Формы представления моделей

Цели урока:

• Дидактическая: обобщить знания по теме: «Модели, моделирование, формализация», проверить знания по данной теме, сформировать знания об основных формах представления моделей. Научить выбирать оптимальную форму представления моделей в зависимости от условий задачи.
• Развивающая: развить ассоциативное мышление, сформировать у студентов операционное мышление, направленное на выбор оптимальных решений при создании моделей.
• Воспитательная: сформировать устойчивое внимание студентов, познавательный интерес к предмету.

Тип урока: урок получения и систематизации знаний, умений и навыков, комбинированный.

Формы обучения: фронтальная, индивидуальная.

Методы проведения:

• информационный;
• иллюстративный;
• репродуктивный.

В процессе объяснения преподаватель демонстрирует слайды презентации. (Приложение 2)

Оборудование урока: ЭВМ, мультимедиа проектор, карточки с заданиями, тест, компьютерная презентация.

Этапы урока:

1. постановка цели урока и мотивация учебной деятельности;
2. актуализация полученных знаний;
3. объяснение нового материала;
4. обобщение и систематизация понятий для выполнения практической работы;
5. закрепление знаний при помощи тестов;
6. подведение итогов.

Ход урока

I. Организационный момент.

Настрой на урок. Сообщение темы и целей урока.

II. Актуализация опорных знаний:

а) фронтальный опрос (учащиеся отвечают на вопросы по теме «Моделирование и формализация»

Вопросы:

• Как называется упрощенное представление реального объекта? (Модель.)
• Как называется процесс построения моделей? (Моделирование.)
• Как называется процесс описания модели на формальном языке? (Формализация.)
• Макеты, муляжи - это материальные или информационные модели? (Материальные.)
• Схема электрической цепи - это материальная или информационная модель? (Информационная.)
• Состояние системы в конкретный момент времени называется статической или динамической моделью? (Статической.)
• Изменение состояния системы в некоторый период времени называется статической или динамической моделью? (Динамической.)
• Описание модели с помощью формального языка. (Формализация.)

б) индивидуальный опрос по карточкам. (Приложение 1)

III. Изучение нового материала.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные. Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме.

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной и знаковой форме, то есть зрительные образы объектов зафиксированы на каком-либо носителе информации. Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем).

В информатике, прежде всего мы рассматриваем те модели, которые можно создавать и исследовать с помощью компьютера: графики, диаграммы, таблицы, тексты.

Благодаря развитию графического интерфейса и графических пакетов прикладных программ, широкое распространение получило компьютерное моделирование внешнего вида и структуры объектов.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: промышленное предприятие, технологический процесс, экономическая деятельность фирмы или банка и т. д.

Цели компьютерного моделирования могут быть различными, но чаще всего это получение данных, которые могут быть использованы для подготовки и принятия решений социального, экономического, технического характера.

Виды информационных структур являются и формами представления моделей.

Первый способ представления данных – реляционный (табличный). Используется для описания объектов, обладающих одинаковым набором свойств. В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств – в других столбцах.

Табличная форма придает лаконичность и наглядность данным, структурирует данные, позволяет увидеть закономерности в характере данных.

Существуют таблицы различных типов:

• таблицы типа «объект—свойство»;
• таблицы типа «объект—объект»;
• таблицы типа «объекты—объекты—много…»;
• таблицы типа «объекты—свойства—объекты»

Рассмотрим первый тип: таблицы типа «объект—свойство».

Таблица студентов, принимающих участие в соревновании по баскетболу.

При составлении таблицы в нее включается только та информация, которая интересует пользователя. Например, кроме тех сведений, которые включены в таблицу, существуют и другие: адрес проживания, место работы родителей и др. Однако для составителя таблицы достаточно сведений, которые позволяют отобрать студентов для участия в соревновании. То есть, эта таблица действительно является информационной моделью для тренера по баскетболу.
В одной строке содержится информация об одном объекте (фамилия студента) или событии, а столбцы — отдельные характеристики (свойства) объекта или события.

Второй тип: таблицы типа «объект—объект».

Примером такой таблицы является таблица успеваемости.

Строки, относящиеся к ученикам — это первый вид объектов; столбцы — к школьным предметам — второй вид объектов.

Второй способ представления данных – иерархический.

Рассматриваются объекты одного класса, расположенные по разным уровням, когда каждый элемент высокого уровня может состоять из нескольких элементов нижнего уровня.

Граф является удобным способом наглядного представления структуры информационных моделей.

Пример: генеалогическое древо семьи Романовых:

Приложение 3

Сетевое представление данных используется для отражения систем со сложной структурой, в которой связи между элементами имеют произвольный характер. Например: сети Интернет, музейная, библиотечная, клубная сети и др.

Сейчас сетевой подход используют для описания взаимодействия каких-либо сообществ, причем считается, что подобный вид взаимодействия считается самым эффективным.

Пример: схема подключения сети Интернет.

Приложение 4

Кроме данных форм представления существуют другие формы представления моделей, но не рассматриваемые с позиции способов моделирования. Формами представления информационных моделей могут быть: словесное описание, рисунок, схема, чертеж, формула, компьютерная программа и др.

IV. Практическая работа.

1. Построить табличную модель, содержащую цены на компьютерные комплектующие на текущий момент.
2. Построить компьютерную модель генеалогического древа своей семьи (предыдущее домашнее задание: подобрать материал для создания модели о своей семье).
3. Построить сетевую модель транспортной схемы своего района.

V. Закрепление знаний при помощи тестов.

Вариант №1

1. Модель по сравнению с моделирующим объектом содержит:
   а) столько же информации;
   б) больше информации;
   в) меньше информации;
   г) никакой информации.
2. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режима комнаты цель моделирования:
   а) конвекция воздуха в комнате;
   б) исследование температурного режима комнаты;
   в) комната;
   г) температура.
3. Информационной моделью организации занятий в школе является:
   а) свод правил поведения учащихся;
   б) список класса;
   в) расписание уроков;
   г) перечень учебников.
4. Генеалогическое дерево семьи является:
   а) табличной информационной моделью;
   б) иерархической информационной моделью;
   в) сетевой информационной моделью;
   г) словесной информационной моделью.
5. Знаковой моделью является:
   а) анатомический муляж;
   б) макет здания;
   в) модель корабля;
   г) диаграмма.
6. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режима комнаты объект моделирования:
   а) конвекция воздуха в комнате;
   б) исследование температурного режима комнаты;
   в) комната;
   г) температура.
7. Из скольких объектов, как правило, состоит система?
   а) из нескольких;
   б) из одного;
   в) из бесконечного числа;
   г) она не делима.
8. Как называется граф, предназначенный для отображения вложенности, подчиненности, наследования и тому подобное между объектами?
   а) схемой;
   б) сетью;
   в) таблицей;
   г) деревом.
9. Упорядочение информации по определенному признаку называется:
   а) сортировкой;
   б) формализацией;
   в) систематизацией;
   г) моделированием.
10. Как называется средство для наглядного представления состава и структуры системы?
    а) таблица;
    б) граф;
    в) текст;
    г) рисунок.

Вариант №2

1. Как называется упрощенное представление реального объекта?
   а) оригинал;
   б) прототип;
   в) модель;
   г) система.
2. Схема электрической цепи является:
   а) табличной информационной моделью;
   б) иерархической информационной моделью информационной моделью;
   в) графической информационной моделью информационной моделью;
   г) словесной информационной моделью.
3. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов называется:
   а) таблица;
   б) график;
   в) схема;
   г) чертеж.
4. Знаковой моделью является:
   а) карта;
   б) детские игрушки;
   в) глобус;
   г) макет здания.
5. Инструментом для компьютерного моделирования является:
   а) сканер;
   б) компьютер;
   в) принтер;
   г) монитор.
6. Как называется средство для наглядного представления состава и структуры системы?
   а) таблица;
   б) граф;
   в) текст
   г) рисунок.
7. Как называются модели, в которых на основе анализа различных условий принимается решение?
   а) словесные;
   б) графические;
   в) табличные;
   г) логические;
8. Решение задачи автоматизации продажи билетов требует использования:
   а) графического редактора;
   б) текстового редактора;
   в) операционной системы;
   г) языка программирования.
9. Результатом процесса формализации является:
   а) описательная модель;
   б) математическая модель;
   в) графическая модель;
   г) предметная модель.
10. Модель есть замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает:
    а) все стороны данного объекта;
    б) некоторые стороны данного объекта;
    в) существенные стороны данного объекта;
    г) несущественные стороны данного объекта.

Самопроверка. Выставление оценки.

Критерии оценки:

• «5» —95%
• «4» —80%
• «3» —65%
• «2» — до 65%

VI. Подведение итогов.

Рефлексия.

Вопросы для студентов:

• Что было наиболее сложным и трудным при выборе темы для моделирования?
• Что было непонятно при выполнении практической работы на компьютере?
• Почему вы выбрали данный объект или явление для моделирования?

Выставление оценок.

VII. Домашнее задание.

Найдите в учебной литературе примеры жизненных задач и моделей, используемых для их решения в виде таблиц, схем, чертежей, формул и т. д.

Использованные источники и литература

1. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. / Н.Д.Угринович, Л.Л.Босова, Н.И. Михайлова — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.
2. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. 7-11: Методическое пособие / Н.Д.Угринович. — 4-е изд., испр. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
3. Современный урок. Колледж сервиса и туризма Издательство учебно-методической литературы, 2009
4. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 11 класса Н.Д.Угринович. — 2-е изд., М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.
5. Информатика 10-11. А. г. Гейн , «Просвещение», 2005.