Цели урока:
- освоить содержание понятия «объект»;
- освоить содержание понятия «модель»;
- иметь представление о понятии «система» и «системный анализ»;
- уметь выделять в окружающей действительности объекты соответствующие поставленной задаче.
Ход урока.
Теоретическая основа урока
Объект. Рассмотрим все возможные представления об объекте как понятии. В философии объектом называют любую вещь, предмет, т. е. материализованную часть внешнего мира. Он может быть представлен в виде данных, тогда его называют пространственный объект, когда описанию подлежит не только сам объект, но и его местоположение, совокупность характеристик и свойств. Различают четыре основных типа пространственных объектов: точечные, линейные, площадные (полигональные), контурные.
В информатике объектом является либо любой адресуемый элемент, который предоставляет определенный сервис (например, в информационных системах), либо предмет, система, процесс, явление, событие, факт, которым мы дали имя с целью их анализа. В информационных сетях объектами являются: прикладные процессы, пользователи, клиенты, серверы, функциональные блоки, операционные системы, информационные системы. В объектно-ориентированном программировании - элемент системы или среды, который характеризуется свойствами (параметрами объекта) и методами (действиями, изменяющими свойства, поведение или состояние объекта).
В учебном процессе, когда внимание учеников должно быть направлено на изучение окружающей действительности понятие «объект» выступает совершенно в ином ракурсе. В этом случае, более подходящим будет использование определения использующегося в теории познания.
Объект - это предмет, явление, процесс, отношение, на что обращена наша познавательная деятельность. Характеризуется целостностью, состоянием (определяющим его статические и динамические свойства), поведением (характеризуется изменением его состояния в процессе взаимодействия с другими объектами посредством передачи сообщений), идентичностью (то есть отличиями от других объектов).
Ученик как субъект познавательной деятельности изучает объект, выделяя все существенные связи с другими объектами, т. е. рассматривает все внутри определенной системы. Необходимость рассмотрения внутренних свойств, переводит объект в категорию системы. Целью познания может выступать и сам человек, тогда субъект становится объектом. Набор характеристик, описывающий измеримые параметры объекта описывают его свойства. А действия, которые могут быть выполнены самим объектом или над ним будем называть методами.
Для чего нам нужно познавать окружающий мир? Для лучшего к нему приспособления, т. е. мы не просто живем в этой окружающей действительности, но и познавая, наиболее лучшим образом организуем свою жизнь. При этом речь идет не только о приспособлении к природе, но и к обществу, окружающим людям, техносфере. И каждый раз, прежде чем, мы приступаем к решению какой либо задачи, мы должны ответить на вопрос, с какой целью, для чего мы должны решить ту или иную задачу?!
Рассмотрим на примере. Пусть объектом изучения будет урок информатики. Мы должны ответить на вопрос: для чего нужны уроки информатики? (Здесь учащиеся должны высказать свое мнение по данному поводу.) В современном мире владение компьютером, информационными технологиями является необходимым личностным качеством каждого гражданина общества. Какими путями или средствами мы можем достичь этой цели?
- Освоив основные понятия, теорию курса;
- Научившись работать на компьютере, освоив информационные и коммуникационные технологии;
- Сумев использовать имеющиеся навыки в других сферах деятельности.
Фактически мы очертили круг необходимых вопросов, решение которых позволит нам освоить наш предмет - информатику. Другими словами, мы построили необходимую модель знаний урока информатики: теоретические знания, практические навыки, использование знаний в других областях. Успешное освоение какой-либо части данной модели не приведет к положительному решению поставленной задачи. Значит, выделенные элементы достаточны и необходимы для нашего объекта изучения.
Появилось новое для вас понятие «модель». Но сначала мы должны освоить понятие система. В энциклопедическом словаре приведено следующее определение понятия система: «Система (от греч. - целое, составленное из частей; соединение) - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство». Рассмотрим характерные для системы свойства, для того чтобы иметь возможность выявления обладает некоторый объект данной совокупностью свойств или нет. Подобный анализ позволит выделить из рассматриваемой совокупности объектов, те которые могут быть причислены к системам.
Существует пять свойств, которыми должен обладать объект, чтобы его можно было считать системой:
- Целостность. Система есть целостная совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом. Следует иметь в виду, что элементы существуют лишь в системе. Вне системы это лишь объекты, обладающие потенциальной способностью образования системы. Элементы системы могут быть разнокачественными, но одновременно совместимыми.
- Связность. Между элементами системы имеются существенные связи, которые с закономерной необходимостью определяют интегративные качества этой системы. Связи могут быть вещественные, информационные, прямые, обратные и т. д. Связи между элементами внутри системы должны быть более мощными, чем связи отдельных элементов с внешней средой, в противном случае система не сможет существовать.
- Структурность. Наличие системообразующих факторов у элементов системы лишь предполагает возможность ее создания. Для появления системы необходимо сформировать упорядоченные связи, т. е. определенную структуру, организацию системы.
- Интегративность. Наличие у системы интегративных качеств, т. е. качеств, присущих системе в целом, но не свойственных ни одному из ее элементов в отдельности.
- Функциональность. Система имеет целевую, функциональную направленность, что предполагает существование определенной цели.
Рассмотрим это на примере компьютера. Компьютер состоит из различных, функциональных частей, каждый из которых выполняет определенную роль, но отдельно друг от друга данные элементы функционировать не могут. Они связаны между собой и имеют жесткую, хотя и открытую структуру. Каждому элементу присуще определенные свойства, но только в комплексе они становятся тем, что принято называть компьютером. Данная совокупность элементов в системе выполняют определенную функцию, т. е. являются устройством хранения и обработки информации. Отсюда вытекает, что рассматриваемый нами объект (компьютер) является системой.
На данном примере мы провели системный анализ, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем, что позволяет исследовать трудно наблюдаемые свойства и отношения в объектах. Системный анализ означает, что каждая система является интегрированным целым даже тогда, когда она состоит из отдельных, разобщенных подсистем. Системный подход позволяет увидеть изучаемый объект как комплекс взаимосвязанных подсистем, объединенных общей целью, раскрыть его интегративные свойства, внутренние и внешние связи.
Системный анализ не существует в виде строгой методологической концепции. Это своего рода совокупность познавательных принципов, соблюдение которых позволяет определенным образом сориентировать конкретные исследования. Сущность системного подхода, отчетливо проявляется при сравнении с классическим индуктивным подходом к формированию систем. Классический подход означает переход от частного к общему (индукция). Формирование системы, при классическом подходе к этому процессу, происходит путем слияния ее компонентов, разрабатываемых отдельно.
На первом этапе определяются цели функционирования отдельных подсистем, затем, на втором этапе, анализируется информация, необходимая для формирования отдельных подсистем. И, наконец, на третьем этапе формируются подсистемы, которые в совокупности образуют работоспособную систему.
В отличие от классического системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда, в основе рассмотрения лежит конечная цель, ради которой создается система. Последовательность формирования системы при системном подходе также включает в себя системное познание и преобразование мира, состоящие из нескольких этапов:
- Рассмотрение объекта деятельности (теоретической и практической) как системы, т. е. как ограниченного множества взаимодействующих элементов.
- Определение состава, структуры и организации элементов и частей системы, обнаружения главных связей между ними.
- Выявление внешних связей системы, выделения из них главных.
- Определение функции системы и ее роли среди других систем.
- Обнаружение на этой основе закономерностей и тенденций развития системы.
Существует несколько разновидностей системного анализа:
- Комплексный (изучается только состав системы, нет отношений между элементами, элементами и целым);
- Структурный (состав, отношения между элементами, нет отношения элементов и целого);
- Целостный (рассматриваются все отношения).
Конечным результатом проведенного системного анализа является модель рассматриваемого объекта. Модель - объект-заменитель, знак, символ, слово, реальный предмет, теоретическое (абстрактное) построение, состояние объекта, процесса, явления и т. д., представляющий собой какую-либо характеристику, свойство, признак или совокупность характеристик, признаков или свойств. Модель - это всегда упрощенное отражение объекта-оригинала. Для одного и того же объекта-оригинала можно построить множество моделей, в зависимости от цели моделирования. Моделью может быть физический материальный объект, система математических зависимостей, программа, имитирующая структуру или функционирование имитируемого объекта. Основное требование к модели - ее адекватность объекту-оригиналу относительно моделируемых характеристик.
Подводя итог
- То, на что обращено внимание человека, с целью ее изучения, называется объектом.
- Для решения любой задачи необходимо построение модели заданного объекта.
- Для создания модели необходимо воспользоваться системным анализом.
- В процессе выполнения системного анализа выделяются необходимые элементы системы и связи между ними, наиболее подходящие для решения поставленной задачи.
Домашнее задание
Построить модель своего класса.