Конспект урока "Информационное моделирование на компьютере"

Тема:

«Информационное моделирование на компьютере»

Цели урока:

·         содействовать формированию у учащихся представления об информационном моделировании на компьютере; создать условия для практической работы учащихся по составлению табличных моделей;

·         развивать внимание, память, логическое мышление учащихся;

·         вызывать желание узнавать новое. 

Оборудование:

·          компьютеры;

·          проектор;

·          экран;

·          презентация «Информационное моделирование на компьютере».

Тип урока:

                        комбинированный

Структура урока:

1.      Организационный этап (1 – 2 мин.)

2.      Проверка домашнего задания (3 – 5 мин.)

3.      Актуализация опорных знаний (1 – 2 мин.)

4.      Изучение нового материала (10 – 12 мин.)

5.      Первичная проверка усвоения нового материала (4 мин.)

6.      Применение знаний и способов действий (12 – 15 мин.)

7.      Информация о домашнем задании (2 мин.)

8.      Подведение итогов и результатов урока (2 – 3 мин.)

Ход работы

Этапы урока	Содержание	Техника организации
1. Организацион-ный этап	Здравствуйте, ребята! Садитесь.	Проверка готовности класса к уроку
2. Проверка домашнего задания	Начнём урок с проверки домашнего задания. Дома вам надо было выучить теоретический материал по теме «Табличные модели». Ответьте на вопросы: В чем состоит удобство табличного представления информации? Удобство применения табличных моделей состоит в том, что использование таблиц настолько привычно, что для их понимания обычно не требуется дополнительного объяснения. Что такое матрица? Матрица – это прямоугольная таблица, составленная из чисел. Что такое двоичная матрица? Если матрица содержит только нули и единицы, то она называется двоичной матрицей. Какие таблицы относятся к типу «объект- свойство»? К данному виду относятся таблицы, в каждой своей строке содержащие информацию об одном объекте (книга в библиотеке, состояние погоды в 12-00  в данный день). Столбцы – отдельные характеристики объектов, т.е. их свойства. Какие таблицы относятся к типу «объект- объект»? Таблицы типа «объект-объект» отражают взаимосвязи между различными объектами, например успеваемость учеников по различным дисциплинам.	Беседа с учащимися. Вопросы высвечиваются на экране. Слайды 1 – 2 Слайд 3
3. Актуализация опорных знаний	Тема нашего сегодняшнего урока звучит так: «Информационное моделирование на компьютере». Для начала давайте вспомним о том, что такое моделирование вообще? (Это деятельность человека по созданию модели (натурной или информационной)) Современным инструментом для информационного моделирования является компьютер. На компьютере можно писать тесты (строить вербальные модели), рисовать карты и схемы (графические модели), строить таблицы (табличные модели). Но при таком использовании компьютера в моделировании его возможности проявляются не в полной мере. Главное преимущество компьютера над человеком – способность к быстрому счету. Вычислительные возможности компьютера проявляются, прежде всего, в компьютерном математическом моделировании.	Объявление темы урока. Беседа с учащимися. Слайд 4
4. Изучение нового материала	Для чего нужны математические модели Многие процессы, происходящие в природе, в технике в экономических и социальных системах, описываются сложными математическими соотношениями. Это могут быть уравнения, системы уравнений, системы неравенств и пр., которые являются математическими моделями описываемых процессов. Математическая модель – это описание моделируемого процесса на языке математики. В прежние времена, до появления ЭВМ, ученые стремились создавать такие математические модели, которые можно было просчитать вручную или с помощью несложных вычислительных механизмов. Поэтому математические модели были относительно простыми. Но простая модель не всегда хорошо описывает процесс. Ошибка расчетов по такой модели может быть слишком большой и полностью обесценить результат. Еще в XVIII – XIX веках ученые-математики начали изобретать методы решения таких математических задач, которые не удавалось решить точно, аналитически. Например, вы знаете, что квадратное уравнение всегда можно решить точно, а вот кубическое – уже не всегда. Такие методы называются численными методами. Они сводят решение любой задачи к последовательности арифметических операций. Но эта цепочка арифметических вычислений может быть очень длинной. И чем точнее  мы хотим получить результат, тем она длиннее. Компьютерная математическая модель С появлением компьютеров стало возможным проводить расчеты сложных математических моделей за приемлемое время. Например, рассчитать погоду на завтрашний день, до его наступления. Ученые перестали себя ограничивать в сложности создаваемых математических моделей, полагаясь на быстродействие компьютеров. Компьютерная математическая модель – это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели. Что такое вычислительный эксперимент Использование компьютерной математической модели для исследования поведения объекта моделирования называются вычислительным экспериментом. Говорят также: «численный эксперимент». Вычислительный эксперимент в некоторых случаях может заменить реальный физический эксперимент. Например, прекращение испытаний ядерного оружия, приносивших значительный экологический ущерб. Важным свойством компьютерных математических моделей является возможность визуализации результатов расчетов. Этим целям служит использование компьютерной графики. Для изображения изменяющихся со временем (динамических) результатов используют графическую анимацию. Управление на основе моделей Еще одно важное направление компьютерного математического моделирования связано с использованием компьютеров в управлении. Компьютеры используют для управления работой химических реакторов на заводах, атомных реакторов на электростанциях, ускорителей элементарных частиц в физических лабораториях, полета автоматических космических станций и т. д. Управляя производственной или лабораторной установкой, компьютер должен просчитывать ее характеристики для того, чтобы вовремя снять показания с датчиков или оказать управляющее воздействие: включить реле, открыть клапан и т. п. Имитационное моделирование Имитационное моделирование – особая разновидность моделирования на компьютере. Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могут вести себя случайным образом. Иначе говоря, поведение которых заранее предсказать нельзя. Такое поведение в математике называется стохастическим. Например, броуновское движение. Нельзя точно рассчитать траекторию броуновской частицы, но ее можно сымитировать на компьютере. Отсюда происходит название – имитационная модель. К имитационным моделям относятся модели систем массового обслуживания: например, системы торговли, автосервиса, скорой помощи, в которых появление заявок на обслуживание и длительность обслуживания одной заявки – события случайные. Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключаются в поиске режимов работы служб сервиса (магазинов, автозаправок и т. д.), уменьшающих время ожидания клиентов. Еще одним популярным объектом для имитационного моделирования являются транспортные системы: сеть городских дорог, перекрестки, светофоры, автомобили. Модель имитирует движение транспортных потоков по городским улицам.	Объяснение нового материала идёт с опорой на материал презентации. Слайд 5 Записать в тетрадь Слайд 6 Записать в тетрадь. Слайд 7 Слайд 7 Слайд 8 Слайд 9
5. Первичная проверка усвоения нового материала	Прежде чем мы перейдём к непосредственному решению задач по моделировании, ответьте на  вопросы: Что общего и в чем различие понятий «математическая модель» и «компьютерная математическая модель»? Математическая модель – это описание моделируемого процесса на языке математики. Компьютерная математическая модель – это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели. В чем состоит особенность компьютерного  математического моделирования в процессе управления техническим устройством? Управляя производственной или лабораторной установкой, компьютер должен просчитывать ее характеристики для того, чтобы вовремя снять показания с датчиков или оказать управляющее воздействие: включить реле, открыть клапан и т. п. В каких ситуациях используется имитационное моделирование? Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могут вести себя случайным образом. Иначе говоря, поведение которых заранее предсказать нельзя.	Учащиеся отвечают на вопросы учителя. Слайды 10 – 11
6. Применение знаний и способов действий	Нам с вами необходимо выполнить несколько практических заданий. Рассмотрим первое из них. Задание №1: экскурсионная поездка, рассаживаем учащихся по автобусам. Условия: в конце учебного года администрация школы организовала для всех желающих экскурсию и, получив информацию из классов о числе экскурсантов, заказала соответствующее количество автобусов. Зная, что в каждый автобус входит ровно 45 пассажиров, завуч по внеклассной работе уже начала было заполнять таблицу 2, но с ней заспорила классный руководитель  10 «В» класса. Конечно, всем ребятам из одного класса хотелось бы ехать в одном автобусе. Завуч сказала, что все равно так не получится и кому-то придется ехать в разных автобусах… Класс Едут на экскурсию Первый автобус Второй автобус Третий автобус 10 А 23 23 10 Б 17 17 10 В 22 5 9 10 Г 8 7 11 А 18 11 Б 6 11 В 19 11 Г 14 Необходимо рассадить учащихся так, чтобы все ученики одного класса сидели в одном автобусе. Для этого в столбцах С, D и E нужно расставить либо 1 (класс едет в этом автобусе), либо 0 (класс не едет в автобусе), либо ничего (что аналогично нулю). Задание №2: решить логическую задачу. В небольшом городке живут пятеро друзей: Иванов, Петров, Сидоров, Гришин и Алексеев. Профессии у них разные: один из них – маляр, другой – мельник, третий – плотник, четвертый – почтальон, пятый – парикмахер. Петров и Гришин никогда не держали в руках малярной кисти. Иванов и Гришин всё собираются посетить мельницу, на которой работает их товарищ. Петров и Иванов живут в одном доме с почтальоном. Иванов и Сидоров каждое воскресенье играют в городки с плотником и маляром. Петров брал билеты на футбол для себя и мельника. Определите профессию каждого из друзей. Маляр Мель-ник Плот-ник Почта-льон Парик-махер Иванов - - - - + Петров - - + - - Сидоров - + - - - Гришин - - - + - Алексеев + - - - - Задание №3: Дракон Сергей Михайлович. В пещере у реки поселился огнедышащий дракон по имени Сергей Михайлович. Всех, кто пытался его прогнать, он прогнал сам, полыхая на них огнем. Количество полыханий зависело от того, на кого надо полыхать. На царевича дракон полыхал 5 раз, на королевича – 4 раза, на простого рыцаря – 3. За первые сто лет дракона пытались прогнать 2 царевича, з королевича и 5 простых рыцарей. За второе столетие на него покушались 3 царевича, 2 королевича и 7 простых рыцарей. За третий век дракона беспокоили 7 царевичей, 5 королевичей и 6 простых рыцарей. За следующее столетие Сергею Михайловичу пришлось иметь дело с 3 царевичами, 6 королевичами и 10 простыми рыцарями. После чего дракона в конце концов оставили в покое и объявили гору, на которой он жил, заповедником для охраны редких видов животных. Сколько человек пытались прогнать дракона за каждое из столетий в отдельности и за все 4 века вместе; сколько среди них было царевичей, сколько королевичей и сколько простых рыцарей; сколько раз дракону пришлось полыхать на них огнем в течении каждого века и за все 4 столетия вместе; сколько полыханий досталось царевичам, сколько королевичам и сколько простым рыцарям?	Слайд 12 У доски. Слайд 13 Слайд 14 Самостоятель-но на компьютерах.
7. Информация о домашнем задании	Запишите домашнее задание: 1.      § 9 вашего учебника. 2.      Подготовиться к контрольной работе по теме «Информационное моделирование»	Учащиеся записывают домашнее задание. Слайд 15
8. Подведение итогов и результатов урока	Подведём итоги урока. Что нового мы сегодня узнали? Что вызвало затруднения? Что вам запомнилось сегодня на уроке? Оценки сегодня получили: … Спасибо за внимание. Урок окончен. До свидания!