Формализация и моделирование в базовом курсе информатики

• 1 слайд

  27.12.2020
  Яковлева Т.А.
  Формализация и моделирование в базовом курсе информатики
  Цели изучения моделирования на разных этапах обучения
  Требования к результатам обучения
  Модель содержания обучения в базовом курсе 8-9 кл.
  Примерная программа изучения темы
  Методические особенности процесса обучения
  

• 2 слайд

  Почему раздел включен в БКИ ?
  основной метод любой науки
  моделирование - это процесс получения новых знаний
  человек всегда использует модели для получения нового знания
  решение любой жизненной задачи связано с моделированием
  моделирование - общий процесс, не зависит от научной области
  учение, познание - это изучение тех или иных моделей и приемов их использования в практике
  моделирование и формализация входят в предметную область информатики
  это фундаментальные идеи информатики
  ...
  

• 3 слайд

  Что важно и существенно для содержания школьного курса информатики
  
  
  Понятие модели (информационной модели) одно из основных в информационной деятельности человека – при работе с информацией мы всегда имеем дело с информационными моделями (текст, рисунок, схема, таблица, алгоритм, программа, база данных – разные виды ИМ)
  Изучение любых процессов, происходящих в компьютере, невозможно без построения и исследования соответствующей информационной модели
  Информационное моделирование является не только объектом изучения в информатике, но и важнейшим способом познавательной, учебной и практической деятельности учащихся (деятельностный подход к обучению)
  

• 4 слайд

  Содержание
  В предметной области «Информатика»
  теоретическая информатика
  математические и информационные модели
  вычислительный эксперимент
  методы представления знаний
  …
  средства информатизации
  средства моделирования объектов, процессов, систем
  информационные языки и форматы представления данных и знаний, словари, классификаторы, тезаурусы
  …
  информационные технологии
  моделирования
  управления объектами, процессами, системами
  …
  социальная информатика
  информационная культура личности
  ...
  
  
  
  

• 5 слайд

  Требования к уровню подготовки учащихся (примерная программа по информатике 2004 г.
  основного общего образования 8-9 класс)
  уметь
  Создавать и исследовать информационные объекты
  Структурировать текст, использовать таблицы и изображения
  Создавать и использовать различные формы представления информации: формулы, графики, диаграммы, таблицы (в том числе динамические)
  Создавать рисунки, чертежи, графические представления реального объекта в процессе проектирования
  использовать в практической деятельности для
  создания простейших моделей объектов и процессов в виде изображений и чертежей, динамических (электронных) таблиц, программ (в том числе блок-схем)
  Проведения компьютерных экспериментов с использованием готовых моделей объектов и процессов
  
  

• 6 слайд

  Цели изучения моделирования в старшей школе
  (примерная программа по информатике и ИТ 2004 г.
  среднее общее образование 10-11 класс, базовый уровень)
  Овладение умениями
  Применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реальных объектов и процессов
  Выявление взаимосвязей отдельных компонент объекта или процесса
  Представление этих взаимосвязей на формальном языке (выбор формы представления – формализация)
  Построение информационной модели (тексты, таблицы, рисунки, схемы, алгоритмы и др.)
  Оценка адекватности информационной модели
  Выявление возможности автоматизации моделируемого информационного процесса (возможности его реализации с помощью компьютерных средств) – выбор информационной технологии
  Приобретения опыта использования ИТ и ИС для:
  Автоматизации информационной индивидуальной, коллективной, в том числе проектной деятельности в различных учебных предметах
  

• 7 слайд

  Различие в целях обучения в основной и старшей школе – базовый уровень
  Основная школа
  Знакомство с основами формализации и моделирования.
  Создание и исследование простейших моделей объектов в виде изображений, схем, таблиц, чертежей, простейших динамических моделей процессов в виде алгоритмов и программ.
  
  Старшая школа
  Знакомство с информационными системами как средством автоматизации моделируемого информационного объекта или процесса.
  Применение, анализ, преобразование информационных моделей реальных объектов и процессов. Приобретение опыта автоматизации информационной деятельности в различных учебных предметах
  

• 8 слайд

  Содержание обучения в основной школе
  
  Тема: «Формализация и моделирование» – 8 ч.
  (примерная программа 2004 г., 8-9 кл. )
  
  Формализация описания реальных объектов и процессов, примеры моделирования объектов и процессов, в том числе – компьютерного. Модели, управляемые компьютером.
  Виды информационных моделей. Чертежи. Двумерная и трехмерная графика. Диаграммы, планы, карты.
  Таблица как средство моделирования.
  Кибернетическая модель управления: управление, обратная связь.
  Практические работы
  

• 9 слайд

  Практические работы
  (примерная программа 2004 г., 8-9 кл.)
  Постановка и проведение эксперимента в виртуальной лаборатории.
  Построение генеалогического дерева семьи
  Создание схемы и чертежа в системе автоматизированного проектирования
  Построение и исследование компьютерной модели с использованием системы программирования
  Построение и исследование компьютерной модели с использованием динамических таблиц
  Построение и исследование геоинформационной модели в специализированной геоинформационной системе или электронных таблицах
  

• 10 слайд

  Программа изучения раздела «Формализация и моделирование» (последовательность и распределение часов)
  

• 11 слайд

  Содержание
  В школьных учебниках, соответствующих гос. стандартам
  Семакин И.Е. и др. Информатика и ИКТ. Базовый курс: 9 кл. 2010 г.
  Глава 2. Информационное моделирование
  § 6. Что такое моделирование.…………………………..…………...….….36
  § 7. Графические информационные модели.……….…………….……40
  § 8. Табличные модели………………………………..………….…………..…44
  § 9. Информационное моделирование на компьютере..……….…..49
  
  Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. 9 кл. 2009г.
  Глава 5. Моделирование и формализация
  5.1. Окружающий мир как иерархическая система..…………...…….138
  5.2. Моделирование, формализация, визуализация.……………….…142
  5.3. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере……………………………………………….………….………….…152
  5.4. Построение и исследование физических моделей…....………..154
  5.5. Приближенное решение уравнений……………………......….….…157
  5.6. Экспертные системы распознавания химических веществ…………………………………………………………………….…….....157
  5.7. Информационные модели управления объектами..…..………..161
  
  

• 12 слайд

  Модель знаний
  
  Виды
  моделей
  
  Примеры
  Компьютерные
  модели
  Модель
  Информационные
  модели
  Моделирование
  Формализация
  Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
  Описательная
  модель
  Формализо-
  ванная модель
  Компьютерная
  модель
  Компьютерный
  эксперимент
  Анализ
  результатов
  и коррекция
  ?виды деятельности
  ?
  ?
  ?знания
  ?
  ?
  умения
  ?
  

• 13 слайд

  Понятие модели
  Интегрируем понятие из разных учебников (выписать их!)
  Модель - это представление объекта, процесса или явления в новой форме (новый объект), сохраняющей существенные свойства объекта в соответствии с целями решения задачи и имеющимся инструментарием исследования
  Ни один из учебников не дает полного определения - нужно ли требовать от учеников его заучивания?
  Нужны ЗАДАЧИ !
  объект
  модель
  задача
  цели
  свойства
  инструментарий
  субъект
  

• 14 слайд

  Освоение основных понятий информационного моделирования в процессе решения задач:
  (типы задач)
  1. Дана информационная модель объекта; научиться её понимать, делать выводы, использовать для решения задач.
  С какой целью создается это представление?
  Какие свойства объекта отражает эта модель?
  Для решения каких задач может быть использована?
  А какие другие виды представлений объекта возможны?
  …
  
  !!! Подобрать задачи из разных учебников!
  объект
  модель
  задача
  цели
  свойства
  инструментарий
  субъект
  

• 15 слайд

  Освоение основных понятий информационного моделирования в процессе решения задач:
  (типы задач)
  2. Дано множество несистематизированных данных об объекте (системе, процессе); систематизировать и, таким образом, получить информационную модель.
  С какой целью создается это представление?
  Какие существенные свойства должна отражать модель?
  Для решения каких задач будет использована?
  Какие виды представления модели возможны?
  Можно ли автоматизировать модель для решения задач?
  …
  
  !!! Подобрать задачи из разных учебников!
  объект
  модель
  задача
  цели
  свойства
  инструментарий
  субъект
  

• 16 слайд

  Освоение основных понятий информационного моделирования в процессе решения задач:
  (типы задач)
  3. Дан реальный объект (процесс, система); получить информационную модель
  Решением задач этого типа занимаются специалисты в соответствующих предметных областях (в технике, экономике, математике, физике, биологии, общественных науках и др.)
  Это может быть предметом рассмотрения в элективных курсах в старшей школе
  В базовом курсе – построение простейших моделей объектов и процессов
  !!! Подобрать задачи из разных учебников!
  объект
  модель
  задача
  цели
  свойства
  инструментарий
  субъект
  

• 17 слайд

  Виды моделей - обобщаем из учебников
  Модели
  Натурные
  Информационные
  Вербальные (примеры)
  
  Графические (примеры)
  
  Табличные (примеры)
  
  Математические (примеры)
  
  
  

• 18 слайд

  Информационные модели
  в курсе информатики
  

• 19 слайд

• 20 слайд

  Распределение содержания по отдельным разделам курса
  представление информации
  ?
  ?
  алгоритмы и исполнители
  ?
  ?
  программирование
  ?
  ?
  моделирование и формализация
  информационные технологии
  ?
  ?
  
  
  
  

• 21 слайд

  Основные виды деятельности
  (Анализ, классификация, структурирование, синтез – общеучебные )
  Специальные, предметные:
  Работа с описательными моделями и перевод их в табличную и графическую формы
  Рассмотрение информационного объекта как системы, выделение существенных свойств и связей с целью создания описательной модели и последующей формализации модели
  Выявление типов информационных моделей
  Создание простейших информационных моделей объекта в виде текста, изображений, схем, таблиц, чертежей
  Построение различных моделей одного и того же информационного объекта
  Проектирование динамических моделей (моделей действий, алгоритмов) в виде блок-схем и формализованной записи, в том числе на одном из языков программирования
  Проведение компьютерного эксперимента с готовой моделью какого-либо объекта или процесса
  …
  

• 22 слайд

  Выводы:
  с классификационными, лингвистическими и графическими моделями учащиеся знакомятся в процессе обучения различным предметам с начальной школы; с динамическими - на уроках физики и химии, с математическими - на уроках математики
  практически с первых тем учащиеся работают с информационными моделями - линия информационного моделирования является сквозной, системообразующей линией курса
  Основные задачи специального раздела «Моделирование и формализация» в базовом курсе информатики в 8-9 кл. - обобщить имеющиеся сведения, ввести основные понятия информационного моделирования, научить строить и исследовать информационные модели, используя объектно-ориентированный подход, подготовить к восприятию понятия «информационная система»
  освоение технологии информационного моделирования происходит в процессе изучения программирования, работы в электронных таблицах, в специализированных компьютерных лабораториях и в процессе знакомства с информационными технологиями и системами
  
  

• 23 слайд

  Итог
  Понятие информационной модели придает курсу информатики широкий спектр межпредметных связей, формирование которых и является одной из основных задач этого курса в основной школе
  Деятельность по построению информационной модели – информационное моделирование – является обобщенным видом деятельности и способствует формированию универсальных учебных действий и метапредметных образовательных результатов
  

• 24 слайд

  Тест по теме лекции «Формализация и моделирование в базовом курсе информатики»
  (ответы отправлять по адресу [e-mail]
  имя файла: тест3 фамилия.doc тема: 4 курс филиал Ачинск)
  Приведите три высказывания, подтверждающие утверждение «Линия моделирования и формализации является системообразующей линией курса информатики»
  Какие этапы информационной технологии решения задач на компьютере могут представлять отдельные задания по освоению информационного моделирования
  Выделите общеучебные умения, формируемые у учащихся в процессе изучения линии «Формализация и моделирование»
  Предложите виды информационной деятельности по освоению понятия «информационная модель»
  

• 25 слайд