Конспект урока «Модель. Моделирование.Компьютерные модели» по информатике

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Самарской области

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Безенчукский аграрный техникум»

Технологическая карта учебного занятия с применением новых образовательных технологий:

«Развитие критического мышления через чтение и письмо»

Выполнила:

Рахвалова Наиля Нагимовна, преподаватель

ГБПОУ "Безенчукский аграрный техникум"

Безенчук 2014

Технологическая карта учебного занятия

Преподаватель: Рахвалова Наиля Нагимовна

Предмет / дисциплина: информатика и ИКТ

Специальность: Технология переработки сельскохозяйственной продукции

Группа: Т-102

Тема урока / занятия: Модель. Моделирование.Компьютерные модели.

Тип урока: комбинированный урок

Длительность: 45 минут

Технология – развитие критического мышления через чтение и письмо

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 одногруппников, работать в группе.

Формируемые ОК.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

Оборудование:

персональные компьютеры, проектор, раздаточный материал

Ход учебного занятия

Этапы учебного занятия

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

Итак, объектов моделирования, как мы только что убедились, огромное количество. И для того, чтобы ориентироваться в их многообразии необходимо все это классифицировать, то есть каким-либо образом упорядочить, систематизировать.

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

Модели

Информацион-ные модели

Знаковые модели

Классификация информационных моделей по форме представления.

1.Навыки моделирования так же очень важны для человека в его повседневной деятельности и профессиональной деятельности.

1) Словесная: цепь состоит из источника напряжения, выключателя и лампочки, амперметра, вольтметра. Все элементы цепи соединяются электрическими проводами. Цепь предназначена для освещения помещений разной площади.

2) Математическая.

3) Графическая – это схема. Эта модель предназначена для конкретного исполнителя.

1. Словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций.

2. Математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса.

3. Графические – простейший вид модели, который передаёт внешние признаки объекта.

Статистические модели - модели, в которых предоставлена информация об одном состоянии системы.

Динамические модели - модели, в которых предоставлена информация о состояниях системы и процессах смены состояний. Оптимизационные, имитационные и вероятностные модели являются динамическими моделями.

В оптимизационных и имитационных моделях последовательность смены состояний соответствует изменению моделируемой системы во времени. В вероятностных моделях смена состояний определяется случайными величинами.

В технологии КМ можно выделить несколько этапов

4. Этапы компьютерного моделирования

Этапы КМ можно представить в виде схемы

Моделирование начинается с объекта изучения. На 1 этапе формируются законы, управляющие исследованием, происходит отделение информации от реального объекта, формируется существенная информация, отбрасывается несущественная, происходит первый шаг абстракции. Преобразование информации определяется решаемой задачей. Информация, существенная для одной задачи, может оказаться несущественной для другой. Потеря существенной информации приводит к неверному решению или не позволяет вообще получить решение. Учет несущественной информации вызывает излишние сложности, а иногда создает непреодолимые препятствия на пути к решению. Переход от реального объекта к информации о нем осмыслен только тогда, когда поставлена задача. В тоже время постановка задачи уточняется по мере изучения объекта. Т.о. на 1 этапе параллельно идут процессы целенаправленного изучения объекта и уточнения задачи. Также на этом этапе информация об объекте подготавливается к обработке на компьютере. Строится так называемая формальная модель явления, которая содержит:

• Набор постоянных величин, констант, которые характеризуют моделируемый объект в целом и его составные части; называемых статистическим или постоянными параметрами модели;

• Набор переменных величин, меняя значение которых можно управлять поведением модели, называемых динамическим или управляющими параметрами;

• Формулы и алгоритмы, связывающие величины в каждом из состояний моделируемого объекта;

• Формулы и алгоритмы, описывающие процесс смены состояний моделируемого объекта.

На 2 этапе формальная модель реализуется на компьютере, выбираются подходящие программные средства для этого, строиться алгоритм решения проблемы, пишется программа, реализующая этот алгоритм, затем написанная программа отлаживается и тестируется на специально подготовленных тестовых моделях. Тестирование - это процесс исполнения программы с целью выявления ошибок. Подбор тестовой модели - это своего рода искусство, хотя для этого разработаны и успешно применяются некоторые основные принципы тестирования. Тестирование - это процесс деструктивный, поэтому считается, что тест удачный, если обнаружена ошибка. Проверить компьютерную модель на соответствие оригиналу, проверить насколько хорошо или плохо отражает модель основные свойства объекта, часто удается с помощью простых модельных примеров, когда результат моделирования известен заранее.

На 3 этапе, работая с компьютерной моделью мы осуществляем непосредственно вычислительный эксперимент. Исследуем, как поведет себя наша модель в том или ином случае, при тех или иных наборах динамических параметров, пытаемся прогнозировать или оптимизировать что-либо в зависимости от поставленной задачи.

Результатом компьютерного эксперимента будет являться информационная модель явления, в виде графиков, зависимостей одних параметров от других, диаграмм, таблиц, демонстрации явления в реальном или виртуальном времени и т.п

Литература:

1.Макарова Н.В. Информатика и ИКТ. Учебник для -9-х классов. – СПб.: Питер, 2008. – 160с.:ил.

2.Соколова О.Л. Универсальные поурочные разработки по информатике. 10 класс. М.: ВАКО, 2006. – 400 с.