Моделирование как метод познания

Разделы: Информатика


Цели урока:

  • Обучающие:
    • добиться усвоения учащимися понятия "моделирование" и "модель";
    • отработать навыки работы с рабочим столом, программой БРОУН.
  • Воспитательные:
    • воспитание внимания при работе  с компьютером, точности, развитие памяти;
    • формирование потребности в здоровом образе жизни;
  • Развивающие:
    • развитие умений классифицировать факты, делать обобщающие выводы при повторении и закреплении;
    • развитие умения пользоваться компьютерной техникой.

Оборудование: компьютерный класс, мультимедиапроектор, презентация по теме урока;

ПО: модель броуновского движения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Вид урока: комбинированный.

Структура урока (порядок связей между элементами урока):

  1. Актуализация прежних знаний (контроль преподавания за состоянием знаний ученика, который осуществляется в форме фронтального опроса);
  2. Формирование новых понятий и способов действий (организация деятельности учащихся по самостоятельному раскрытию сущности новых понятий: анализ  ситуаций, работа с книгой);
  3. Формирование практических умений и навыков при работе на ПК.

Оформление (запись на доске):

дата:                   тема урока:   Моделирование как метод познания.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

Учитель: Изучение новой темы мы начнём с её определения. Для этого определим тему нашего урока по первым буквам предложенных вам понятий из информатики (Приложение 1).

  • монитор;
  • операционная система;
  • дискета;
  • e-mail;
  • логическая схема;
  • Интернет;
  • расширение;
  • окно;
  • видеопроектор;
  • алгоритм;
  • накопители;
  • истина;
  • ель (пример модели).

Прочитайте из выделенных букв тему сегодняшнего урока (моделирование).

Сегодня на уроке  мы познакомимся с понятием "моделирование", "модель", покажем на примерах использование моделей и их значение в различных науках (Приложение 2).
(Работа с презентацией по данной теме и последовательный комментарий по теме.)

III. Домашнее задание:

Учебник: п. 5.1, вопр. 1,2 с. 240 (или п. 4.1).

IV. Учитель информатики:

[1] Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной) постоянно создает и использует модели окружающего мира. Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно, однако человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов.

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.). Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др. (Приложение 3), (Приложение 4).

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа (рис. 4.1, [1]) невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме (Приложение 5).

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей часто изготавливают макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе.

Разработка электрической схемы обязательно предшествует созданию электрических цепей и так далее.

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет представление человечества об окружающем мире (гелиоцентрическая система мира Коперника, модель атома Резерфорда-Бора, модель расширяющейся Вселенной, модель генома человека и пр.). Адекватность теоретических моделей законам реального мира проверяется с помощью опытов и экспериментов (Приложение 6).

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр. (Приложение 7).
[В тетрадях делаем запись конспекта] (Приложение 8).

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. (Приложение 9)

Модель. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства (Приложение 10). В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическое подобие оригинала, но не важен, например, ее цвет. При построении электрических схем — моделей электрических цепей — необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но не важно их геометрическое расположение друг относительно друга и так далее.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и так далее.

Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению, и так далее (Приложение 11).

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. (Приложение 12).

География, военное дело, судоходство и пр. невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт (рис. 4.3, [1]). Различные типы географических карт (политические, физические и пр.) представляют информационные модели, отражающие различные особенности земной поверхности, то есть один и тот же объект отражают несколько моделей (Приложение 13).
С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки (Приложение 14).

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. (Приложение 16)

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

Вопросы для размышления

  • Может ли объект иметь несколько моделей? Приведите пример.
  • Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Если да, приведите пример.

V. Компьютерный эксперимент

– Посмотрим на примере модели Броуновское движение частиц и молекул (Приложение 15). В тетради зарисуем графики движения частиц.

VI. Итог урока.

– Теперь вы можете привести примеры моделей из различных наук, дать мотивированное пояснение о том, какие существенные признаки необходимо отображать в той или иной модели. (Приложение 17)

– Спасибо за урок! До свидания!

Используемая литература:

  1. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. 10-11: Лаборатория Базовых Знаний. – М:, 2002.
  2. Иванова И.А. Информатика. 9 класс: Практикум. – Саратов: Лицей, 2004. с.30