Методика изучения темы моделирование и формализации

Содержание 

Введение. 2

Содержание линии «Моделирование и формализация» 3

Подходы к раскрытию темы в учебной литературе. 6

Методика преподавания темы «Формализация и моделирование». 7

Методический подход к введению представлений об информационных моделях и моделировании. 9

Методика изучения информационных моделей и формализации. 10

Особенности развития мышления при изучении информатики. 17

Конспекты уроков по теме «Моделирование и конструирование» 18

Урок №1 «Понятие модели. Назначение и свойства моделей. Виды моделей. Моделирование» 18

Урок №2. «Формализация. Этапы построения моделей» 24

Урок №3«Табличные информационные модели» 29

Урок 4. «Практическая работа: создание модели в среде Microsoft Excel» 35

Список использованной литературы 41

 

 

Введение.

 

В настоящее время информатика  и информационные технологии мощным потоком влились в нашу жизнь. Трудно назвать другую область человеческой деятельности, которая развивалась  бы так стремительно и порождала  такое разнообразие проблем, как  информатизация и компьютеризация  общества.

История развития информационных технологий характеризуется быстрым изменением концептуальных представлений, технических  средств, методов и сфер применения. В современном мире весьма актуальным для большинства людей стало  умение пользоваться информационными  технологиями. Проникновение ПК во все сферы жизни общества убеждает в том, что культура общения с  ПК становится частью общей культуры человека: термины «Word», «Excel», «Internet» стали такими же обыденными, как «телефон», «телеграф», «телевизор». Но далеко не все  понимают разницу между простым «нажиманием клавиш» и целенаправленной работой на компьютере, умением четко поставить задачу и, правильно подойдя к ее решению, используя программные средства (наиболее подходящие), прийти к ожидаемому результату. 

Курс информатики был введен в школу как средство обеспечения  компьютерной грамотности учащихся, подготовки школьников к практической деятельности, к труду в информационном обществе.

Важной содержательной линией в курсе информатики является линия «Формализация и моделирование».

Перед учителем информатики стоят  различные цели. Одной из них является развитие логического и алгоритмического мышления школьников. Правильный подход к преподаванию линии «Формализация  и моделирование» позволит оказать  существенное влияние на общее развитие и формирование мировоззрения учащихся, а также решить многие задачи в  полном их объеме.

Уроки, ориентированные на моделирование, должны выполнять развивающую, общеобразовательную  функцию, поскольку при их изучении учащиеся продолжают знакомство еще  с одним методом познания окружающей действительности – методом компьютерного  моделирования.

Целями моей работы являются:

• Отображение наиболее существенных сторон линии «Формализация и моделирование».
• Представление разработки урока по изучению понятия «модель» на примере математической модели.
• Представление изложения темы «Введение в информационное моделирование».

Содержание  линии «Моделирование и формализация»

В обязательном минимуме содержания образования по информатике присутствует линия «Моделирование и формализация»  Содержание этой линии определено следующим  перечнем понятий:

 

• моделирование как метод познания;
• модели материальные и информационные;
• информационное моделирование;
• формализация информационных моделей;
• типы информационных моделей.

 

В стандарте основного общего образования по информатике и ИКТ содержание этой линии определенно следующим перечнем базовых понятий:

• Информационные (нематериальные) модели.
• Использование информационных моделей в учебной и познавательной деятельности.
• Назначение и виды информационных моделей.
• Формализация задач из различных предметных областей.
• Структурирование данных.
• Построение информационной модели для решения поставленной задачи.
• Оценка адекватности модели объекту и целям моделирования (на примерах задач различных предметных областей).

 

В примерной программе  основного общего образования на изучение темы «Формализация и моделирование» выделяется 8 часов.

 

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ 
ПОДГОТОВКИ ВЫПУСКНИКОВ

В результате изучения темы «Формализация и моделирование» ученик должен:

знать/понимать

• что такое модель;
• типы моделей;
• этапы решения задач на ЭВМ;
• этапы моделирования;
• принципы построения модели задачи;
• основные виды классификации моделей;
• основные признаки классификации моделей;
• характеристику рассматриваемых классов моделей;
• классификацию информационной модели’
• методику и основные этапы моделирования;
• технологию работы в средах общего назначения.

 

• назначение и  виды информационных моделей, описывающих  реальные объекты и процессы;

уметь

• приводить примеры моделирования и формализации;
• строить модели с помощью компьютера;
• проводить компьютерные вычислительные эксперименты.
• приводить примеры моделей, относящихся к определенному классу;
• проводить формализацию задач;  
• моделировать в среде текстового процессора;
• моделировать в среде графического редактора;  
• моделировать в среде табличного процессора;
• моделировать в среде системы управления базой данных.

 

• использовать  готовые информационные модели, оценивать  их соответствие реальному объекту  и целям моделирования;

использовать  приобретенные знания и умения в  практической деятельности и повседневной жизни для:

• создания простейших моделей объектов и процессов в виде изображений и чертежей, динамических (электронных) таблиц, программ (в том числе в форме блок-схем);
• проведения компьютерных экспериментов с использованием готовых моделей объектов и процессов;

 

В результате изучения темы «Формализация  и моделирование» ученики должны выполнить следующие практические работы:

• Постановка и проведение эксперимента в виртуальной компьютерной лаборатории.
• Построение генеалогического дерева семьи.
• Создание схемы и чертежа в системе автоматизированного проектирования.
• Построение и исследование компьютерной модели, реализующей анализ результатов измерений и наблюдений с использованием системы программирования.
• Построение и исследование компьютерной модели, реализующей анализ результатов измерений и наблюдений с использованием динамических таблиц.
• Построение и исследование геоинформационной модели в электронных таблицах или специализированной геоинформационной системе.

Подходы к раскрытию  темы в учебной литературе.

1. Учебник  Макаровой Н.В. «Информатика»  9 кл.

Место, которое занимает тема информационного  моделирования и информационной модели, в учебнике Макаровой Н.В. 9 класс содержится в разделе 2. Обилие примеров, рисунков, схем, таблиц в учебнике и простота изложения материала способствует более легкому усвоению даже очень сложных для учеников тем. Так же к учебнику прилагается задачник по моделированию, в котором сформулированы понятия моделирования в разных программных средах (графический редактор, текстовый процессор, электронные таблицы, БД). В этих учебных пособиях полностью отображается образовательный минимум содержания образования линии «Моделирование и формализация». Практическая часть (т. е. примеры и задачи для практической работы) не вполне соответствует возрасту учащихся. Введение в моделирование  в учебниках Н.В.Макаровой изучается в 9 и 10 классах, по концентрической системе,  тема разбросана по всему курсу информатики.

2. Учебник  Гейн А. Г. «Информатика» 9 класс.

В учебнике Гейна тема моей курсовой рассматривается в главе 4 «Искусство построения моделей». Основные понятия темы излагаются в 3 параграфах: §34 «О задачах и моделях» , §35 «Как устроены модели» , §36 «Рождение модели». Практическая работа описывается в §37 «Задача о выборе места для железнодорожной станции». Материал в этом учебнике отличается объемностью и доступностью теоретического материала, который легко воспринимается и запоминается  обучающимися.

3. Учебник  Ю.А Быкодорова «Информатика и ИКТ» 9 класс.

В учебнике Ю.А Быкодорова в §26 «Модели и моделирование» рассматриваются основные понятия темы Моделирование, также ученикам предлагается информация об истории моделирования. §27 «Виды моделей» содержит различные классификации моделей и основы формализации. В §28 «Проекты и проектирование» ученики узнают об основах проектирования. Учебники содержит красочные примеры моделей.

Методика  преподавания темы «Формализация и моделирование».

 

В образовательном  стандарте и примерной программе  курса «Информатика и ИКТ» для  основной школы тема, относящаяся  к моделированию, стоит после  темы «Алгоритмы». Моделирование выступает  важным методом научных исследований, средством решения широкого класса информационных задач.

Линия моделирования является теоретической основой курса  информатики, так же как и линия  информации и информационных процессов. Однако эта линия тесно связана  с другими линиями курса. Технологические  приемы обработки информации и соответствующие  программные средства можно рассматривать  как инструменты для работы с  различными информационными моделями. В базовом курсе изучаются только начальные понятия, относящиеся к информационному моделированию, и показываются возможности, которые дает для этого применение компьютерных технологий.

Современный подход к моделированию  в базовом курсе информатике  отличается значительной широтой. Темы алгоритмизация и программирование тоже считаются непосредственно  относящимися к моделированию. Таким  образом, моделирование является сквозной линией для многих разделов базового курса информатики.

Отдельные темы в базовом  курсе изучаются в различном  объёме:

• натурные модели рассматриваются лишь при введении понятия модели;
• информационные модели изучаются подробно и классифицируются;
• моделирование знаний лишь упоминается, что связано как со сложностью данного вопроса, так и малой разработанностью его в науке;
• подробно рассматривается классификация моделей на графические, вербальные, табличные, математические и объектно‐информационные.

Что касается моделирования знаний, то оно относится к сфере искусственного интеллекта, изучение которого в базовом  курсе информатики пока проблематично. Тем не менее нужно сообщить учащимся, что с искусственным интеллектом они сталкиваются в следующих случаях: когда автоматически выполняется проверка орфографии в набранном на компьютере тексте, когда делают машинный перевод, когда работают с обучающими и контролирующими программами. Эти сведения существенно расширяют кругозор учащихся, способствуют систематизации знаний и профориентации.

Методический  подход к введению представлений  об информационных моделях и моделировании.

 

Изучая данную тему, необходимо остановиться на рассмотрении общих понятий моделирования, особенно на тех из них, которые носят методологический характер и связаны с понятием системного анализа. Этот материал является весьма трудным для учащихся 7–9 классов из-за своей высокой степени абстракции, что требует применения учителем адекватных методов и средств обучения. Методисты предлагают изучать вопросы информационного моделирования на трех уровнях подробности: минимальном, дополненном и углублённом.

На  минимальном уровне в базовом курсе вначале рассматривается система основных понятий темы. В большинстве случаев учителю можно использовать такой метод обучения, как беседа. Понятие модели знакомо большинству детей, и они могут самостоятельно привести примеры различных моделей. Рассматривая примеры моделей, необходимо подвести учащихся к определению того, что модель - это некоторое упрощенное подобие реального объекта. Что в модели повторяются лишь те свойства реального объекта, которые необходимы для её будущего использования. Например, существуют различные модели человека, используемые для соответствующих целей: скелет в кабинете анатомии, манекен в магазине готовой одежды, манекен в швейном ателье и т. п.