Особенности организации лабораторного практикума в обучении информационному моделированию в школьном курсе информатики

Другой пример явных логических связей объектов системы: периодическая система химических элементов структурирована наглядно в виде таблицы, но в виде целого существует только как табличная информационная модель.

Рассмотрение таких систем, как файловая, государственной власти, система образования, и других в виде структурных схем позволит заложить у учащихся основы системно-структурного взгляда на мир. Переход в дальнейшем к любой теме курса информатики вполне обоснован, так как мы изучаем системы в различных проявлениях (компьютер, системы программирования) и информационные процессы в них протекающие (представление и обработку графической, текстовой и числовой информации).

Основы системологии хорошо разработаны в учебных пособиях для начального курса информатики авторского коллектива под руководством А.В. Горячева. При переходе к базовому курсу наработанные навыки систематизации теряются, это вместо того, чтобы развивать их и перейти к профильному изучению информатики любого направления в старших классах, где эти навыки необходимы для эффективной организации учебного труда, а также для понимания объектно-ориентированной парадигмы программирования.

Прежде чем перейти к теме моделирования более широко (в рамках линии "Основы алгоритмизации" учащиеся познакомились лишь с математической моделью как одним из необходимых шагов формализации), т. е. рассмотреть теоретические основы моделирования, можно познакомить учащихся с элементами кибернетики. В настоящее время этой теме уделено немного внимания в учебниках информатики И.Г. Семакина и Н.Д. Угриновича.

В учебнике И.Г. Семакина тема "Информация и управление" идет после изучения баз данных и баз знаний как мотивация к изучению темы "Основы алгоритмизации и программирования"[13]. Методисты-практики отмечают, что с элементами кибернетики лучше знакомить после изучения алгоритмизации и программирования, когда накоплено достаточно примеров взаимодействия между объектами системы. Вместе с учащимися можно проанализировать различные виды алгоритмов (линейный, разветвленный, циклический), реализованных в виде команд по управлению объектом или системой, приводящих к заранее поставленной цели, оценить ее эффективность. А предшествующее изучение темы "Основы системологии" позволит учащимся легко выделять связи (прямые и обратные) между объектами системы. Знакомство с элементами кибернетики мотивирует изучение основ моделирования и формализации, так как часто учащиеся не удовлетворены ответом на вопрос о цели моделирования как методе научного познания окружающего мира, а цель изучения этого метода как инструментария нахождения эффективного решения поставленной задачи функционирования системы, учащимся IX класса уже понятна и вполне удовлетворяет.

Обсуждение с учащимися проблемы исследования сложных объектов или систем (гроза, вулкан) приведет к пониманию сложности или полной невозможности процесса исследования непосредственно объекта. Таким образом, учащимся объясняется цель моделирования и вводится понятие модели. Разговор о моделях следует вести в режиме диалога, развивая те представления, которые уже есть у учащихся на интуитивном уровне. Определение модели может быть таким: "Модель -- это упрощенное подобие реального объекта или процесса, содержащее существенное свойство данного объекта".

Чтобы определить, какие свойства будут являться существенными, необходимо провести системный анализ, т. е. определить цель моделирования для конкретного случая, структуру и внешний вид будущей модели.

Необходимо сделать акцент именно на цели моделирования, поскольку она определяет те свойства оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели.

Если помнить, что по определению объект -- это не только предмет, но и процесс или явление, то и примеры моделирования должны быть соответствующими. Умение выделять отношение "объект-модель" в конкретной ситуации может оказаться полезным в будущем.

Например, можно предложить учащимся такое задание:

"Выделите отношения "объект-модель" в следующих цепочках:

Автомобиль - фото автомобиля - детальный чертеж автомобиля.

Самолет - ураган - аэродинамическая труба, создающая аналогичные условия для полета.

Человек - сердце -кардиограмма".

Примеры должны помочь учащимся прийти к выводу, что один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.

Далее подходим к основной классификации моделей: материальные и информационные модели.

Понятие информационной модели лучше объяснять по учебнику С.А. Бешенкова, Е.А. Ракитиной [14]: "Информационная модель -- это описание моделируемого объекта на одном из языков кодирования информации". Здесь очевидна связь данной линии с темами "Информация и информационные процессы" и "Представление информации".

В развитие темы информационных моделей вводится понятие формализации - из того же учебника: "Формализация - приведение существенных свойств и признаков объекта моделирования к выбранной форме".

Закрепление элементов формализации отрабатывается на примерах представления информационной модели в различных ее формах: в виде рисунка, схемы, таблицы, чертежа, формулы, словесного описания, программы и пр.

Здесь же можно ввести классификацию моделей по временному фактору: один и тот же объект можно изучать, используя как статическую, так и динамическую модель. Например: необходимые чертежи для строительства дома - это статическая информационная модель, А расчеты и графики, отражающие состояние дома через несколько лет после взаимодействия с ветрами, снегами и прочими природными явлениями, можно считать динамической информационной моделью.

Рассмотрение трех моделей организации данных позволит связать изученное в базовом курсе с дальнейшим изучением информатики в виде профильного или углубленного курса.

Данных об одном объекте (системе) накапливается со временем столько, что необходимо определить способ их хранения и представления. Существуют три модели организации данных: реляционная (табличная), иерархическая, сетевая.

Реляционная модель представляет информацию об объекте в строках и столбцах прямоугольной таблицы. Программы, позволяющие реализовать этот способ хранения и представления данных, - Excel, Access.

Иерархическая модель представляет систему в виде структурной схемы (граф, блок-схема), где объекты располагаются по уровням с фиксированными связями между уровнями.

Сетевая модель отличается от иерархической модели типом связей между уровнями - здесь они свободные. Примером сетевой модели организации данных может служить структура организации глобальной сети Интернет.

После повторения в старшем звене теоретических основ моделирования уместен переход к графам, разумеется, в объеме не более чем подборка задач в двухтомнике И. Г. Семакина [12]. С блок-схемами учащиеся знакомы по теме "Основы алгоритмизации и программирования". Схема моделей организации данных позволяет рассмотреть взаимосвязь моделирования и других тем курса информатики.

К представленной схеме организации данных можно возвращаться многократно, повторяя и дополняя ее. Она связывает тему математического и компьютерного моделирования с табличным представлением данных (Excel), базами данных (Access), основами системологии (модели на графах), элементами теории управления, телекоммуникациями (локальные и глобальные сети).

В ходе выполнения нашей курсовой работы мы ознакомились с методикой обучения информационному моделированию в основной школе, предложенной директором школы № 1231 г. Москвы, учителем информатики Федотовой Светланой Германовой (См. Приложение 2.). Данная методика была опробована на базе Государственного образовательного учреждения средней общеобразовательной школы № 1231 им. В.Д.Поленова с учащимися 8-9 классов. На основе анализа результатов использования данной методики, автором отмечено, что применение предложенной методики значительно упростило переход от пропедевтического курса к теоретической и практической деятельности учащихся на уроках. Усвоение учащимися теоретических знаний стало более осознанное, прочное и менее формальное. В данной методике при планировании содержания обучения авторы учитывали:

тенденции развития школьного курса информатики, заключающиеся в смещении акцента с использования технологий и программирования, к формированию умений информационного моделирования, что влечет за собой необходимость более широкого включения вопросов моделирования, изучаемых в основной школе;

возрастные особенности школьников, накопленный ими опыт, знания и умения;

основные понятия информационного моделирования являются связующим звеном всего курса информатики, а также связующим звеном информатики с другими предметами (а в дальнейшем, с практической и профессиональной деятельностью учащихся).

Такой подход, по мнению Федотовой С.Г. позволил выделить ряд преимуществ:

способствование формированию системного взгляда и целостной информационной картины мира;

приведение к более осознанному применению информационного моделирования в учебной деятельности;

развитие способностей анализа и синтеза;

развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей;

использование моделей и моделирующих программ в области естествознания, обществознания, математики.

Выводы по главе II

В процессе выполнения задач, поставленных нами в начале работы, мы установили, что моделирование занимает одно из ведущих мест школьного базового курса информатики. При изучении темы прослеживается интересная связь информатики с другими науками: с историей, математикой, астрономией, физикой, биологией.

Во второй главе работы мы рассмотрели место темы «Формализация и моделирование» в школьном курсе информатики, выявили требования к содержанию преподавания на различных ступенях школьного образования, а также подходы к раскрытию учебных вопросов в школьных учебника различных авторов (А.В.Горячева, Н.В.Макаровой, И.Г.Семакина, Н.Д.Угриновича и др.). Изученные материалы, а также анализ опыта работы учителя-практика директора школы № 1231 г. Москвы, учителя информатики Федотовой Светланой Германовой позволяют нам сделать вывод о том, что выбор методики, прежде всего, зависит от специфики работы учителя, возрастных особенностей развития учащихся и уровня их обученности.

Таким образом, опираясь на изученные во второй главе материалы, мы можем перейти к представлению результатов нашей опытно-экспериментальной работы.

Глава III. Опытно-экспериментальное исследование

3.1 Требования к заданиям для среднего школьного возраста по теме «Моделирование и формализация»

При обучении школьников теме «Моделирование и формализация» нужно помнить, что метод моделирования используется при выполнении заданий, требующих замены объекта моделью, что осуществляется в следующих вариантах:

1. Выполнение заданий, результатом которых является получение учащимися моделей различными способами - с помощью видео или фотосъемки, тени, зеркала. Особое внимание при коллективном обсуждении результатов должно быть обращено на гуманное отношение к природе.

2. Выполнение заданий, результатом которых является представление объекта "изнутри", например, "Круговорот воды в природе", "Откуда брать воду?", "Вода в космосе" и другие.

3. Выполнение заданий, требующих умения составлять модель решаемой задачи. Для этого используются два правила построения модели задачи, приведенные в книге Г. Альтова, где говорится о том, что: 1) в модель задачи всегда входит то, что хотят изменить (или на что воздействуют) - "изделие"; 2) обязательной частью модели является то, что меняет "изделие", воздействует, обрабатывает его или является его частью - это "инструмент" [2].

В дальнейшем метод моделирования используется как один из этапов выполнения задания.

Учебная задача - это переформулированная обобщенная цель учебной деятельности, поставленная перед учащимися в виде обобщенного учебного задания; решая ее, учащиеся овладевают соответствующими знаниями и умениями, развивают свои личностные качества, направленные на «умение учиться», т.е. достигают поставленной цели.

Учебные задания выполняются при решении конкретных предметных задач и, таким образом, представляют собой синтез предметной задачи и учебной цели.

Задания на всех учебных предметах подбираются с учетом возрастных особенностей учащихся, возможности их выполнения на компьютере, совместной работы над документами.

Задания делятся на несколько типов:

задания репродуктивного характера на воспроизведение, запоминание;

задания на поиск и интерпретацию информации;

задания на классификацию, сравнение;

задания на анализ и синтез;

задания, направленные на решение проблем;

задания творческого характера;

задания, формирующие навыки самопрезентации;

задания, формирующие навыки коллективной и групповой работы;

задания на оценку и самооценку.

Каждому типу заданий применим некий набор требований. Рассмотрим те виды заданий, которые в большей степени подходят для изучения темы «Моделирование и формализация».

Выделяют следующие требования к творческим заданиям:

открытость (содержание проблемной ситуации или противоречия);

соответствие условия выбранным методам творчества;

возможность разных способов решения;

учет актуального уровня развития;

учет возрастных особенностей учащихся.

Надо помнить, что не всякий учебный материал подходит для групповой работы. К нему предъявляются такие требования:

по своей структуре задание должно быть таким, чтобы его можно было расчленить на отдельные подзадачи и подпункты;

содержание материала должно быть достаточно трудным, желательно проблемным, допускать различные точки зрения, не совпадение позиций.

правильное, продуманное комплектование групп.

Работая со школьниками, необходимо руководствоваться тремя основными принципами организации учебной деятельности:

принцип доступности;

принцип поуровневости;

принцип временного развития.

Принцип доступности предполагает организацию научно-исследовательской деятельности, которая учитывает определение тематики и возраст ученика.

Принцип поуровневости заключается в управлении научно-исследовательской деятельностью на всех уровнях организации работы класса. При этом "уровень учащихся" учитывает степень подготовленности каждого ученика к исследовательской деятельности, его интересы, возможности и способности, научные склонности.

Принцип временного развития заключается в определении временного промежутка для каждого научного исследования, а также связан с этапами подготовки, организации и проведения научного исследования, с мерами, предупреждающими неудачи и трудности. Принцип временного развития наиболее труден для учащихся, так как требует выработку таких качеств личности, как настойчивость в преодолении трудностей и достижение целей, выработку усидчивости, усердия, трудолюбия и т.д. [21].

При развитии исследовательской деятельности учащихся основными задачами педагогов начальных классов становятся: актуализация исследовательской потребности ученика, вовлечение в поисковую деятельность, поиск средств, активизирующий процесс познания, содействие в осознанном целеполагании, доведение ученика до результативности в деятельности.

Исследовательская деятельность обучающихся -- это деятельность учащихся, связанная с решением учащимися творческой и исследовательской задач с неизвестным решением. Она предполагает наличие основных этапов, характерных для исследования в научной сфере, нормированную исходя из принятых в науке традиций: постановку проблемы, изучение теоретического материала, посвященного данной проблематике, подбор методик исследования и практическое овладение ими, сбор собственного материала, его обобщение и анализ, научный комментарий, собственные выводы. Любое исследование, неважно, в какой области естественных или гуманитарных наук оно выполняется, имеет подобную структуру. Такая цепочка является нормой проведения исследовательской деятельности, неотъемлемой ее принадлежностью.

К требованиям, предъявляемым к задачам исследования, можно отнести такие, как ограниченность объема экспериментального материала и математического аппарата обработки данных, ограниченность межпредметного анализа.

По степени сложности анализа экспериментальных данных все задачи делятся на следующие: исследовательские, задачи практикума и научные.

Исследовательские задачи - это класс задач, которые применимы в образовательных учреждениях. В них исследуемая величина зависит от нескольких несложных факторов (например, расположение населенного пункта от вулкана и метеоусловий). Влияние факторов на исследуемую величину представляет собой объект для анализа, который могут выполнить учащиеся.

Задачи практикума предназначены для иллюстрации какого-либо явления. В этом случае изменяется какой-либо параметр (например, температура воздуха) и исследуется связанное с этим изменение, например, объема. Результат не требует анализа и стабилен.

В научных задачах присутствует много факторов, которые влияют на исследуемые величины, чем усложняют процесс решения самих задач. Анализ таких задач требует научной интуиции и широкого кругозора, поэтому данный вид невозможен для применения в образовательном процессе [12].

При организации данной работы в начальной школе необходимо учитывать возрастные психолого-физиологические особенности детей старшего школьного возраста. А именно: темы детских работ выбираются из содержания учебных предметов или близкие к ним. Проблема исследования, обеспечивающая мотивацию включения в самостоятельную работу, должна быть в области познавательных интересов ребёнка и находиться в зоне ближайшего развития.

Важно при этом ставить вместе с детьми и учебные цели по овладению приёмами проектирования и исследования как общеучебными умениями. Целесообразно в процессе работы над темой включать экскурсии, прогулки-наблюдения, социальные акции, работу с различными текстовыми источниками информации, подготовку практически значимых продуктов и широкую общественную презентацию (с приглашением старших ребят, родителей, коллег педагогов и руководителей). Если позволяют ресурсы учебного времени, проектную и исследовательскую деятельность можно организовывать в урочное время, но при условии личностно мотивированного включения ребёнка в работу.

Таким образом, основными требованиями к выбору заданий являются возрастные психолого-физиологические особенности учащихся. Остальные требования к заданиям являются второстепенными и зависят от выбора самого задания, будь то творческое задание, задания на классификацию, сравнение или другое.

На основе данных принципов мы постарались спланировать нашу экспериментальную работу, ход и результаты которой мы представим в следующем параграфе.

3.2 Организация экспериментальной работы

Для подтверждения или опровержения нашей гипотезы нами была организована и проведена опытно-экспериментальная работа в МБОУ СОШ №11 г. Каменска-Шахтинского, в 7 «А» классе в количестве 24 человека. Для проведения эксперимента нами была разработана и проведена серия уроков на тему «Информационное моделирование», с использованием системы заданий (См. Приложение №3). Данную систему заданий целесообразно использовать для преподавания линии в 7-9 классах.

Использование данной системы заданий позволяет формировать на уроках информатики умение строить информационные модели, формирует умение видеть и описывать объекты и связи между ними, создает условия для глубокого анализа собственных знаний, способствует овладению школьниками универсальным инструментом учения и познания - моделированием. Систематизирует и обобщает знания детей, полученные на уроках информатики, и, как мы предполагаем, приведет, в конечном счете, к высоким результатам усваивания содержательно-методической линии «Моделирование и формализация».

Система заданий составлена в соответствии с тематическим и поурочным планированием учителя, а именно:

Урок №1 «ТЕМА»

И т.д.

В ней представлены индивидуальные и групповые задания, которые направлены на повышение мотивации учащихся к изучению темы «Моделирование и формализация» и систематизацию полученных знаний

По окончании изучения темы мы предложили учащимся ответить на вопросы теста (См. Приложение№4).

Результаты выполнения заданий тестовой работы представлены на рис.1 в виде гистограммы.

Рис.1. Результаты выполнения итогового теста.

Оценки, полученные учащимися за выполнение данного теста представлены в таблице №1.

Таблица 1.

Результаты экспериментальной работы

Класс 7	«5»	%	«4»	%	«3»	%	«2»	%	Средний балл	Качество знаний
24 человека	7	33	11	42	4	17	2	8	3.95	0.75

Графическое изображение полученных результатов представлено ниже на рисунке 2.

Рис.2. Результаты экспериментальной работы

Представленная нами диаграмма результатов итоговой (тестовой) работы, показывает, что использование комплекса предложенных нами практических заданий способствовало лучшему усвоению учащимися учебного материала.

Таким образом, мы считаем, что результаты нашего исследования убедительно показывают, что использование комплекса практических заданий из различных предметных областей выступает эффективным средством развития и запоминания материала у учащихся, а также интуитивно-творческого мышления.

Проанализировав результат итоговой контрольной (тестовой) работы мы можем сделать вывод, что используемые нами приемы и методы на уроках информатики, дали положительные результаты и подтвердили нашу гипотезу, о том, что эффективность обучения возрастет, если учитель на уроках будет использовать систему практических заданий из различных предметных областей.

Освоение данного раздела позволило учащимся научиться осознанно и целенаправленно пользоваться моделированием как инструментом познаний реальной действительности, научиться описывать любой простой или системный объект, научиться системному анализу, научиться строить компьютерные модели. Все это является важнейшими элементами общеучебных знаний, умений и навыков.

Выводы по главе III

Таким образом, в главе 3 «Методические рекомендации по формированию заданий при организации деятельности учащихся при изучении темы «Моделирование и формализация»» мы сформулировали требования к заданиям для среднего школьного возраста, представили систему заданий по теме «Моделирование и формализация» и показали апробацию системы заданий в 7 классе.

Основным требованием к выбору заданий является учет возрастных психолого-физиологических особенностей учащихся. Остальные требования к заданиям являются второстепенными и зависят от выбора самого задания. Работая со школьниками, были сформулированы три основных принципа организации учебной деятельности: принцип доступности; принцип поуровневости; принцип временного развития, которыми мы руководствовались при составлении системы заданий.

Нами был спланирован и проведен эксперимент в 7 классе. Проведенный эксперимент подтвердил истинность гипотезы о том, что эффективность обучения при изучении темы «Моделирование и формализация» возрастёт, если учитель будет использовать систему практических заданий с использованием задач из различных предметных областей.

Освоение данного раздела позволило учащимся научиться осознанно и целенаправленно пользоваться моделированием как инструментом познаний реальной действительности, научиться описывать любой простой или системный объект, научиться системному анализу, научиться строить компьютерные модели. Все это является важнейшими элементами учебных знаний, умений и навыков.

Заключение

Одним из основополагающих педагогических принципов является учет возрастных особенностей младших школьников. Опираясь на него, учителя регламентируют учебную нагрузку, устанавливают обоснованные объемы занятости различными видами труда, определяют наиболее благоприятный для развития распорядок дня, режим труда и отдыха. Именно возрастные особенности помогают правильно решать вопросы отбора и расположения учебных предметов и учебного материала в каждом предмете, сделать правильный выбор форм и методов учебно-воспитательной деятельности.

Рассмотренные формы организации учебной деятельности способствуют активизации мышления и поддержки интереса к обучению. В свою очередь учителем определяется наиболее оптимальное сочетание этих форм для решения учебно-воспитательных задач на уроке. Так же выбор вариантов этого сочетания зависит от учебного предмета, содержания разделов и тем, от возраста и возрастных особенностей учащихся, от специфики класса и учебных возможностей учеников. Все вышеперечисленные формы организации учебной деятельности и формы организации занятий необходимо учитывать при составлении уроков информатики.

Не стоит забывать и про требования к заданиям для младшего школьного возраста. Основным требованием к выбору заданий является учет возрастных психолого-физиологических особенностей учащихся. Остальные требования к заданиям являются второстепенными и зависят от выбора самого задания, будь то творческое задание, задания на классификацию, сравнение или другие. Все задания делятся на несколько типов, каждому из которых применим некий набор требований. Приведем некоторые из них: открытость (содержание проблемной ситуации или противоречия); соответствие условия выбранным методам творчества; возможность разных способов решения; учет актуального уровня развития и другие.

Работая с младшими школьниками, были сформулированы три основных принципа организации учебной деятельности: принцип доступности; принцип поуровневости; принцип временного развития. Именно эти три принципа легли в основу при составлении системы заданий для младших школьников.

В ходе исследования были решены следующие задачи:

· проведен анализ научно-методической и учебно-дидактической литературы;

· сформулированы принципы отбора заданий по теме «Моделирование и формализация» для младших школьников;

· подготовлена система заданий по теме;

· показана значимость изучения темы «Моделирование и формализация» в начальной школе;

· организована практическая деятельность школьников среднего звена при изучении темы «Моделирование и формализация» для повышения мотивации учащихся к изучению данной линии.

Таким образом, в ходе проведения эксперимента были получены результаты, которые подтвердили гипотезу.

Поэтому мы предполагаем использование данной системы заданий и в дальнейшей работе при изучении линии «Моделирование и формализация».

Литература

1. Классификация понятий "объект", "модель", "моделирование".

2. Теория эксперимента, модель, теория. http://v-nalimov.ru/books/138/569/

3. Классификация моделей и инструменты моделирования.

http://otherreferats.allbest.ru/emodel/00109619_0.html

4. Основные этапы информационного моделирования.

http://www.bestreferat.ru/referat-111104.html

5. Информатика в играх и задачах. 3 класс / А. В. Горячев, А. С. Лесневский -

изд.: Баласс, 2009. - 66 c.

6. Моделирование и формализация. http://www.nikitine.ru/publ/1-1-0-148

7. Информатика для младших школьников “Роботландия”.

http://fmi.asf.ru/Library/Book/MamaevTroshkin/Pr4.4.html

8. Методика обучения информационному моделированию в основной школе.

/ А. А. Кузнецов, Л. Е. Самовольнова - изд.: Бином, 2004.

9. Информатика. 11 класс / А. Т. Гейн. - изд.: Просвещение, 2009.

10. Информатика. 7-9 класс / А. Г. Кушниренко, Г. В. Лебедева, Я. Н.

Зайдельман - изд.: Дрофа 2002.

11. Программа по информатике и ИКТ. 5-11 класс / Н. В. Макарова - изд.:

Питер, 2010 - 182с.

12. Информатика. Задачник-практикум. 7 класс / И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер. -

изд.: Лаборатория базовых знаний, 2000. - 280с

13. Информатика и информационные технологии.10 - 11класс / И. Г. Семакин,

Н. Д. Угринович - изд.: Бином, 2004. - 394стр.

14. Непрерывный курс информатики. / С. А. Бешенков, Е. А. Ракитина - изд.:

Бином, 2008. - 143 стр.

15. Информатика. Государственный образовательный стандарт (Информатика и ИКТ) http://www.metod-kopilka.ru/page-1-1-3.html

16. Методика преподавания информатики. / М. П. Лапчик - изд.: Академия,

2001. - 624стр.

Приложение № 1

Классификационные схемы моделей по различным признакам

Рис 1. ? Классификация моделей по признаку "характер процессов, протекающих в объекте"

Рис 2. ? Классификация по признаку «способ реализации модели»

Рис 3. ? Обобщенная схема компьютерного математического моделирования

Приложение № 2

План содержания методики обучения информационному моделированию в основной школе № 1231 г. Москва, автор Федотова Светлана Германова

№	Тема, понятия	Количество часов
1	Представление об объектах окружающего мира. Введение понятий объект, система объектов.	1
2	Основной тезис формализации.	1
3	Моделирование. Виды информационных моделей.	1
4	Основные этапы информационного моделирования	1
5	Формализация описания реальных объектов и процессов, примеры моделирования объектов и процессов, в том числе - компьютерного. Классификация моделей.	2
6	Модели, управляемые компьютером. Виды информационных моделей. Математические модели. Чертежи. Двумерная и трехмерная графика. Диаграммы, планы, карты.	1
7	Таблица как средство информационного моделирования.	1
8	Кибернетическая модель управления: управление, обратная связь.	1

Приложение № 3

Система заданий по теме «Моделирование и формализация»

Задание 1. Определите, какие из перечисленных объектов являются предметами, какие процессами, какие явлениями. Обоснуйте свою точку зрения.

При выполнении задания учащиеся по одному выходят к доске, проверяют предыдущего ученика и выполняют следующую часть задания.

Задание 2. Черный ящик.

На столе учителя стоит коробка, в которой находится некий объект. Учитель просит учащихся задавать ему вопросы относительно данного объекта, которые помогут им отгадать, что внутри.

Например, в коробке находится синий воздушный шарик. Диалог учителя и учащихся может быть таким:

Учащиеся. Объект в коробке одушевленный?

Учитель. Нет.

Учащиеся. Он является искусственным?

Учитель. Да.

И т.д.

Когда ученики отгадали объект, учителю следует сказать: для того чтобы выделить объект из окружающего мира, описать этот объект, необходимо указать его характеристики: имя; признаки, которые характеризуют существенные свойства объекта; действия самого объекта или действия, совершаемые над объектом; условия в которых находится и действует объект. Чем больше характеристик объекта перечислено, тем лучше формируется наше представление о нем и тем проще нам понять, о каком объекте идет речь.

Задание 3. Задание необходимо выполнять парами.

Заполните таблицу, поставив знаки «+» там, где это необходимо. Далее придумайте свои примеры объектов-предметов, объектов-процессов и объектов-явлений и опишите их с использованием таблицы (та команда, которая придумает больше объектов и правильно их опишет, выиграет). Если понадобиться, допишите в таблицу некоторые характеристики рассматриваемого объекта.

Для экономии времени учащимся дается распечатка - таблица, в нужные ячейки которой надо ввести «+». Также данное задание может быть представлено с помощью приложение MS Excel, пи этом после выполнения учащимися задания им автоматически выставляется оценка.

Задание 4. Заполните таблицу.

Задание 5. Рассмотрим человека (учитель показывает картинку человека). Является ли он объектом? (Является). К какому виду относится этот объект? (Предмет). Какими характеристиками он обладает? (Одушевленный, естественный). На какие части-объекты мы можем его разделить? (Голова, руки, ноги …). Необходимо сделать вывод, что человек является системой.

Задание 6. На доске с помощью магнитов прикреплены различные объекты и нарисована таблица. Учащимся необходимо отнести объект к одной из трех предложенных систем так, чтобы получилась система, при этом обосновать свой выбор.

Задание 7. По описанию догадайтесь, о чем идет речь: «Является объектом. Характеристики: его вид - явление; неодушевленный; естественный; состоит из горных пород и лавы» (Извержение вулкана).

Задание 8. Из каких объектов состоит система «машина»? Нарисуйте в графическом редакторе Paint эти объекты.

Задание 9. Посмотрите на картинку и перечислите составные части объекта. (Человек, аквариум, кошки, хомяк, корм, клетка, попугай, компьютер). Определите вид этих объектов и распределите их на две колонки (1-ая колонка: искусственный, неодушевленный вид: аквариум, корм, клетка, компьютер; 2-ая колонка: естественный, одушевленный вид: человек, кошки, хомяк, попугай).

Задание 10. Создайте модель своей комнаты при помощи графического редактора Paint. Подпишите все объекты. Нарисуйте отдельно один объект в увеличенном виде и один в уменьшенном виде так, чтобы всем ребятам было понятно, что это за объекты.

Задание 11.

Составьте из счетных палочек модели дивана, шкафа, дома. Составьте еще несколько материальных моделей разных объектов. Побеждает тот, кто придумает и составит больше моделей.

Задание 12. Создайте собственную воображаемую модель с помощью графического редактора Paint. Опишите основные характеристики воображаемой модели.

Задание 13. В графическом редакторе Paint нарисуйте кирпичики. Вам необходимо изобразить все возможные положения кирпичика. Их всего шесть. Сохраните файл с изображениями под названием МЕНЮ КИРПИЧИКОВ.

Задание 14. Построить модель плана участка, которая должна быть подробной и красочной. Темы следующие:

1. План школьного участка.

2. План дачного участка.

3. План своей квартиры.

4. План своего двора.

Для более понятного объяснения учитель может показать ребятам пример.

Задание 15. Назовите, для каких реальных объектов фигура круг является моделью. (Солнце, колесо, арбуз, яблоко, луна, мяч, глобус, шарик, часы и т.д.). Нарисуйте предложенные объекты цветными карандашами в тетрадях.

Задание 16. Определите, для каких целей создана каждая из моделей, и соедините стрелочками модель и соответствующую ей цель.

Модель	Цель создания модели
Портрет человека	Символическое обозначение человека
Скелет человека	Моделирование роли матери
Чучело на огороде	Изучение строения человеческого организма
Кукла	Символическое изображение человека, для отпугивания птиц
Условные знаки	Изображение человека, наиболее приближенного к реальности

Задание 17. По словесной модели - «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан» - определите объект и нарисуйте на компьютере модель известного явления природы с помощью программы Paint. (Радуга) [8].

Задание 18. Объемные изображения.

1) Нарисуйте произвольный прямоугольник и активизируйте кнопку Объем на панели Рисования - она предназначена для придания объектам трехмерного вида.

2) Исследуйте возможные варианты объемных изображений.

3) Исследуйте возможности панели Настройка объема:

4) Изобразите следующие объемные объекты:

5) Выполните объемную композицию «Арка»

6) Сохраните результат работы в собственной папке в файле с именем Объем.

Задание 19. Творческое задание.

Придумайте пример объекта, графическую модель которого можно представить с помощью автофигур или объемных фигур. Создайте соответствующую графическую модель в программе MS Word. Сохраните результат работы в собственной папке в файле с именем Идея 1[3].

Задание 20. Приведите по 5 примеров объектов-предметов, объектов-процессов и объектов-явлений, которые вы можете встретить по пути в школу. Напишите их характеристики.

Задание 21. Помогите мамам приготовить ужин. Для этого вам нужно выполнить модель всех необходимых для приготовления ужина объектов в графическом редакторе Paint.

Задание 22. Учитель раздает каждому ученику по картинке, на которой изображены некоторые объекты системы, например, система «луг», «моя комната», «школьный двор» и т.д.

Вам необходимо назвать систему, которая изображена на картинке, дать характеристику каждому объекту. Составить информационную модель на компьютере.

Приложение № 4

Тестовая работа по теме «Моделирование и формализация»

1. Моделирование -- это:

а) процесс замены реального объекта (процесса, явления) моделью, отражающей его существенные признаки с точки зрения достижения конкретной цели;

б) процесс демонстрации моделей одежды в салоне мод;

в) процесс постановки конкретной задачи;

г) процесс замены реального объекта (процесса, явления) другим материальным или идеальным объектом;

д) процесс выявления существенных признаков рассматриваемого объекта.

2. Модель -- это:

а) фантастический образ реальной действительности;

б) материальный или абстрактный заменитель объекта, отражающий его пространственно-временные характеристики;

в) материальный или абстрактный заменитель объекта, отражающий его существенные характеристики;

г) описание изучаемого объекта средствами изобразительного искусства;

д) информация о несущественных свойствах объекта.

3. Процесс построения модели, как правило, предполагает:

а) описание всех свойств исследуемого объекта;

б) выделение наиболее существенных с точки зрения решаемой задачи свойств объекта;

в) выделение свойств объекта не относящихся к целям решаемой задачи;

г) описание всех пространственно-временных характеристик изучаемого объекта;

д) выделение не более трех существенных признаков объекта.

4. Информационной моделью объекта нельзя считать:

а) описание объекта-оригинала с помощью математических формул;

б) другой объект, не отражающий существенных признаков и свойств объекта-оригинала;

в) совокупность данных в виде таблицы, содержащих информацию о качественных и количественных характеристиках объекта-оригинала;

г) описание объекта-оригинала на естественном или формальном языке;

д) совокупность записанных на языке математики формул, описывающих поведение объекта-оригинала.

5. Информационная модель -- это:

а) созданная из какого-либо материала модель, точно отражающая внешние признаки объекта-оригинала;

б) описание в виде схемы внутренней структуры изучаемого объекта;

в) набор величин, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах, процессах и явлениях;

г) совокупность записанных на языке математики формул, отражающих те или иные свойства объекта-оригинала или его поведение;

д) последовательность электрических сигналов.

6. К числу математических моделей относится:

а) милицейский протокол;

б) правила дорожного движения;

в) формула сложения чисел;

г) кулинарный рецепт;

д) инструкция по сборке мебели.

7. Укажите классификацию моделей по способу представления:

а) натурные, абстрактные, вербальные;

б) абстрактные, математические, информационные;

в) математические, компьютерные, информационные;

г) вербальные, математические, информационные;

д) материальные, воображаемые, информационные.

8. Формализация - это:

а) замена реального объекта (процесса, явления) его формальным описанием, то есть его информационной моделью;

б) замена реального предмета знаком или совокупностью знаков;

в) переход от нечетких задач, возникающих в реальной действительности, к формальным информационным моделям;

г) выделение существенной информации об объекте;

д) описание изучаемого объекта средствами изобразительного искусства.

9. Что такое компьютерная информационная модель:

а) представление объекта в виде теста на некотором искусственном языке, доступном компьютерной обработке;

б) совокупность информации, характеризующая свойства и состояние объекта, а также взаимосвязь с внешним миром;

в) модель в мысленной или разговорной форме, реализованная на компьютере;

г) метод исследования, связанный с вычислительной техникой;

д) этап перехода от содержательного описания связей между выделенными признаками объекта к описанию, использующему некоторый язык кодирования.

10. Компьютерный эксперимент состоит из последовательности этапов:

а) выбор численного метода - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере;

б) построение математической модели - выбор численного метода - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере, анализ решения;

в) разработка модели - разработка алгоритма - реализация алгоритма в виде программного средства;

г) построение математической модели - разработка алгоритма - исполнение программы на компьютере, анализ решения;

д) построение математической модели - исполнение программы на компьютере, анализ решения.

Размещено на www.allbest.ru