Технологическая карта урока
Разработчик: учитель информатики МБОУ Школы №3 г.о. Самары Смирнова Елена Владимировна.
Учебный предмет: информатика и ИКТ
Класс: 9а
Дата проведения урока: 08.04.2016г.
Тема: Моделирование и формализация.
Тема урока: Построение и исследование физических моделей.
Цель урока: Развитие УУД построения и исследования моделей (на примере построения и исследования компьютерных моделей движения тела, брошенного под углом к горизонту).
Задачи урока:
образовательные
закрепить и обобщить комплекс знаний, умений и навыков учащихся, необходимых для построения и исследования моделей на компьютере (знать основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере, технологию работы в среде Excel;
уметь формулировать основные задачи на каждом этапе моделирования, определять последовательность действий для их решения, оценивать адекватность построенной модели объекту-оригиналу и целям моделирования);
развивающие:
развитие у учащихся УУД (регулятивного) самоопределения в целях учебной деятельности (на основе установления сходства и различия между освоенным ранее и осваиваемым на данном уроке);
развитие у учащихся УУД (регулятивного) самоконтроля учебной деятельности (на основе сравнения способа действия и его результата);
развитие у учащихся навыков публичного представления учебного продукта (коммуникативные УУД).
воспитательные:
развитие у учащихся УУД (коммуникативного) оценивания ситуаций взаимодействия в соответствии с правилами поведения и этики.
развитие у учащихся УУД (личностного) осознания осваиваемого на уроке приема учебной деятельности, как ценности.
Тип урока: Комбинированный. Самостоятельная проектно - исследовательская работа.
Формы работы учащихся: фронтальная, групповая, самостоятельная.
Необходимое техническое оборудование: компьютеры, проектор, интерактивная доска, Интернет.
Межпредметные связи: физика, математика.
1. Оргмомент
урока
Метод стимулирования установки на обеспечение порядка на рабочем месте
Актуализирует проявление учащимися установок на сотрудничество и успех в предстоящей работе.
Оценивает или вносит коррективы в готовность рабочих мест учащихся.
Выполняют необходимые действия.
Демонстрируют готовность к учебной деятельности.
УУД оценивания ситуации взаимодействия в соответствии с правилами поведения и этики.
В основе ООД – привычный образ порядка на рабочем месте.
(Коммуникатив-ный вид используемого
УУД)
2.
Мотивация учебной деятельности
Метод стимулирования положительной самооценки перспектив включения в учебную деятельность
Обращается к учащимся со словами: Ребята! Вы, наверное, слышали и, возможно, сами разделяете позицию таких людей, которые считают, что успех в изучении учебных предметов определяется природными способностями человека.
На самом деле этот успех, также как и успех в любой сфере деятельности, в первую очередь, определяется умением пользоваться различными приемами и способами организации своего труда.
Предлагает вспомнить знакомые учащимся приемы
К таким приемам относится моделирование объектов познания и действий с ними.
На предыдущих уроках вы уже познакомились с такими понятиями моделирование, формализация, этапами разработки и исследования моделей на компьютере.
Сегодня я предлагаю убедиться в широких возможностях использования этого приема при решении некоторых известных вам задач физического содержания.
Таким образом, тема урока?
Высказывают различные точки зрения на роль способностей…
Называют приемы типа:
- оценка своих действий;
- планирование решения задачи;
- проверка правильности решения и др.
Формулируют тему:
«Построение и исследование физических моделей»
УУД ценностного отношенияк осваиваемому на уроке приему учебной деятельности.
(личностные)
В основе ООД – узнаваемый учащимися образ полезного продукта учебной деятельности.
(Личностный вид используемого
УУД)
3.
Целеполагание
Метод самоопределения в целях по аналогии с уже известным и усвоенным учащимися.
Помогает сформулировать цели предстоящей учебной деятельности
по аналогии с целями изучения предыдущих приемов учебной работы.
Определяют, что предстоит сделать на уроке (цели УД):
-знать основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере, технологию работы в электронных таблицах Microsoft Excel;
- уметь формулировать основные задачи
на каждом этапе моделирования, определять последовательность действий для их решения, оценивать адекватность построенной модели объекту-оригиналу и целям моделирования.
УУД постановки новой цели урока.
В основе ООД – известная учащимся структура содержания цели
(Регулятивный вид используемого
УУД)
4.
Повторение опорных знаний
(Выявление пробелов первичного осмысления изучаемого материала)
Беседа с учащимися
Организует повторение основных этапов разработки и исследования моделей на компьютере, уточнение целей и задач каждого этапа, оценку и коррекцию правильности ответов.
Расширенный уровень:
Формулировка дополнительных вопросов по этапам.
Предлагает выполнить работу в группах. Для этого:
- объединиться в группы по четыре человека для обмена мнениями;
- выполнить предложенное задание;
- использовать знакомую учащимся
Модель работы в группе, включающую:
1) уточнение задания,
2) выдвижение и дополнение идей решения,
3) совместное формулирова-ние на их основе искомого ответа.
Ограничивает время обсуждения пятью минутами.
Распределяют работу с полученным от учителя заданием между членами группы
Актуализируют необходимые установки.
Выполняют сопутствующие учебные действия:
- анализ содержания задания,
- подведение выделенных единиц информации под изученные понятия,
- сравнение,
- выведение следствий,
- обобщение и формулирование выводов.
1группа определяет цель и задачи 1, 2, 3 этапов. Формулирует вопросы для 2 и 3 группы.
I. Описание задачи.
Формулировка задачи на обычном языке. Цель: определить объект моделирования и конечный результат.
II.Определение целей моделирования.
Цель моделирования в соответствии с поставленной задачей определяет направление всего процесса моделирования.
III.Разработка информационной модели.
а) Описательная информационная модель.
Описание объекта, зависимостей и связей.
Выделение существенных, с точки зрения цели исследования, свойств объекта.
Б) Формализованная модель.
Описательная модель записывается с помощью формального языка.
С помощью формул, уравнений, неравенств фиксируются соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов. Указываются допустимые значения величин.
2группа определяет цель и задачи 4, 5 этапов.
IV. Разработка компьютерной модели.
Цель: преобразование формализованной модели в компьютерную, т.е. выражение ее на понятном для компьютера языке. Существует множество программных комплексов и сред, которые могут быть использованы. Выполняется реализация компьютерной модели по законам выбранной среды.
Тестирование модели.
Цель: убедиться, что построенная модель соответствует реальной задаче, не содержит грубых ошибок.
В программировании этот этап состоит из процессов трансляции и отладки программы. При тестировании нужно подобрать реальные и разнообразные данные.
3 группа определяет цель и задачи 6, 7 этапов.
V. Исследование модели.
Проведение экспериментов по выполнению компьютерной модели с различными исходными данными. Наблюдение изменений объекта и характеризующих его величин. Накопление результатов опытов.
VI. Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.
Цель: убедиться, что построенная модель адекватна оригиналу, т.е. отображает его существенные свойства.
Если результаты исследования расходятся с измеряемыми параметрами реальных объектов, то на предыдущих этапах были допущены ошибки.
Требуется корректировка модели.
Вопросы к 1 группе:
- Может ли объект иметь несколько моделей? (Один и тот же объект может иметь множество моделей, примеры…).
Сколько информации содержит модель по сравнению с объектом моделирования? (Меньше информации).
Вопросы ко 2 группе:
- Как поступают с несущественными свойствами объекта? (Несущественными свойствами пренебрегают).
- Какая модель является, чаще всего, результатом формализации? (Математическая модель).
Вопросы к 3 группе:
- Что может быть причиной расхождения полученной модели с требуемой? (Неправильно отобранные существенные свойства объекта, ошибки в формулах на этапе формализации, нарушение этапов построения моделей).
УУД принятия и координации решений при совместной работе в группе.
В основе ООД – знакомая учащимся модель работы в группе.
(Коммуникатив-
ный вид используемого УУД).
УУД самооценки соответствия имеющихся знаний и умений заявленным требованиям
(Регулятивный вид используемого
УУД)
--//--
--//--
5.
Формирова
ние новых знаний (изучение нового)
Проектно-исследователь-ский метод
Обращается к учащимся с вопросом: «Только ли теоретические расчеты позволяют определить параметры движения тела, брошенного под углом к горизонту?
Предлагает создать и исследовать различные модели одного и того же физического процесса – движения тела, брошенного под углом к горизонту.
Формулирует задачу
Описание задачи. (Содержательная постановка задачи) В процессе тренировок теннисистов используются автоматы по бросанию мячика в определенное место площадки. Необходимо задать автомату необходимую скорость и угол бросания мячика для попадания в мишень определенного размера, находящуюся на известном расстоянии.
Предлагает построить
качественную описательную модель
с использованием физических объектов, понятий и законов, то есть в данном случае идеализированную модель движения объекта (задача известна учащимся из курса физики).
Помогает учащимся создать формальную модель.
Используем известные из курса физики формулы равномерного и равноускоренного движения. При заданных начальной скорости vо и угле бросания а, значения координат дальности полета х и высоты у от времени можно описать следующими формулами:
х = v0 • cosa • t;
у = v0• sina • t – g • t2/2.
Площадка расположена на поверхности земли, поэтому запишите самостоятельно формулу для нахождения времени достижения площадки.
Ставит задачу:
Попробуйте формализовать условие попадания мячика в площадку, если площадка расположена на расстоянии s и имеет длину L
Предлагает продолжить работу над созданием проекта двумя группами.
Первая группа на основе разработанной формальной модели создаст компьютерную модель с использованием электронных таблиц Microsoft Excel, визуализирует траектории движения тела с использованием диаграммы типа График, выяснит попадет ли тело в площадку определенной длины, находящуюся на заданном расстоянии. Практическая работа № 5.1. Проект «Бросание мячика в площадку» Н.Д. Угринович «Информатика и ИКТ, 9 класс»
Координирует работу учащихся.
Делает при необходимости подсказки.
Вторая группа проводит исследование зависимости попадания снаряда в цель от величины угла выстрела и сопротивления воздуха - численные эксперименты с демонстрационной имитационной моделью «Полета снаряда, выпущен-ного из пушки» ЦОР И.Г. Семакин.
Интерактивное средство для самостоятельной работы учащихся.
[pic]
Делает при необходимости подсказки.
Координирует работу учащихся
Указывают на целесообразность использования как теоретического, так и экспериментального расчета параметров движения тела, брошенного под углом к горизонту.
По графической модели
[pic]
Определяют объект моделирования
(Процесс движения мяча)
Определяют цель моделирования
(Определение скорости и угла бросания мячика для попадания в мишень)
Формулируют основные предположения из условия задачи:
- мячик мал по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой;
- изменение высоты мячика мало, поэтому ускорение свободного падения можно считать постоянной величиной g = 9,8 м/с2 и движение по оси OY можно считать равноускоренным;
- скорость бросания тела мала, поэтому сопротивлением воздуха можно пренебречь и движение по оси ОХ можно считать равномерным.
Находят выражение времени
v0• sina • t – g•t2/2=0,
t•(v0• sina– g•t/2)=0. t≠0, поэтому
v0• sina– g•t/2=0,
t=(2 •v0• sina)/g.
Находят выражение координаты x
x = (v0• cosa •2• v0• sina)/ g=( v02• sin2a)/g.
Анализируют условия попадания
s≤x ≤ s + L
Если x<s, то это означает «недолет».
Если x>s + L, то это означает «перелет».
Работают группами.
Используют общий план работы над проектом.
Выполняют следующие учебные действия:
Первая группа запускает электронные таблицы Microsoft Excel.
Вводит начальную скорость бросания мячика v0, угол бросания в ячейки B1 и B2 соответственно.
Вводят в ячейки А5:А18 значение времени t с интервалом 0,2 с и вычисляют по формулам значения координат тела x и y для заданных значений времени.
В электронных таблицах аргументы функций cos() и sin()задаются в радианах, поэтому необходимо преобразовать значения углов из градусов в радианы с помощью функции РАДИАНЫ().
Выполняют экспериментальную часть исследования: меняя начальную скорость бросания мячика v0 и угол бросания в ячейках B1 и B2 соответственно, исследуют траекторию движения мячика и попадание в площадку при заданных начальных условиях.
Подбирают значение начальной скорости и угла бросания мячика, обеспечивающие его попадание в площадку (используя метод деления пополам).
Фиксируют в таблице полученные значения.
[pic]
Визуализируют модель, построив график зависимости координаты y от координаты x (траекторию движения тела). Для построения движения мячика используют диаграммы типа График.
По полученному графику делают выводы, попадет ли он в площадку при заданных начальных условиях (расстояние до площадки S= 30м и ее длина L=2м).
Оформляют проект и готовятся к устному отчету с демонстрацией материалов.
Вторая группа запускает программу «Демонстрационная математическая модель». Знакомятся с работой модели в режиме без учета сопротивления воздуха и с учетом сопротивления воздуха.
В режиме «Сопротивление воздуха не учитывать» проводят следующий эксперимент: изменяя величину начальной скорости снаряда от 60 м/с до 200 м/с с шагом 10 м/с для каждого значения скорости подбирают величину угла выстрела, при котором произойдет попадание снаряда в цель. Поиск искомого значения угла осуществляют методом деления пополам. При попадании в цель фиксируют время полета снаряда. Полученные результаты заносят в таблицу.
-
[pic]
Определяют параметры выстрела, при которых цель будет поражена за наименьшее время. В тех случаях, если попасть в цель не удается, в графе времени ставят прочерк. [pic]
Повторяют те же эксперименты в режиме «Сопротивление воздуха учитывать».
Делают выводы.
Оформляют проект и готовятся к устному отчету с демонстрацией материалов.
УУД дедуктивного умозаключения.
В основе ООД – имеющийся у учащихся навык выведения следствия из факта и навык выполнения действия подведения выявленного факта (объекта) под известное понятие или способ действия.
(Регулятивный вид используемого УУД).
УУД поиска и выделения необходимой информации на основе наблюдения и оценки выявленных закономерностей (познавательные)
--//--
--//--
--//--
УУД самооценки и контроля.
В основе ООД – освоенный навык сравнения требуемых и достигнутых результатов.
(Регулятивный вид используемого УУД)
6.
Закрепление (обеспечение осознанности формируемых знаний и умений).
Проблемно-дискуссионный
(учащиеся представляют устный отчет с демонстрацией материалов, фиксируя этапы работы, цели и задачи каждого)
Логические методы
Предлагает группам:
- выбрать докладчика и в рамках полученного задания,
- изложить этапы работы над проектом, цели и задачи каждого, возникшие проблемы и способы их реализации,
- продемонстрировать полученные материалы (таблицы, графики, скриншоты имитационных моделей).
Обращает внимание учащихся на необходимость конструктивной (обоснованной) оценки полученных результатов
Формулируют цели, задачи в соответствии с общим планом работы над проектом, а также этапами построения и исследования компьютерной модели.
Анализируют возникшие проблемы и найденные способы решения.
Демонстрируют материалы исследований (таблицы, графики, скриншоты имитационных моделей) с объяснением полученных результатов.
Выявляют и объясняют возможные расхождения в результатах теоретических расчетов и экспериментальной части исследования (отчетливость считывания результатов компьютерного эксперимента)
Делают выводы о сопоставимости результатов теоретических расчетов и экспериментальной части исследования.
УУД публичного выступленияс презентацией учебного продукта и взаимодействия с аудиторией (коммуникативные)
Самоконтроль в форме распознавания и преодоления затруднений
(регулятивные).
7.
Д/З
