Урок информатики в 10 классе «Модель. Моделирование. Компьютерные модели»

Тема урока: Модель. Моделирование. Компьютерные модели.

Класс: 10

Учитель: Макарова Марина Павловна, учитель информатики МБОУ «СОШ № 16» города Братск Иркутской области

Тип урока: изучение новых знаний

Используемая технология: технология критического мышления

Формы учебной деятельности обучающихся: групповая, индивидуальная, познавательная, исследовательская

Цель:

ознакомление обучающихся с понятием модели и моделирования, классификация моделей, цель моделирования.

Задачи:

Образовательные: закрепить представления обучающихся о моделях и моделировании, видах информационных моделей, словесных информационных моделях;

Развивающие: развитие творческих способностей, логического мышления обучающихся, их исследовательских умений и навыков.

Воспитательные: воспитание самостоятельности при выполнении заданий, умения самостоятельно оценивать результат своей деятельности и работы своих одноклассников, работать в группе.

Ход учебного занятия

Приложение-карточка

Модель. Моделирование. Компьютерное моделирование

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.

Модель– это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.

Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемо прототипом или оригиналом.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определённые свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а иногда и единственным инструментом исследования.

Моделирование– это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями.

Например, рассмотрим объект «человек» с точки зрения различных наук:

В механике – это материальная точка, в химии – объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии – система, стремящаяся к самосохранению.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью, Например, в механике различные материальные объекты рассматриваются как материальные точки

Моделирование– это метод научного познания объективного мира с помощью моделей.

Математическое моделирование- метод исследования процессов и явлений на их математических моделях.

Изучение компьютерного математического моделирования открывает широкие возможности для осознания связи информатики с математикой и другими науками - естественными и социальными. Компьютерное математическое моделирование в разных своих проявлениях использует практически весь аппарат современной математики.

Математическое моделирование не всегда требует компьютерной поддержки. Каждый специалист, профессионально занимающийся математическим моделированием, делает все возможное для аналитического исследования модели. Аналитические решения (т.е. представленные формулами, выражающими результаты исследования через исходные данные) обычно удобнее и информативнее численных. Возможности аналитических методов решения сложных математических задач, однако, очень ограничены и, как правило, эти методы гораздо сложнее численных. В компьютерном моделировании доминируют численные методы, реализуемые на компьютерах. Однако понятия "аналитическое решение" и "компьютерное решение" отнюдь не противостоят друг другу, так как:

а) все чаще компьютеры при математическом моделировании используются не только для численных расчетов, но и для аналитических преобразований:

б) результат аналитического исследования математической модели часто выражен столь сложной формулой, что при взгляде на нее не складывается восприятия описываемого ей процесса. Эту формулу нужно представить графически, проиллюстрировать в динамике, иногда даже озвучить, т.е. проделать то, что называется "визуализацией абстракций". При этом компьютер - незаменимое техническое средство.

Классификация моделей по способу представления.

Мы убедились, что моделей может быть огромное количество. И для того, чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо всё это классифицировать, т.е. каким-либо образом упорядочить, систематизировать. Давайте рассмотрим классификацию моделей по способу представления

Классификация информационных моделей по фактору времени

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

При этой классификации рассматривается цель использования моделей.

КОНСПЕКТ:

Учебные модели - наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.

Опытные модели - это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта.

По-другому опытные модели называют натурными и используют для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик.

Например, модель корабля испытывается в бассейне для определения устойчивости судна при качке, а уменьшенная копия автомобиля "продувается" в аэродинамической трубе для изучения обтекаемости его кузова. Модель гидростанции еще при разработке проекта помогает решить гидротехнические, экологические и многие другие проблемы.

КОНСПЕКТ: Научно-технические модели создают для исследования процессов и явлений.

К ним можно отнести, например, и синхротрон - ускоритель электронов, и прибор, имитирующий разряд молнии, и стенд для проверки телевизоров.

КОНСПЕКТ: Имитационные модели не просто отражают реальность, а имитируют ее.

К примеру, в ряде опытов на мышах испытывается новое лекарственное средство, чтобы выявить побочное действие и уточнить дозировки.

Подобный метод выбора правильного решения называется методом проб и ошибок.

КОНСПЕКТ: Игровые модели - это экономические, спортивные, деловые игры.

Они инсценируют поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника. Игровые модели позволяют оказывать психологическую помощь больным либо разрешать конфликтные ситуации.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПОСОБУ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

(Учащиеся записывают в тетрадь признак классификации, схему и кратко характеристику каждой группы)

Подробнее рассмотрим классификацию всего многообразия моделей по способу представления. Ее схема показана на рисунке В опорного конспекта.

Как видим, здесь модели делятся на две большие группы: материальные и информационные. Названия этих групп как бы показывают, из чего «сделаны» модели.

КОНСПЕКТ: Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими.

Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

Самые простые примеры материальных моделей - детские игрушки. По ним ребенок получает первое представление об окружающем мире. Двухлетний малыш играет с игрушечной машиной или зайкой. Если ребенок увидит реальные объекты (проезжающий автомобиль, зайца в зоопарке), он без труда узнает их. Более того, играя, ребенок не только изучает различные свойства настоящих объектов, используя их модели, но и моделирует различные жизненные ситуации. Например, девочки играя в куклы, моделируют отношения: семейные («дочки-матери»), профессиональные (врач-пациент), бытовые (покупатель-продавец).

Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объекта, явления или процесса.

Информационные модели нельзя потрогать или увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому что они строятся только на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.

КОНСПЕКТ: Информационная модель - совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объем и форму представления, выражаться различными средствами. Это многообразие настолько безгранично, насколько велики возможности каждого человека и его фантазии.

К информационным моделям можно отнести идею, возникшую у изобретателя, и музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму, возникшую в сознании поэта.