«Исследование информационных моделей»
11 класс
Пояснительная записка
В новом образовательном стандарте на третьей ступени общего образования, т.е. в старшей школе (10 – 11 классы), предусмотрено изучение элективных курсов. Элективный курс "Исследование информационных моделей" рекомендован Министерством образования и Национальным фондом подготовки кадров.
Состав учебно-методического комплекса. Учебный и программно-методический комплекс (УПМК) по элективному курсу «Исследование информационных моделей» в старшей школе включает в себя:
1. Исследование информационных моделей. Учебное пособие для 10-11 классов. Угринович Н.Д. – М.: БИНОМ, 2004-2008;
2. Model-CD. Компьютерный практикум на MODEL-CD. Угринович Н.Д. – М.: БИНОМ, 2004-2008.
Учебное пособие содержит необходимый теоретический материал по построению и исследованию информационных моделей с использованием языков объектно-ориентированного программирования Visual Basic и Delphi и электронных таблиц Microsoft Excel илиOpenOffice Calc.
Компьютерный практикум на Model-CD обеспечивает необходимую программную и методическую поддержку курса как при работе на локальном компьютере, так и в локальной сети. MODEL-CD, имеющий удобный Web-интерфейс, содержит программное обеспечение, необходимое для реализации компьютерного практикума, а именно свободно распространяемые версии объектно-ориентированных систем программирования Visual Basic и Delphi, а также интегрированное офисное приложение OpenOffice Calc, содержащее электронные таблицыCalc.
Метод проектов. Основным методом обучения в данном элективном курсе является метод проектов. Проектная деятельность позволяет развить исследовательские и творческие способности учащихся. Роль учителя состоит в кратком по времени объяснении нового материала и постановке задачи, а затем консультировании учащихся в процессе выполнения практического задания.
Компьютерный практикум. Разработка каждого проекта реализуется в форме выполнения практической работы на компьютере (компьютерный практикум). В учебном пособии содержатся подробные указания по построению компьютерных моделей и их реализации в форме проектов на языках программирования и в электронных таблицах.
Кроме разработки проектов под руководством учителя учащимся предлагаются практические задания для самостоятельного выполнения. В учебном пособии содержатся указания по их выполнению, а на MODEL-CD хранятся готовые проекты на языках объектно-ориентированного программирования Visual Basic и Delphi и файлы электронных таблиц.
Индивидуализация обучения. Учебно-методический комплекс содержит большое количество заданий (122 задания) разного уровня сложности. Это позволяет учителю построить для каждого учащегося индивидуальную образовательную траекторию.
Контроль знаний и умений. Текущий контроль уровня усвоения материала осуществляется по результатам выполнения учащимися практических заданий.
Итоговый контроль реализуется в форме защиты итоговых проектов, перечень которых содержится в учебном пособии. В начале курса каждому учащемуся должно быть предложено самостоятельно в течение всего времени изучения данного курса разработать проект, реализующий компьютерную модель конкретного объекта, явления или процесса из различных предметных областей. В процессе защиты учащийся должен будет представить не только проект на языке объектно-ориентированного программирования или в электронных таблицах, но и полученные с его помощью результаты компьютерного эксперимента по исследованию модели.
Организация учебного процесса. Учебно-методический комплекс предусматривает организацию учебного процесса в двух взаимосвязанных и взаимодополняющих формах:
урочная форма, в которой учитель объясняет новый материал и консультирует учащихся в процессе выполнения ими практических заданий на компьютере;
внеурочная форма, в которой учащиеся после уроков (дома или в школьном компьютерном классе) выполняют на компьютере практические задания для самостоятельного выполнения.
Учебно-методический комплекс имеет поддержку в Интернете и может быть использован для самостоятельного обучения, т.к. содержит подробные (по шагам) инструкции по выполнению практических работ, а также готовые проекты ко всем заданиям на MODEL-CD.
Количество часов в неделю: 1 часа в неделю, всего 35 учебных часов.
Образовательная область: «Информатика».
Цель курса: научить учащихся:
строить информационные модели объектов и процессов из различных предметных областей (физика, математика, химия, биология, география и экономика);
на их основе разрабатывать компьютерные модели с использованием систем объектно-ориентированного программирования VisualBasic и Delphi, а также электронных таблиц Microsoft Excel и OpenOffice Calc;
проводить компьютерный эксперимент, т.е. исследование компьютерных моделей.
Построение и исследование моделей в системах объектно-ориентированного программирования и электронных таблицах - 35 часов
Моделирование как метод познания. Системный подход к окружающему миру. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере. Два способа построения компьютерных моделей:
с использованием систем объектно-ориентированного программирования Visual Basic и Delphi;
с использованием электронных таблиц Microsoft Excel и OpenOffice Calc.
Построение и исследование физических моделей. Компьютерный эксперимент.
Исследование математических моделей. Построение графиков функций. Приближенное решение уравнений (графическое и с использованием числовых методов). Вероятностные модели (метод Монте-Карло).
Биологические модели развития популяций: модели неограниченного роста, ограниченного роста, ограниченного роста с отловом, модели жертва-хищник.
Оптимизационное моделирование в экономике. Построение и исследование целевой функции.
Модели экспертных систем. Модель лабораторной работы по химии «Распознавание химических веществ».
Геоинформационные модели в электронных таблицах.
Модели логических устройств. Логические схемы сумматора и триггера. Решение логических задач.
Информационные модели управления объектами. Модели разомкнутых и замкнутых систем.
Требования к знаниям и умениям учащихся
уметь создавать информационные модели объектов и процессов из различных предметных областей (математики, физики, химии, биологии, экономики и др.);
уметь создавать компьютерные модели с использованием языков объектно-ориентированного программирования Visual Basic и Delphi и электронных таблиц Microsoft Excel или StarOffice Calc (OpenOffice Calc);
уметь проводить виртуальные эксперименты с использованием компьютерных моделей и анализировать полученные результаты.
Тематическое планирование курса
Примерное тематическое планирование рассчитано:
на 35 учебных часов в урочной форме
на преподавание в 11 классах из расчета 1 учебный час в урочной форме
В планировании тема разбита на 10 подтем (группы уроков), в каждой из которых выделены часы на теорию и компьютерный практикум.
| 11 класс, 1 полугодие (16 часов) |
| Построение и исследование информационных моделей c использованием систем объектно-ориентированного программирования и электронных таблиц |
| 1. Моделирование как метод познания: Системный подход в моделировании. Модели материальные и модели информационные. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере. |
| | 1 |
| 2. Исследование физических моделей: Построение информационной модели движения тела, брошенного под углом к горизонту. Компьютерная модель движения тела на языке Visual Basic. Компьютерная модель движения тела на языкеDelphi. Компьютерная модель движения тела в электронных таблицах. | 56. Формальная модель «Попадание в стенку тела, брошенного под углом к горизонту». 57. Формальная модель-задание «Попадание в площадку тела, брошенного под углом к горизонту». 58. Проект «Попадание в стенку тела, брошенного под углом к горизонту» на языке Visual Basic. 59. Проект «Диапазон углов, обеспечивающий попадание в стенку» на языке Visual Basic. 60. Проект-задание «Попадание в площадку тела, брошенного под углом к горизонту» на языке VisualBasic. 61. Проект-задание «Диапазон углов, обеспечивающий попадание в площадку» на языкеVisual Basic. 62. Проект «Попадание в стенку тела, брошенного под углом к горизонту» на языке Delphi. 63. Проект «Диапазон углов, обеспечивающий попадание в стенку» на языке Delphi. 64. Проект-задание «Попадание в площадку тела, брошенного под углом к горизонту» на языке Delphi. 65. Проект-задание «Диапазон углов, обеспечивающий попадание в площадку» на языкеDelphi. 66. Компьютерная модель «Попадание в стенку тела, брошенного под углом к горизонту» в электронных таблицах. 67. Компьютерная модель-задание «Попадание в площадку тела, брошенного под углом к горизонту» в электронных таблицах. | 5 |
| 3. Приближенное решение уравнений: Приближенное решение уравнений на языке Visual Basic. Приближенное решение уравнений на языкеDelphi. Приближенное решение уравнений в электронных таблицах. | 68. Проект «Приближенное решение уравнения_1» на языке Visual Basic. 69. Проект-задание «Приближенное решение уравнения_2» на языке Visual Basic. 70. Проект «Приближенное решение уравнения_1» на языке Delphi. 71. Проект-задание «Приближенное решение уравнения_2» на языке Delphi. 72. Компьютерная модель «Приближенное решение уравнений_1» в электронных таблицах. 73. Компьютерная модель-задание «Приближенное решение уравнений_2» в электронных таблицах. | 5 |
| 4. Вероятностные модели: Построение информационной модели с использованием метода Монте-Карло. Компьютерные модели, построенные с использованием метода Монте-Карло на языке Visual Basic. Компьютерные модели, построенные с использованием метода Монте-Карло на языкеDelphi. | 74. Формальная модель «Определение площади круга методом Монте-Карло». 75. Формальная модель-задание «Бросание монеты». 76. Проект «Определение площади круга с использованием метода Монте-Карло» на языкеVisual Basic. 77. Проект-задание «Бросание монеты» на языкеVisual Basic. 78. Проект «Определение площади круга с использованием метода Монте-Карло» на языкеDelphi. 79. Проект-задание «Бросание монеты» на языкеDelphi. | 4 |
| Контроль знаний и умений: Защита зачетной практической работы | | 1 |
| ВСЕГО ЧАСОВ: | | 16 |
| Учебное пособие: Глава 2. Построение и исследование информационных моделей | MODEL-CD: Указания по разработке проектов и готовые проекты. |
| Установить с MODEL-CD: систему объектно-ориентированного программирования Visual Basic 2005 Express Edition; систему объектно-ориентированного программирования Delphi 6; электронные таблицы OpenOffice Calc. Установить с дистрибутива Microsoft Office: .
|
| 11 класс, 2 полугодие (19 часов) |
| Построение и исследование информационных моделей c использованием систем объектно-ориентированного программирования и электронных таблиц |
| 5. Биологические модели развития популяций: Информационные модели развития популяций. Компьютерные модели развития популяций на языке Visual Basic. Компьютерные модели развития популяций на языке Delphi. Компьютерные модели развития популяций в электронных таблицах. | 80. Формальная модель «Численность популяций_1». 81. Формальная модель-задание «Численность популяций_2». 82. Проект «Численность популяций_1» на языкеVisual Basic. 83. Проект-задание «Численность популяций_2» на языке Visual Basic. 84. Проект «Численность популяций_1» на языкеDelphi. 85. Проект-задание «Численность популяций_2» на языке Delphi. 86. Компьютерная модель «Численность популяций_1» в электронных таблицах. 87. Компьютерная модель -задание «Численность популяций_2» в электронных таблицах. | 3 |
| 6. Оптимизационное моделирование в экономике: Информационные оптимизационные модели. Построение и исследование оптимизационной модели на языке Visual Basic. Построение и исследование оптимизационной модели на языке Delphi. Построение и исследование оптимизационной модели в электронных таблицах. | 88. Формальная модель «Оптимизация раскроя». 89. Формальная модель-задание «Оптимизация перевозки». 90. Проект «Оптимизация раскроя» на языке VisualBasic. 91. Проект-задание «Оптимизация перевозки» на языке Visual Basic. 92. Проект «Оптимизация раскроя» на языке Delphi. 93. Проект-задание «Оптимизация перевозки» на языке Delphi. 94. Компьютерная модель «Оптимизация раскроя» в электронных таблицах. 95. Компьютерная модель-задание «Оптимизация перевозки» в электронных таблицах. | 4 |
| 7. Экспертные системы распознавания химических веществ: Построение информационной модели экспертной системы. Модель экспертной системы на языке Visual Basic. Модель экспертной системы на языке Delphi. | 96. Формальная модель экспертной системы «Распознание удобрений». 97. Формальная модель-задание экспертной системы «Распознание волокон». 98. Проект «Распознавание удобрений» на языкеVisual Basic. 99. Проект-задание «Распознавание волокон» на языке Visual Basic. 100. Проект «Распознавание удобрений» на языкеDelphi. 101. Проект-задание «Распознавание волокон» на языке Delphi. | 3 |
| 8. Геоинформационные модели в электронных таблицах Microsoft Excel. | 102. Геоинформационная модель «Население стран мира». 103. Геоинформационная модель-задание «Население стран Европы». | 2 |
| 9. Модели логических устройств: Логические схемы сумматора и триггера. Модели логических устройств компьютера на языке Visual Basic. Модели логических устройств компьютера на языке Delphi. Модели логических устройств компьютера в электронных таблицах. | 104. Логическая схема полусумматора. 105. Логическая схема триггера. 106. Логическая схема-задание сумматора. 107. Проект «Модель полусумматора» на языкеVisual Basic. 108. Проект «Модель триггера» на языке VisualBasic. 109. Проект-задание «Сумматор» на языке VisualBasic. 110. Проект «Модель полусумматора» на языкеDelphi. 111. Проект «Модель триггера» на языке Delphi. 112. Проект-задание «Сумматор» на языке Delphi. 113. Таблица истинности операции логического умножения. 114. Задание. Таблицы истинности операций логического сложения и логического отрицания. 115. Проект «Полусумматор» в электронных таблицах. 116. Проект-задание «Сумматор» в электронных таблицах. | 3 |
| 10. Информационные модели управления объектами: Информационные модели систем управления. Модели систем управления на языке Visual Basic. Модели систем управления на языке Delphi. | 117. Проект «Модель разомкнутой системы управления» на языке Visual Basic. 118. Проект «Модель замкнутой системы управления» на языке Visual Basic. 119. Задание. «Модель системы управления с автоматической обратной связью» на языке VisualBasic. 120. Проект «Модель разомкнутой системы управления» на языке Delphi. 121. Проект «Модель замкнутой системы управления» на языке Delphi. 122. Задание. «Модель системы управления с автоматической обратной связью» на языке Delphi. | 3 |
| Контроль знаний и умений: Защита зачетной практической работы | | 1 |
| ВСЕГО ЧАСОВ: | | 19 |
| Учебное пособие: Глава 2. Построение и исследование информационных моделей | MODEL-CD: Указания по разработке проектов и готовые проекты. |
| Установить с MODEL-CD: систему объектно-ориентированного программирования Visual Basic 2005 Express Edition; систему объектно-ориентированного программирования Delphi 6; электронные таблицы OpenOffice Calc. Установить с дистрибутива Microsoft Office: |
9 277
3 597 
