Методическая
разработка
по
информатике на тему:
«Моделирование
и формализация»
Выполнил: Джабраилова Э.Т.
учитель информатики
МКОУ «Магарамкентская СОШ №1
им.М.Гаджиева»
Современные
информационные технологии и стремительное расширение разнообразия сетевых
образовательных услуг вызвало поток инноваций по реорганизации существующих
образовательных систем всех уровней образования - от школы до вуза. Как
следствие, меняется характер и динамика взаимодействия обучающийся -
преподаватель. Это существенным образом влияет на выбор методов, форм и
технологий обучения.
Компьютерное
обучение с использованием информационных ресурсов, хранящихся в Интернет и
Интранет, является катализатором в становлении новой, прогрессивной теории
преподавания и учения, ориентированной на развитие личности учащегося,
способного реализовывать свои собственные, в том числе, и образовательные проекты
и стремящегося к самоусовершенствованию на протяжении всей жизни.
Новые
механизмы передачи информации оказали существенное влияние на средства, методы
и формы обучения. Как следствие, возникает острая необходимость в анализе
особенностей применения закономерностей общей теории обучения - дидактики, в
условиях технологии компьютерного обучения и распределенных в пространстве и
времени процессов сетевого обучения.
Функции
преподавателя и обучающихся в образовательной информационной среде претерпевают
коренные изменения по сравнению с традиционной учебной средой. В учебных средах
с использованием ИКТ учащийся работает в собственном темпе и без постоянного
непосредственного контакта с преподавателем; преподаватель из основного
носителя и транслятора знаний превращается в советника и консультанта
учащегося. Преподаватель управляет процессом обучения, имея в своем
распоряжении мощный инструмент - компьютер с его возможностями доставки,
хранения, обработки всех видов информации для демонстрации учебной информации,
тренировки и самоконтроля. Учащийся, в свою очередь, получает мощное
технологическое средство поддержки самостоятельного интеллектуального труда и
доступа к информационной среде, не ограниченного пространством и способом
передачи. Учащемуся становятся доступными знания о содержании и методе
обучения, которые до сих пор были прерогативой преподавателя.
Отличительная черта
современного этапа - поиск педагогами-исследователями способов применения
формальных методов для описания процесса обучения с использованием аппаратов
системного анализа, кибернетики, синергетики, с учетом, развитием и расширением
понятий, принципов и достижений дидактики.
Данная
тема на современном этапе самая актуальная, так как она тесно связана с
фундаментальными исследованиями в природе и обществе. Моделирование составляет
основу в разработке таких систем как геоинформационные системы, семантические
сети, электронный документооборот и т.д.
ГИС
широко используются в деловой сфере- в бизнесе, городских службах, картографии.
С их помощью можно обрабатывать результаты измерений различных
физико-химических параметров земной поверхности.
Особым
классом ИС можно считать «семантические» или «интеллектуальные» информационные
системы, которые предназначены для поиска, анализа, отображения и обобщения
информации с использованием всевозможных связей между данными.
Наряду
с содержательной линией «Информация. Информационные процессы» линия
«Моделирование и формализация» становятся теоретической основой базового курса
информатики. Содержание этой линии определено следующим перечнем понятий:
моделирование, формализация, материальные и информационные модели, система,
системный анализ, системный эффект.
В обязательном минимуме содержания
образования по курсу информатики включены следующие вопросы:
·
Информационное моделирование как метод
познания;
·
Объект, субъект, цель моделирования;
·
Алгоритм как модель деятельности;
·
Моделирование социальных вопросов;
·
Основные модели современного научного
мировоззрения.
Требования к уровню подготовки учеников
следующие:
Учащиеся
должны:
1. знать
понятие «модель» в ее важнейших для компьютерной практики видах: информационной
и математической;
2. знать
понятия «система», «черный ящик»;
3. знать
этапы решения задач с помощью компьютера;
4. уметь
приводить примеры моделирования;
5. уметь
приводить примеры формализованного описания объектов и процессов
6. уметь
анализировать соответствие модели исходной задаче.
В методической газете для учителей
информатики «Информатика»(№2,2005г.) предлагается статья «Формализация описания
реальных объектов и процессов в том числе компьютерного», автором которого
является А.Г. Гейн. В ней раскрыты понятия формализация, формализованный язык,
моделирование, виды моделей, интерпретация, системный подход, орграф, черный ящик.
Приведена классификация целей моделирования:
1. Модель
нужна для того, чтобы понять, как устроен объект, какова его структура, каковы
его свойства, законы развития и функционирования, какого его взаимодействие с
окружающим миром.
2. Модель
нужна, чтобы определить наилучшие способы управления объектом или процессом.
3. Модель
нужна, чтобы прогнозировать прямые и косвенные последствия функционирования или
развития объекта, процесса или явления.
Учебник Н. Суворовой «Информационное
моделирование: величины, объекты, алгоритмы» также посвящается одной из
важнейших тем современной информатики- переходу от реальной задачи к
информационной модели. Характер изложения теоретического материала и системы
заданий, предлагаемых в пособии акцентирует внимание читателя на объектном
подходе к информационному моделированию, при котором любая предметная область
рассматривается как совокупность взаимодействующих объектов.
В учебнике А. Г. Гейна «Информатика» 7-9
класс понятие «модель» является центральным. Это понятие как стержень связывает
содержание всего курса в единое целое. Разговор с учениками по данной теме
можно вести в форме беседы.
Вопросы изучаемые в учебнике И.Г. Семакина
«Информатика» 10-11 класс, на которой опиралась я при составлении методической разработки,
относятся к четырем важнейшим понятиям информатики:
·
Информационные ресурсы;
·
Информационные системы;
·
Информационные модели;
·
Информационное общество.
Урок
Моделирование
и формализация.
(Слайд 1)
Общеобразовательная цель:
·
Иметь представление о способах моделирования
и формализации;
·
Освоить этапы моделирования;
·
Научиться описывать окружающую
действительность с помощью различных информационных объектов.
Развивающая цель:
·
Овладеть навыками представления объектов
окружающей действительности в виде системы или элементов системы.
Воспитывающая цель:
·
Формировать и развивать информационное
видение окружающего мира;
·
Формировать эмоционально-ценностное
отношение к результатам интеллектуального труда.
Оборудование:
Компьютер, интерактивная доска.
Ход
урока.
(Слайд 2)
- В самых разнообразных ситуациях человек
использует вместо одного объекта другой. Это упрощенное подобие реального
объекта называется моделью. Например, оформители витрин используют манекен-
модель человеческой фигуры; конструкторы строят модели самолетов и автомобилей,
а архитекторы- макеты зданий, мостов и т.д.
- Моделирующий объект остается моделью до
тех пор, пока он используется в качестве «заместителя» другого объекта.
Например, манекен, которым подпирают дверь, уже не выполняет свою моделирующую
роль.
Модель не является точной копией
объекта-оригинала: она отражает только часть его свойств и особенностей
поведения. Например, макет дома может быть без электропроводки и водопровода.
- Поскольку любая модель всегда отражает
только часть свойств предмета, то можно создавать и использовать разные модели
одного и того же объекта. Чем больше свойств отражает модель тем она полнее.
При создании модели человек как правило преследует вполне определенную цель и
стремится наиболее полно отразить только те свойства объекта, которые кажутся
ему важными для реализации цели.
- Моделирование-это процесс создания и
использования модели. От цели моделирования зависят требования к модели.
Отразить в модели свойства оригинала можно одним из двух способов:
(Слайд 3)
1. Свойство
можно скопировать, воспроизвести. Тогда модель будет нести ту же образную
информацию, что и объект-оригинал. Такую модель называют натурной(образной).
Примерами натурных моделей могут быть муляжи, макеты, фотография-при условии
что на них отсутствует надписи.
(Слайд 4)
2. В
компьютерных технологиях широко используются информационные модели. В
информационной модели предмет или явление заменяется набором его характеристик.
В такой модели обязательно должны присутствовать и имена и значения
характеристик (величины). Макет или рисунок вместе с таким пояснением уже
становится информационной моделью.
Они
создаются не только для использования на компьютерах. Картотеки в поликлиниках,
библиотечные каталоги и многие другие информационные модели создавались
человеком задолго до «компьютерной эры».
-
Использование компьютера предъявляет более жесткие требования к знаковым
элементам информационных моделей, которые должны иметь очень высокий уровень
формализации.
В
естественных языках одно и то же слово часто используется для обозначения
различных предметов, величин, действий, отношений. При создании компьютерных
моделей сначала составляют предварительные модели. В них еще используют слова
естественного языка, но стремятся обеспечить боле высокий уровень формализации.
Замена
объекта его информационной моделью называют формализацией.
(Слайд 5)
-
Различают информационные модели двух видов:
1. Модели
объектов и процессов;
2. Модели
знаний.
Для описания объектов и процессов
используются модели- графические, вербальные, математические и таблицы.
(Слайд 6)
- Графические модели включают в себя
графы, чертежи, схемы, карты, графики функций.
(Слайд 7)
-Графы реализуются в сетевых и
иерархических базах данных.
(Слайд 8)
- Вербальные модели описывают объект на
естественном языке. Например, зима-холодное время года. Зимние месяцы- декабрь,
январь, февраль. Зимой дни становятся короче, а ночи длиннее.
(Слайд 9)
-Различают таблицы тип «объект-свойство»,
«объект-объект», двоичная матрица.
(Слайд 10)
-В математической модели производится
математическое соотношение между количественными характеристиками объекта
моделирования.
(Слайд11)
- Способность ЭВМ проводить осмысленные
рассуждения является одной из наиболее удивительных способностей. Для этого
человек должен предварительно сообщить машине факты и необходимые правила
вывода умозаключений. После этого машине можно задавать вопросы, на которые он
будет давать осмысленные ответы. Одним из перспективных применений ЭВМ в этом
направлении в ближайшем будущем станет создание базы знаний основанных на
моделях знаний.
База знаний-это совокупность определенным
образом организованной информации, которую можно не только накапливать и
искать, но и получать от машины осмысленные заключения и рекомендации.
Основой для этого является хранение в
машине не только фактической информации, но и правил вывода следствий из
имеющихся фактов, которых в базе отсутствуют.
Различают три вида моделей знаний:
1. Продукционные
модели;
2. Семантические
сети;
3. Логическая
модель.
(Слайд 12)
- Продукционная модель построена на
правиле в форме: если выполняется некоторое условие, то выполняется некоторое
действие.
Семантическая сеть представляет собой
система понятий и отношений, показанная в форме ориентированного графа.
(Слайд 13)
- Логическая модель представляет собой
совокупность утверждений состоящая из фактов и правил. Логические модели
применяются в языке логического программирования Пролог, созданного в начале 70-х
годов.
Задания:
(Слайд 14-15)
Представление
существенных свойств и признаков объекта моделирования в выбранной форме
называется-:
1. моделированием
2. формализацией
3. систематизацией
Вербальной моделью
является:
1. правила
дорожного движения
2. модель
автомобиля
3. формула
закона всемирного тяготения
Надсистемой системы
«класс» является:
1.
«школа»
2.
«школьная доска»
3.
«директор»
Между
населенными пунктами А, В, С, D, Е построены
дороги,
протяженность которых (в км) приведена
в
таблице.
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
A
|
|
2
|
5
|
1
|
|
B
|
2
|
|
1
|
|
|
C
|
5
|
1
|
|
3
|
2
|
D
|
1
|
|
3
|
|
|
E
|
|
|
2
|
|
|
Определите
длину кратчайшего пути между пунктами А и Е.
1)
4
2)
5
3)
6
4)
7
Литература:
1.
«Информатика» 10-11 класс, И.Г. Семакина
2.
«Основы информатики и ВТ» 10-11класс, В.А.
Каймин
3. «Информационное
моделирование: величины, объекты, алгоритмы», Н. Суворова.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.