План урока по теме: «Моделирование как метод познания».

               Тема урока: «Моделирование как метод познания».                      9 класс.

Цель урока:

1.      Знать и понимать суть информационного моделирования; иметь представление о возможностях информационного моделирования; уметь выделять существенные признаки модулируемого объекта исходя из условий задачи, формировать познавательный интерес школьников.

Ход урока

I. Организационный момент.

1. Проверка готовности группы к уроку.

2. Проверка явки учащихся.

II. Актуализация опорных знаний, умений, навыков.

III. Формирование новых понятий и способов профессиональной деятельности.

Объяснить новый материал:

·             Что такое “Модель”?  Что такое “Моделирование”?

·         Для чего нужны модели?   Как классифицировать модели?

   Вспомним, что такое объект. Основными характеристиками объекта являются во внешнем плане – форма, во внутреннем – содержание (структура), которые и определяют функциональную значимость объекта (назначение и область применения). Именно данные три фактора позволяют выделить объекты, объединить их во множества и определенным образом делать некоторые обобщения.

 - С понятием “модель” мы сталкиваемся с детства. Игрушечный автомобиль, самолет или кораблик для многих были любимыми игрушками, равно как и плюшевый медвежонок или кукла. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это модели передачи знаний об окружающем нас мире.  Если воспитанники детского сада и ученики начальной школы объединяют объекты по цвету, то, став чуть постарше, они начинают уже различать их по форме, например треугольники и квадраты они будут отделять. А если начнут обращать внимание на то, что предметы сделаны из дерева и пластмассы, то это уже более высокий уровень обобщения.

Давайте рассмотрим класс как систему. Какие объекты находятся в классе?

Можно пойти путем обобщения по признаку живые – неживые. К живым объектам относятся учитель и ученики. К неживым объектам: парты, доска, стенды с наглядными пособиями.

– Почему мы выбрали объект «Класс», а не «Классная комната»?

Классная комната является элементом системы «Школа» и относится к части здания, то есть это определенная форма, здесь присутствие таких объектов, как учитель и ученик, необязательно. А класс как система описывает уже содержание. И важны все перечисленные выше элементы.

– Какие еще объекты можно описать по предложенной схеме?

Для описания окружающего мира используют модели, позволяющие создать образы нужного нам объекта в тои виде, в котором будет проще выделить стороны изучаемого объекта, необходимые для решения заданной задачи. Модель – это объект – заменитель, знак, символ, слово, реальный предмет, теоретическое (абстрактное) построение, состояние объекта, процесса, явления, и т.д., представляющая собой какую-либо характеристику, свойство, признак или совокупность характеристик, признаков или свойств.

Модель – это всегда упрощенное отражение объекта - оригинал. 

Для одного и того же объекта – оригинала можно построить множество моделей в зависимости от цели моделирования. Моделью могут быть физический материальный объект, система математических зависимостей, программ, имитирующая структуру или функционирование имитируемого объекта. Основные требования к модели – её адекватность объекту – оригиналу относительно моделируемых характеристик.

Процесс создания модели объекта называют моделированием. Или моделирование – это процесс представления различных характеристик поведения физического или абстрактного объекта (системы, реального физического процесса, явления, состояния и пр.) с помощью физического или абстрактного объекта или системы. В процессе моделирования должны присутствовать как минимум три участника: моделирующий субъект (человек), модулируемый объект (объект-оригинал) и объект-заменитель – собственно модель. Создание модели с целью познания – это итерационный процесс, при котором модель сравнивается с оригиналом и уточняется, что происходит в условиях постоянного изменения объекта-оригинала.

Применительно к естественным и техническим наукам принято различать следующие виды моделирования:

·         Концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных факторов или представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов. Операций над ними или с помощью естественного или искусственного языков;

·         Физическое моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты или процесс единой или различной физической природы, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений;

·         Структурно - функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блок-схемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;

·         Математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование, включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики;

·         Имитационное (программное) моделирование, при котором логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.

В информатике используются два метода моделирования – информационное моделирование и математическое моделирование. Также различают:

Модель информационная – понятие, обозначающее модель объекта-оригинала, в которой отражены информационные аспекты моделируемого объекта в виде знаков, символов, слов, теоретических (абстрактных) посторенний, теорий, учений, таблиц, алгоритмов, описаний и т.д. способ представления информационной модели зависит от цели моделирования. К информационным моделям можно отнести модель математическую, то есть модель объекта-оригинала, в которой отражены информационные аспекты моделируемого объекта (теории, учения, функции, зависимости) в виде формализованных знаков конструкций – формул. Любая формула, отражающая какую-либо закономерность, - это математическая модель.

Информационное моделирование еще называют функциональным, потому что моделируется не сам объект, а только его определенные функции. К информационным моделям можно отнести и компьютерную модель – понятие, обозначающее результат исполнения компьютерной программы, в которую заложена возможность автоматического или ручного изменения параметров моделируемого объекта.

Самое главное:

1.      Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

2.      Модель – это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели проводимого исследования (цели моделирования) свойства изучаемого объекта, явления или процесса.

IV. Применение умений и навыков.

Вопросы для закрепления.

1.      Приведите примеры различных видов моделей: наглядно-образных, знаковых, математических.

2.      Перечислите все отличительные свойства мысленных и материальных моделей.

V.            Домашнее задание: ответить на вопросы после параграфа.

Рассмотрим несколько примеров, поясняющих, что такое модель.

Архитектор готовится построить здание. Но прежде чем воздвигнуть его, он сооружает это здание из кубиков. Это модель. Конечно, архитектор мог бы построить здание без предварительных экспериментов, но он не уверен, что здание будет выглядеть достаточно хорошо. Если оно окажется некрасивым, то многие годы потом оно будет немым укором своему создателю.

Давайте попробуем обобщить все выше сказанные и дать определение модели.

Модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные его свойства.

Процесс построения модели называется моделированием. 
Другими словами, моделирование - это метод познания, состоящий из изучения строения и свойств оригинала с помощью модели.

5. Я думаю, что каждый из вас не против отдохнуть и представить себя в качестве модели. Покажите:

а) самолет-истребитель, летящий на большой скорости; 
б) пианист, увлеченный игрой на фортепиано;

в) тонкая осинка, гнущаяся под порывами ветра то вправо, то влево;
г) стрелки часов, вращающиеся в ускоренном темпе.

6. - А теперь давайте представим, что каждый из вас является модельером.

Перед вами лежит кусочек пластилина: попробуйте слепить из него модель яблока. Можем ли мы потрогать эту модель, сказать какая она на ощупь? Такая модель называется материальной. Она всегда имеет реальное воплощение.

Возьмите карандаши и нарисуйте модель яблока. Можем ли мы дотронуться до этой модели? Эта модель – образная. А теперь напишите несколько слов, отражающих ваше представление о яблоке. Это тоже модель, но уже знаковая, то есть представленная при помощи знаков русского алфавита. Знаковые и образные модели образуют информационный класс моделей. Эти модели содержат информацию об объекте, представленную в той или иной форме. А теперь закройте глаза и представьте перед собой корзину полную спелых ароматных яблок. Чувствуете, как они пахнут? Ваши умозаключения, воображение, идеи, образы тоже являются моделями - мысленными.

Информационные и мысленные модели нельзя потрогать, они не имеют вещественного воплощения. Этот класс моделей называется абстрактным.

Таким образом, один и тот же объект – яблоко - мы представили при помощи различных моделей и получили классификацию.

– И напоследок я хочу показать вам еще одну модель – повернитесь друг к другу, улыбнитесь. Улыбка это тоже модель – модель радости и счастья. До свидания!