9 класс, 37-38 урок
Учитель: Брух Т.В.
Дата: ________________-
Тема урока: «Формализация и визуализация информационных моделей. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере»
Цель урока:
Формирование умений и навыков, носящих в современных условиях общенаучный и обще интеллектуальный характер, как моделирование и формализация;
Развитие у школьников теоретического, творческого мышления, а также формирование операционного мышления, направленного на выбор оптимальных решений, развитие навыков и умений применения современных компьютерных технологий.
Научить школьников применять современное программное обеспечение.
Задачи урока:
Учебная: сформировать понятие модели, формализации, визуализации, изучить основные виды моделей, их назначение и свойства.
Развивающая: развитие исследовательской компетентности учащихся при формализации модели, логического мышления, расширение кругозора,
Воспитательная: развитие познавательного интереса, воспитание информационной культуры.
Ход урока:
Организационная часть. Сообщение цели урока.
Приветствие. Проверка присутствующих. Постановка цели. Формирование мотивации к изучению темы.
Объяснение нового материала
Моделирование как метод познания
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.
Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
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.
Формы представления моделей.
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.
Формализация
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).
Этапы разработки и исследования моделей на ПК:
1 этап. Построение описательной информационной модели
Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
2 этап. Построение формализованной модели
Описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка.
В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
3 этап. Создание компьютерной модели
Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1) построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
2) построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и пр.).
В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.
4 этап. Компьютерный эксперимент
Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т.д.
5 этап. Анализ полученных данных и корректировка исследуемой модели
В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности.
Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее.
В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
Защита проектов
Учащимся заранее было дано задание – построить генеалогическое древо своей семьи.
Домашнее задание: § 2.2.3
Подведение итогов. Подведем итоги нашей работы. Мы просмотрели ваши проекты. Все работы, представленные на уроке, показали хорошее знание информационных технологий и умение применять их при выполнении заданий практического содержания. Хочется отметить, что никто из учеников не отнесся к работе равнодушно. Всем спасибо! Удачи вам! До свидания.
31 457
589 
