МБОУ Ёлкинская СОШ
Особенности преподавания темы "Моделирование" в курсе информатики и решение задач при подготовке к ГИА.
Подготовил:
учитель информатики
МБОУ Ёлкинской СОШ
Скачкова Л.Д.
2017 год
Особенности преподавания темы "Моделирование" в курсе информатики и решение задач при подготовке к ГИА.
Введение
В период перехода к информационному обществу одним из важнейших аспектов деятельности человека становится умение оперативно и качественно работать с информацией, привлекая для этого современные средства и методы. Это добавляет к целям школьного образования еще одну цель – формирования уровня информационной культуры, соответствующего требованиям информационного общества. Учитывая размытость границ научной области информатики и невозможность в рамках школьного образования осветить весь спектр ее направлений, актуальной представляется разработка такой концепции преподавания, где наиболее ярко выделены те направления, которые послужат развитию учащихся, помогут сформировать их системное мировоззрение и позволят им овладеть современными информационными технологиями. Системно-информационный курс информатики базируется на идеях системного анализа и использования для их реализации компьютерных технологий. Одним из инструментов системного анализа и синтеза систем является информационное (абстрактное) моделирование, проводимое на компьютере. Учитывая все вышесказанное, в качестве основной из целей информатики можно выделить следующее: обучение системному подходу к анализу и исследованию структуры и взаимосвязей информационных объектов, которые являются моделями реальных объектов и процессов. В обязательном минимуме содержания образования по информатике присутствует линия «Моделирование и формализация». Содержание этой линии определено следующим перечнем понятий: моделирование как метод познания, формализация, материальные и информационные модели, основные типы информационных моделей. Линия моделирования, наряду с линией информации и информационных процессов, является теоретической основой базового курса информатики. Содержательная линия формализации и моделирования выполняет в базовом курсе информатики важнейшую педагогическую задачу – развитие системного мышления учащихся, так как работа с огромными объемами информации невозможна без навыков ее систематизации. Умение систематизировать данные – главнейший компонент компьютерной грамотности учащихся. Не случайно, в процессе развития школьной информатики следует отметить значительное увеличение веса данной линии в общем содержании курса. Понятие модели – центральное понятие курса информатики, которое как красная нить должно проходить по всему содержанию курса, поскольку формализация и моделирование являются базовыми компонентами при изучении всех разделов информатики. Правильный подход к преподаванию линии «Моделирование и формализация» 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. В разработке методического вопроса я: хочу отобразить наиболее существенные стороны линии «Формализация и моделирование»;
Я думаю, что основной целью учителя при изучении данной темы является умение показать, что использование компьютера для решения задач основывается на глубоком понимании смысла звеньев основной технологической цепочки (объект – информационная модель – алгоритм – программа – результат – объект) и отношений между ними. При этом ключом к умению правильно и эффективно использовать компьютер является понимание метода информационного моделирования. Основным результатом изучения данной темы, считаю, формирование системно-информационной картины мира через освоение основных понятий моделирования.
Содержательная линия «Моделирование и формализация» – самая новая в курсе информатики, поэтому выделение в ее рамках основных понятий и разработка методики преподавания еще не завершены.
Содержание линии «Моделирование и формализация» в курсе информатики
Цель обучения:
сформировать представление о подходах к классификации моделей;
сформировать представление о разновидностях информационных моделей в зависимости от формы представления.
выработать ориентировочную основу действий учащихся при проведении моделирования;
познакомить учащихся с кругом задач, для которых можно проводить моделирование в прикладных программных средах;
закрепить умения работы в прикладных программных средах, полученные в 7-м классе.
Учащиеся должны знать:
что такое модель,
типы моделей,
этапы решения задач на ЭВМ,
этапы моделирования,
принципы построения модели задачи,
цели проведения компьютерного эксперимента.
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.
Учащиеся должны 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.
Уроки, ориентированные на моделирование, выполняют развивающую, общеобразовательную функцию, поскольку при их изучении учащиеся продолжают знакомство еще с одним методом познания окружающей действительности – методом компьютерного моделирования. Методика информационного моделирования связана с вопросами системологии, системного анализа. Степень глубины изучения этих вопросов существенно зависит от уровня подготовленности школьников. В возрасте 14 – 15 лет дети еще с трудом воспринимают абстрактные, обобщенные понятия. Поэтому раскрытие таких понятий должно опираться на простые, доступные ученикам примеры.
Одной из самых распространенных форм представления информационных моделей являются таблицы. Очень часто в табличной форме представляется информация в различных документах, справочниках, учебниках. Табличная форма придает лаконичность и наглядность данным, структурирует данные, позволяет увидеть закономерности в характере данных. Умение представлять данные в табличной форме – очень полезный общеметодический навык. Практически все школьные предметы используют таблицы, но ни один из них не учит школьников методике построения таблиц. Эту задачу должна взять на себя информатика. Приведение данных к табличной форме является одним из приемов систематизации информации – типовой задачи информатики. Среди разделов базового курса, относящихся к линии информационных технологий, непосредственное отношение к таблицам имеют базы данных и электронные таблицы. Предварительный разговор о таблицах, их классификации, приемах оформления является полезной пропедевтикой к изучению этих технологий.
Особенности преподавания компьютерного моделирования в средней школе
Моделирование используется многие столетия и давно является мощным инструментом науки и техники. Сегодня моделирование в подавляющем большинстве случаев — это компьютерное моделирование. Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги — это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям. Навыки моделирования очень важны человеку в жизни с малых лет. Они помогут разумно планировать свой распорядок дня, учебу, труд, выбирать оптимальные варианты при наличии выбора, разрешать удачно различные жизненные ситуации. Модель — это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного
исследования типичные его черты. [5] Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей (обмен информационными, компьютерными моделями и программами), осмысления и познания явлений окружающего мира (компьютерные модели солнечной системы, атома и т. п.), обучения и тренировки (тренажеры), оптимизации (подбор параметров). Появление компьютерного моделирования неразрывно связано с появлением первых компьютеров. Компьютерное моделирование является одним из самых сложных разделов в школьном курсе информатики. Содержательно-структурный компонент ≪Моделирование и формализация≫
—новейшая составляющая в области исследуемой дисциплины, она постоянно усовершенствуется, поэтому исследование методологии ее изучения еще не окончены. В результате изучения компьютерного моделирования ученики должны:
—продемонстрировать, что моделирование в любой области знаний имеет схожие черты, зачастую для различных процессов удается получить очень близкие модели;
— выделить преимущества и недостатки компьютерного эксперимента по сравнению с экспериментом натурным;
—показать, что и абстрактная модель, и компьютер представляют возможность познавать окружающий мир, управлять им в интересах человека. [11] В имеющейся научно-методологической литературе используются разнообразные, совершенно отличные друг от друга, понятия и разделения по группам моделей. Также можно встретить разнообразные подходы в исследовании этой области информатики. Изучая явления и предметы с помощью компьютерного, численного, имитационного и математического моделирования, ученикам проще представлять с помощь задач самые разнообразные области человеческой деятельности. С помощью алгоритмов, моделирование позволяет выполнять вычислительные эксперименты [8]. В чем же преимущество компьютерного моделирования по сравнению с натурным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не достижимую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах. Ранее на уроках информатики решались просто задачи по программированию на языках Basic и Pascal. Некоторым ученикам это было неинтересно, так как они не видели практическое применение результатов решения данной задачи. В современных условиях, когда на программировании по стандартам выделяется достаточно малое количество времени, раздел моделирование приобретает большую значимость, так как ученики не только учатся программировать, но и самостоятельно ставить задачу, находить математические модели и области использования результатов решения задачи. Раздел ≪Моделирование и формализация≫ содержится в обязательном минимуме содержания образования в общеобразовательных учреждениях. Во многих школьных учебниках используется поня-
тие информационная модель, что само по себе абстрактное понятие. Информационная модель —набор величин и (или) изображений, содержащих необходимую информацию об исследуемых объектах или процессах. [9] Воплощение моделей производят в различных программных обеспечениях таких как ≪Лого Миры≫, Pascal, Visual Basic, Delphi, в табличных средах и базах данных (Excel, Access, статистические пакеты), в специально
предназначенных математических платформах (Mathcad, Mathematica, Matlab, Maple). Помимо вышеперечисленных сред, используются так же и среды для моделирования трехмерной графики, такие как Blender и Компас. Изучавшиеся ранее текстовые и графические редакторы, программное обеспечение телекоммуникаций можно отнести к средствам, предназначенным для рутинной работы с информацией: позволяющим набрать текст, построить чертеж, передать или принять информацию по сети. Программные средства информационных технологий, которые предстоит изучать дальше — СУБД, табличные процессоры, следует рассматривать как инструменты для работы с информационными моделями. Алгоритмизация и программирование также имеют прямое отношение к моделированию. Следовательно, линия моделирования является сквозной для многих разделов базового курса.
Программа Lazarus является достаточно сложной для изучения в средней школе, так как надо знать основы языка Pascal, и поэтому может изучаться только в старших классах. Поэтому старшеклассники вполне могут создать подобную программу в курсе моделирования. Таким образом, можно сделать следующие выводы: не следует считать, что тема моделирования носит чисто теоретический характер и автономна от всех других тем. Анализируя различные программы по компьютерному моделированию и различные учебники, учитель может сам выбрать наиболее приемлемую для него как учебную программу, так и среды моделирования. Хотелось заметить, что на уроках информатики, по нашему мнению, должны присутствовать модели, созданные как на языках программирования, так и в таких прикладных средах, как Excel, графические редакторы и в средах для 3D моделирования (Blender и Компас). Наличие других тем в учебной программе таких как стохастические модели, модели, созданные с помощью графов, деревья, могут быть выбраны в классах с физико-математической нправленностью или в классах с более высокой успеваемостью по информатике.
Заключение
Не следует считать, что тема моделирования носит чисто теоретический характер и автономна от всех других тем. Большинство последующих разделов базового курса имеют прямое отношение к моделированию, в том числе и темы, относящиеся к технологической линии курса. Изучавшиеся ранее текстовые и графические редакторы, программное обеспечение телекоммуникаций можно отнести к средствам, предназначенным для рутинной работы с информацией: позволяющим набрать текст, построить чертеж, передать или принять информацию по сети. Программные средства информационных технологий, которые предстоит изучать дальше – СУБД, табличные процессоры, следует рассматривать как инструменты для работы с информационными моделями. Алгоритмизация и программирование также имеют прямое отношение к моделированию. Следовательно, линия моделирования является сквозной для многих разделов базового курса.
Тема эта достаточно трудная, но интересная. Она позволяет использовать межпредметные связи, расширяет кругозор учащихся, учит мыслить абстрактно, повышает интерес к предмету. Компьютер, как подчеркивает П.Нортон, является мощным средством оказания помощи в осмыслении людьми многих явлений и закономерностей.
Список использованной литературы:
Семакин И.Т., Хеннер Е.К. Информатика: 7-9. Базовый курс / М. Лаборатория базовых знаний, 1999.
Бешенков С.А., Лыскова В.Ю., Матвеева Н.В., Ракитина Е.А. Формализация и моделирование // ИНФО. 1999. № 5. С. 11-14.
О.К. Мясникова. Моделирование и формализация, Информатика и образование № 9’2003 с.5-11
Информатика. 7-9 класс: Учебное пособие для старших классов / Под ред. Н.В. Макаровой. СПб.: Питер, 2001. 304 с.
≪Модель. Моделирование. Роль моделирования в научных и практических исследованиях. Типы моделей. Компьютерное моделирование. Построение компьютерной модели≫ //. URL: http://pandia.ru/text/79/428/42197.
php https://studopedia.ru/18_52832_kompyuternoe-modelirovanie.html__
Гусева Е. Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб. практикум / Е. Н. Гусева. — Магнитогорск: МаГУ, 2008. — 100 с.
Моделирование. Компьютерные модели //. URL: http://gigabaza.ru/doc/77430.html
Переливашка_8_12 //. URL: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/srednjaja-shkola/informatika/57478‑perelivashka_8_12.html
Проектная работа по информатике ≪3 D моделирование. Моя родная школа≫ //. URL: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2014/01/30/proektnaya-rabota-po-informatike-3d-modelirovanie-moya-rodnaya-shkola
≪Изучение темы ≪Моделирование и формализация≫ в курсе информатики 8-го класса≫ //. URL: http://открытыйурок.рф/статьи/528516/
М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хенер Методика преподавания информатики //. URL: https://traditio.wiki/files/3/39/UDC.pdf
1 652
42 431 
