«Понятие модели. Информационная модель объекта»

Муниципальное автономное образовательное учреждение

дополнительного образования «Центр детского творчества»

городского округа город Кумертау Республики Башкортостан

Методическая разработка занятия

«Понятие модели. Информационная модель объекта»

Разработчик:

Болотова Галина Михайловна

педагог дополнительного образования

лаборатории

«Компьютерное моделирование»

г. Кумертау, 2020 г.

Тема. Понятие модели. Информационная модель объекта.

Цели: Сформировать у учащихся понятие информационной модели.

Задачи:

- дать представление модели;

- сформировать понятие информационной модели и ее назначение;

- дать представление о структурировании информации с использованием информационных моделей.

Дидактический материал урока: Презентация Informatsionnye_modely.ppt,
Раздаточный материал_1 урок.docx с упражнениями урока

Ход занятия:

1. Понятие информационной модели. Назначение информационных моделей.

   1. Понятие модели. Виды моделей.

Давайте вспомним, как мы решаем, например, задачи по математике. Вначале формулируется сама задача. То есть исходные условия и необходимые числовые данные. Также каждая задача становится задачей тогда, когда в ней появляется вопрос (запрос о поиске неизвестной величины). Прочитав любую задачу, человек рисует в голове мысленные образы, представляя описанную в задаче ситуацию, то есть моделирует её.

Модель – это объект, который рассматривается вместо другого объекта в каких-то целях. Моделирование – это процесс создания и использования моделей.

1.2. Классификация моделей

Все модели разделяются на два больших класса: предметные или материальные и информационные.

Предметные или материальные - это модели, которые имеют объём, которые можно осязать, потрогать. Например: игрушечный медведь – это модель материальная.

П ример 1.

Информационные модели – это модели, которые представлены в виде описания моделируемого объекта с помощью образных знаков.

Фотография этой же игрушки – информационная модель.

Любой объект можно по-разному описывать. Причём, в каждой отрасли знаний один и тот же объект описывается по-своему.

Пример 2.

Оп исание воды в физике.

При комнатных условиях вода представляет собой жидкость без цвета, вкуса и запаха. Вода очень плохо проводит электрический ток. При температуре 100С вода закипает, а при температуре ниже 0 С – замерзает. У воды высокая теплоёмкость, поэтому она медленно нагревается и медленно остывает. Единственное на Земле вещество, которое существует в трёх агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твёрдом.

Пример 3.

Описание воды в химии.

При обычных условиях вода является достаточно активным веществом по отношению к другим веществам. Это означает, что со многими из них она вступает в химические реакции. Вода реагирует с кислотными и основными оксидами, активными металлами.

При взаимодействии воды с большинством кислотных оксидов образуются соответствующие кислоты. Некоторые основные оксиды при реакции с водой образуют растворимые основания.

Химическая формула воды: Н₂О

Пример 4.

Описание воды в литературе

Н икто в природе так не затаивается, как вода, и только перед большой и радостной зарёй бывает так и на сердце человека: притаишься, соберёшься, и как будто сумел, достал себя из той глубины, где есть проток в мир всеобщего родства, зачерпнул там живой воды и вернулся в наш человеческий мир, - и тут навстречу тебе лучезарная тишь воды, широкой, цветистой, большой.

В есна воды собирает родственные звуки; бывает, долго не можешь понять, что это: вода булькает, или тетерева бормочут, или лягушки урчат. Все вместе сливается в одну большую песню воды, и над ней согласно всему блеет бекас божьим баранчиком, в согласии с водой вальдшнеп хрипит и таинственно ухает выпь: всё это странное пение птиц вышло из песни весенней воды.

Рассмотрим теперь ещё различные формы выражения одного и того же объекта.

Пример 5. Список. Одноклассники представлены через фамилию и свои инициалы, порядок следования в общем списке:

Фамилия

1. Авдеенко Д.

1. Борисов К.

1. Воронина Р.

1. Григорьев А.

1. Добрый П.

1. Желтова В.

Рисунок: Одноклассники представлены на фотографии в виде графических образов, мы видим их внешний вид.

Таким образом, одни и те же объекты можно выразить благодаря разным его характеристикам.
Совокупность информации, описывающая наиболее существенные свойства, состояния объекта, процесса, явления, представленная в знаковой или образной форме, называется информационной моделью.

Образно-знаковые модели – это модели, представленные с помощью графических образов, алфавитно-цифровой информации или языковых средств конкретной науки, например, формулы: Н₂О – формула воды или S=A*B – площадь прямоугольника.

Мысленные модели – это представления и образы, существующие в мыслях человека.

Виртуальные модели – это модели, созданные на компьютере.

Упражнения для закрепления:

Задача 1.

Определите, какие из следующих моделей являются информацион­ными:

1) математические формулы;

2) уравнения химических реакций;

3) манекен;

4) компьютерная программа;

5) программа телевидения;

6) авиамодель;

7) оглавление книги;

8) игрушечные часы;

9) эталон килограмма;

10) блок-схема алгоритма.

Цель: закрепить знание учащимися определения понятия «инфор­мационная модель».

Вид деятельности: работа с определением.

Ответ. Информационными являются модели в примерах 1, 2, 4, 5, 7, 10

Задача 2.

Определите, какие из следующих моделей, встречающихся при работе за компьютером, являются информационными:

1) совокупность пиктограмм на рабочем столе, отражающих програм­мы и документы;

2) структура окна программного средства;

3) отдельная пиктограмма в меню пиктограмм;

4) таблица каталогов и файлов;

5) перечень допустимых действий в контекстном меню;

6) диаграмма, полученная с помощью Мастера диаграмм;

7) диалоговые окна, например диалоговое окно установки параметров работы данного программного средства или печати документа;

8) компьютерные календарь, часы (отображение текущей даты, вре­мени на экране или в документе).

Цель: закрепить знание учащимися определения понятия «инфор­мационная модель».

Вид деятельности: работа с определением.

Ответ. Все перечисленные модели являются информационными. Вообще, при работе за компьютером, как универсальным устройством обработки информации, мы имеем дело преимущественно с информационными моделями.

1.3. Назначение информационных моделей. Построение информационных моделей.

Для чего применяют информационные модели? Зачем они нужны? При изучении, например, географии сложно представить изучение других материков без карты. Без карты также не обойтись при изучении исторических событий, особенно давних. Сложно представить поиск преступников или пропавших людей без их фотографий. А ведь это всё информационные модели.Для создания информационных моделей чаще всего применяются два основных этапа:

- структурирование;

- формализация.

Структурирование – это выделение в моделируемом объекте основных элементов и установка связей между ними.

Под формализацией же понимают запись всех установленных связей на формальном языке. При этом по форме записи или форме представления все информационные модели можно разделить на следующие виды:

- Графическое представление (графики, схемы, чертежи, рисунки, фотографии)

- Описание на формальном языке (формулы математики, химии, физики и т.д.)

- Словесные описания

- Табличное описание ( таблицы).

Пример 1.
Самолёт летит со скоростью 900 км/ч. Он находится в пути 3 часа. Какое расстояние пролетит самолёт?

Это словесная форма представления модели. (При чтении задачи у Вас, скорее всего, всплывает ещё и мысленная картинка: летящий самолёт)

Табличное представление:

Графическое представление: (далее можно вставить рисунок с самолётом из учебника математики).

Формальное описание: S= V*t – формула вычисления расстояния.

Для построения моделей, наверное, должны быть правила. Однако сформулировать их строго просто невозможно. Исходя из конкретной задачи, исследователь выделяет наиболее важные характеристики моделируемого объекта, а затем устанавливает их взаимосвязи (то есть выполняет структурирование). А далее для решения задачи выбирается вид формализации. Большая часть моделей представляет собой набор элементов и связей между ними. Такие модели называют системами. А методы построения таких моделей - системным методом.

Упражнения для закрепления:

Задача 3.

Сегодня зоологам известны около 2 млн. видов различных животных. Разобраться в таком огромном количестве было бы невозможно, если бы не систематизация. В 1735 году двадцативосьмилетний учёный Карл Линней опубликовал книгу под названием «Система природы», в которой предложил свой способ классификации живых существ. Этот способ и сегодня является основой биологической классификации.

Систематизируйте перечисленные виды животных (повторите подвиг Карла Линнея): насекомые, дикие животные, домашние животные, птицы, рыбы, пресмыкающиеся, морские животные.

а) стрекоза;
б) лиса;
в) лошадь;
г) тюлень;
д) ёрш;
е) гадюка;
ж) окунь;
з) дельфин;
и) питон;
к) комар;
л) воробей;
м) кошка.

Цель: закрепить понимание учащимися процесса структуризации информации.

Вид деятельности: работа с определением.

Задача 4.

Найдите лишний объект в каждом из указанных списков. Обоснуйте свой выбор. Ответы могут быть различны, но должны быть доказательны.
1) смелый, храбрый, отважный, злой, решительный;
2) Вася, Коля, Оля, Федя, Пётр;
3) колесо, телега, колокол, колодец, колбаса;
4) молоко, сыр, сливки, сало, сметана;
5) дом, сарай, хижина, мазанка, изба;
6) пилотка, каска, берет, шарф, шапка;
7) длина, отрезок, круг, квадрат, окружность;
8) горький, горячий, солёный, кислый, сладкий;

Цель: закрепить понимание учащимися процесса структуризации информации.

Вид деятельности: работа с определением.

Задача 5.

Найдите закономерность и продолжите последовательность.
1) 1 3 6 9 12 15 18…
2) а 1 б 2 в 3 г 4 д 5 …
3) 20 17 14 11 …
4) Анна Борис Ваня Гриша Даша …
5) 1 2 3 5 7 11 13 17 …
6) 1 1 2 3 5 8 13 …
Цель: закрепить понимание учащимися процесса структуризации информации.

Вид деятельности: работа с определением.

Задача 6.

Из указанных элементов составьте объект «Обед» с точки зрения мамы и с точки зрения сына соответственно в два столбца «Сын», «Мама». Запишите выбранные элементы в столбцы. Элементы могут повторяться.

Стол, тарелка, котлета, кастрюля, плита, вилка, суп, ложка, мясорубка, кулинарная книга, компот, скатерть, магазин, холодильник, хлеб.

Цель: закрепить понимание учащимися процесса структуризации и формализации информации.

Вид деятельности: работа с определением.