Тема: «Модели и моделирование».
Класс: 9
Цель урока:
– сформировать понятие “модель”, изучить основные виды моделей и их назначение.
Задачи урока:
Образовательные:
– познакомить учащихся с основными понятиями по данной теме;
– показать существование множества моделей одного и того же объекта;
– определить роль моделей в деятельности человека.
Развивающие:
– развивать у учащихся умения сопоставлять, анализировать, выделять главное, существенное, обобщать, формулировать выводы;
– развивать у учащихся познавательный интерес и творческие способности.
Воспитательные:
– формировать коммуникативные компетенции учащихся через работу в группах, воспитания уважения друг к другу, умения слушать;
– воспитание информационной культуры.
Изучив тему урока, учащиеся должны:
– знать основные понятия: модель, объект моделирования, субъект моделирования, моделирование, основные виды моделей (материальные и информационные);
– знать о существовании множества моделей для одного и того же объекта;
– приводить примеры моделирования.
Место урока в учебном плане: данный урок является первым при изучении темы “Моделирование и формализация”.
Форма проведения урока: беседа, работа в группах.
Средства обучения:
технические:
– компьютер;
– мультимедийный проектор;
– экран;
программные:
– презентация, созданная средствами программы Microsoft PowerPoint
– кроссворд, созданный средствами Microsoft Excel
– три варианта тестов, созданных средствами Microsoft Excel
наглядные:
– игрушечные модели (танк, самолет, солдатик, кукла);
раздаточные материалы:
– комплект карточек (существенные свойства объекта)
– карточки
План урока:
Организационный момент
Актуализация знаний
Изучение нового материала.
Организация учебной деятельности по формированию усвоения понятия “модель”
Формирование у учащихся представления о видах моделей
Закрепление полученных знаний.
Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания. – 2 мин.
Ход урока
I. Организационный момент.
Сегодняшний урок мне хочется начать с небольшого исторического вступления:
В 1870г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль и все находящиеся на нем люди. Это было совершенно неожиданно для всех, кроме английского ученого-кораблестроителя В.Рида, который предварительно провел исследования, создав модель броненосца, и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему, как казалось тогда, несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое…
Тема урока, как вы уже догадались, – “Модели. Виды моделей и их назначение”. (Слайд 1)
Исходя из темы урока, сформулируйте задачи нашей деятельности.
(Ученики предлагают: 1) понять, что такое модель; 2) узнать, какие они бывают; 3) узнать, в чем заключается их значение, роль.)
Итак, задачи урока: (Слайд 2)
Изучить понятие “модель”.
Рассмотреть основные виды моделей.
Определить назначение и значение моделей в деятельности человека.
II. Актуализация знаний.
С понятием “модель” мы сталкиваемся с детства. (Демонстрируются игрушечный танк, самолет, солдатик, кукла). Играя с этими предметами, вы представляли, что это настоящая боевая техника, настоящие солдаты, настоящий человечек. На самом деле это всего лишь модели реально существующих объектов. Сейчас прозвучали два новых слова: объект и модель. (Слайд 3). Нам предстоит выяснить смысл этих понятий в процессе совместной работы.
III. Объяснение нового материала.
Сейчас я продемонстрирую вам разное представление одного и того же объекта, а вы должны догадаться, о чем идет речь. (Слайд 4-9)
Речь идет об объекте “вода”.
Какие еще можно придумать модели воды?
Какова же связь двух понятий объект и модель? (Слайд 10) Вспомогательные вопросы: Модель и объект одинаковы? Какой математический знак можно между этими понятиями поставить?). Модель может отображать внешний вид объекта, структуру, поведение.
Итак, модель подобна объекту. Мы можем сказать, что модель – это некоторое упрощенное подобие реального объекта.
Укажите, в чем заключается подобие следующих объектов и их моделей: (Слайд 11)
а) костюм, эскиз костюма, выкройка;
б) дом, план дома, макет дома;
в) человек, кукла, портрет человека;
г) текст сочинения, план сочинения?
Я думаю, что вы без труда приведете примеры моделей, которые рассматривались вами на других уроках.
(Географические: глобус – модель Земного шара, карта – модель поверхности земной коры, модель строения земной коры и т.д.; (Слайд 12)
Биологические: скелет человека – модель человека, модель сердца и других органов, модель цветка, модель ДНК и т.д.; (Слайд 13)
Химические: кристаллическая решетка, модель строения молекулы, модель строения атома, и даже химическая формула – это тоже модель строения молекулы данного вещества, и т.д.; (Слайд 14)
Физические: модель вращения Земли вокруг Солнца, модель двигателя внутреннего сгорания, схема электрической цепи и т.д.; (Слайд 15)
Математические: модель многоугольников, и даже график функции, чертеж, математическая формула являются моделями…(Например, для объекта “прямоугольный треугольник” формула с2=а2+b2 – математическая модель отношений между длинами гипотенузы и катетов). (Слайд 16)
Как вы думаете, а можно ли создать модель явления или процесса, поведения?
Человеческое общество также можно представить моделями. Например, изучая на уроках истории общинно-родовые отношения, вы представляли их в виде схем. Одна из возможных моделей отражает единоличное управление вождя племенем (Слайд 17). Другая модель описывает ситуацию, когда племенем управляет совет старейшин, подчиняющийся вождю.
А кто может привести примеры моделей явлений или процессов?
Примеры.
Уравнения химических реакций представляют собой модели процессов взаимодействия веществ.
Физики-экспериментаторы в лабораторных условиях моделируют процессы, происходящие в океане, в недрах Земли, такие, как ядерный взрыв, невесомость.
Чтобы измерить нагрузки на корпус самолета и исследовать его прочность, конструкторы авиационной техники воспроизводят условия полета самолета с помощью аэродинамической трубы.
Вспомним о вступлении сегодняшнего урока: уменьшенная и упрощенная модель корабля, помещенная в специальную среду, позволяет изучить его поведение при качке.
Так что же может являться объектом для создания модели? (Объект – это предмет, явление, процесс, на что обращена познавательная деятельность ). (Слайд 18)
Вернемся к объекту вода. (Слайд 19)
Какой вывод можно сделать, проанализировав данный слайд?
Один объект может иметь несколько моделей, которые представлены в разной форме: в виде текста, схемы, рисунка, структуры, формулы и т.д. Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Приведите примеры.
Пример. В механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.
Итак, один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. (Слайд 20)
Как вы думаете, от чего зависит форма представления объекта? (От решаемой задачи, цели создания модели (моделирования)). А кто же будет эту задачу, цель ставить? Субъект моделирования – человек, который создает модели объектов. Рассуждая, мы получили схему моделирования. На протяжении всего урока мы применяли слово “моделирование”. Что же будем понимать под словом моделирования? (Моделирование – процесс создания моделей объекта с целью их исследования). (Слайд 21)
Каждый объект имеет много различных свойств.
Но ведь модель – это упрощенное подобие объекта. Какие же свойства являются существенными? (Это зависит от цели создания модели, от человека, создающего модель – субъекта).
Рассмотрим модели объекта “цветок”. (Слайд 22) Если оценить цветок с точки зрения биолога, то для него важны такие свойства объекта, как строение корневой системы и стебля, форма и расположение листьев, строение соцветия, способ опыления, среда обитания. Изучив эти свойства, биолог отнесет к определенному виду и представит модель данного объекта в виде схемы, описания, рисунка.
Для художника важны свойства, характеризующие внешний вид растения, которое он собирается нарисовать. Модель – картина.
Медика будет интересовать химический состав растения, чтобы определить возможность его использования в лечебных целях. Модель в данном случае – набор химических формул.
Предположим, что перед нами поставлена задача – создать модель самолета. (Слайд 23)
Уточним определение модели с учетом рассмотренных примеров и дополним его. Запишите определение в конспект. Модель – это некоторое упрощенное подобие реального объекта, которое отражает существенные стороны объекта, в зависимости от цели моделирования. (Слайд 25)
Все модели можно по форме их представления разбить на 2 большие группы: материальные (предметные) и информационные. (Слайд 26)
Материальные (или предметные) могут отражать:
– внешние свойства объектов;
– внутреннее устройство объектов;
– суть процессов и явлений.
Какие модели можно отнести к материальным? (игрушки, модель двигателя внутреннего сгорания, модель цветка и т.д.) т.е. те модели, которые воспроизводят существенные особенности модели в материальном виде.
Материальные модели – это уменьшенные или увеличенные копии, в виде муляжей, макетов, эталонов).
Информационные модели – это его описание.
С помощью чего можно описать?
Образные информационные модели (рисунки, фотографии, чертежи, планы, карты, схемы, графики и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото– и кинопленке и др.)
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем):
– словесные описания;
– математические (представлены математическими формулами и уравнениями);
– специальные (представлены на специальных языках – ноты, химические формулы и т.д.);
– алгоритмические (описывают последовательность действий в виде пошагового описания, блок-схемы, программы и т.д.)
Определите к какому виду относятся следующие модели (материальному или информационному)? (Учащимся раздаются карточки). (Слайд 27)
(Результат выполнения: материальные модели – №№ 2, 5, 6,8. Информационные – №№ 1,3,4,7,9.10,11.
А как вы думаете: какой вид моделей – материальный или информационный наиболее удобен для хранения, анализа и обработки? (Информационный). Более подробно об этих моделях мы поговорим на следующих уроках.
IV. Закрепление.
Учащиеся выполняют на компьютерах практическую работу на языке программирования VBA «Расчет суммы вклада»
. Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания.
Литература, использованная при подготовке к уроку:
Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/ Н.Д. Угринович.– 2-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 511с.: ил.
Хмелькова О.П. Урок в X классе на тему “Модели и процесс их создания”//Информатика и образование, 2006, -№6.– С.13-19.
Кузнецов А.А., Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Избранные главы учебника для VIII класса общеобразовательной школы.//Информатика и образование, 2006, – №12.– С.38-52; 2007, № 1,– С.31-47; 2007, №2, – С.52-58.
