
Ход работы

Откройте
графический
редактор
Paint
по
команде
Пуск/Все
программы/Стандартные/Paint.

Создайте меню простых элементов, указанных в задании, максимально учитывая
форму и размер (цвет произвольно).

Создать из простых элементов объект.

Результат продемонстрировать преподавателю.
Задания для моделирования (дифференцированы по уровню сложности).
Тест по теме "Моделирование и формализация"
1 вариант
1. Модель отражает:
1. только одну сторону данного объекта
2. некоторые стороны данного объекта
существенные стороны данного объекта
4. все стороны данного объекта
3.
2. Для одного и того же объекта можно создать:
1. одну модель
2. несколько моделей
3. бесконечное множество моделей
3. Изменение объектов во времени описывается с помощью:
1. материальной модели
2. статической модели
3. динамической модели
4. логической
модели
4. Материальной моделью является:
1. математическая формула
2. аэродинамическая труба
3. таблица
4. диаграмма
5. Информационной моделью занятий в школе является:
1. правила поведения учащихся
2. список класса
3. расписание уроков
4. перечень
предметов
6. Параметрами треугольника являются:
1. три стороны
2. три угла
3. три стороны и три угла
4. треугольник
7. Файловая система является:
1. словесной моделью
2. структурной моделью
3. логической моделью
моделью
8. Компьютерной моделью не является:
1. текст
2. чучело
3. таблица
4. алгоритм
9. Что не является моделью:
1. рисунок
2. компьютер
3. текст
4. чучело
10. Укажите программное средство для работы с текстом:
1. MS-DOS
2. Windows
3. Paintbrush
4. Word
5. Excel
11. Расставьте в нужном порядке этапы моделирования на компьютере
1. формализация модели
2. анализ результатов моделирования
3. проведение компьютерного эксперимента
4. построение компьютерной модели
5. построение информационной модели
4. материальной
Тест по теме "Моделирование и формализация"
2 вариант
1. Модель, по сравнению с моделируемым объектом, содержит:
1. столько же информации
2. меньше информации
3. больше информации
2. Замену реального объекта его подходящей копией, реализующей существенные свойства
объекта, называют:
1. моделированием
2.формализацией
3. систематизацией
3. Моделью поведения можно считать:
1. историю болезни
2. билет в кино
3. инструкцию по получению денег в банкомате
4. Материальной моделью не является:
1. чучело
2. рисунок
3. кукла 4. компьютер
5. Родословная собачки Тузик является:
1. словесной моделью
2. структурной моделью
3. логической моделью
4. материальной
моделью
6. Параметрами равномерного прямолинейного движения являются:
1. s, t
2. v, t
3. s, v
4. s, v, t
7. Таблица Менделеева является:
1. словесной моделью
2. иерархической моделью
3. структурной моделью
динамической моделью
8. Компьютерной моделью является:
1. книга 2. карта
3. таблица
4. треугольник
9. Выберите пару «объект и его модель»:
1. страна – столица
2. платье – выкройка платья
3. курица - цыпленок
10. Укажите программное средство для работы со звуком:
1. SmartDraw
2. Windows
3. Paint
4. SoundForge
5. Excel
11. Расставьте в нужном порядке этапы моделирования на компьютере
1. проведение компьютерного эксперимента
2. построение компьютерной модели
3. построение информационной модели
4. анализ результатов моделирования
5. формализация модели
4.