Программа элективного курса «Информационное моделирование» (11 класс)

Пояснительная записка

Рабочая программа элективного курса «Информационное моделирование» предназначена для изучения в 11-х профильной школы, ориентирована на учащихся физико-математического и информационно-технологического профилей.

Курс «Информационное моделирование» является преемственным по отношению к базовому курсу информатики и ИКТ, обеспечивающему требования образовательного стандарта для основной школы. При планировании учитывается, что раздел моделирования и формализации становится одним из ведущих в изучении информатики на старшей ступени школы.

В ходе изучения будут расширены знания учащихся в различных предметных областях, что позволяет максимально реализовать межпредметные связи, послужит средством профессиональной ориентации и будет служить целям профилизации обучения на старшей ступени школы.

Программа курса рассчитана на 30 часов, которые проводятся в течение года по одному часу в неделю.

Актуальность. Известно, что системный анализ - это целенаправленная творческая деятельность человека, на основе которой обеспечивается представление объекта в виде системы. Процессы изучения и использования свойств системы становятся определяющими и решающими для успешной практической деятельности. Одним из современных инструментов системного анализа и синтеза систем является информационное (абстрактное) моделирование, проводимое на компьютере. Информационные модели могут имитировать существенные черты объектов-оригиналов и достаточно точно воспроизводить их поведение. Программа курса представляет интерес для учащихся физико-математического профиля, стремящихся овладеть современными компьютерными технологиями, а так же глубоко понимать процессы и явления из различных предметных областей (математики, физики, биологии, экономики), систематизировать и исследовать их с помощью компьютерного моделирования.

Цель курса: дать более глубокое понимание моделирования как метода познания и познакомить учащихся с возможностью исследования с помощью компьютера информационных моделей из различных предметных областей.

Основные задачи курса состоят в:

·       освоении  этапов моделирования;

·       знакомстве с технологией создания компьютерных моделей;

·       овладении умением исследовать объекты, процессы и явления из разных предметных областей с помощью компьютерного моделирования;

·       формировании умения проводить системный анализ процессов и явлений окружающей действительности;

·       освоении умения проводить компьютерный эксперимент со специфическими видами деятельности человека, связанными с моделированием процессов и явлений окружающей действительности.

Решение данных задач способствует:

·       выработке осознанных навыков в работе с компьютером и программными средствами;

·       формированию системного характера мышления школьников;

·       развитию навыков анализа и самоанализа;

·       воспитанию целеустремленности и результативности в процессе учебной деятельности.

В основу обучения положены теоретические (лекции, беседа) и практические (практикум, эксперимент, индивидуальная работа) занятия, проводимые в классе, оснащенном современными персональными компьютерами, подключенными к локальной сети. Одним из главных методов изучения материала является самостоятельное выполнение практических заданий на компьютере, проведение компьютерного эксперимента.

Ожидаемые результаты обучения – умение самостоятельно моделировать с помощью компьютера реальные объекты, процессы и явления из различных предметных областей. Метод проверки – отработка задач на компьютере (компьютерный эксперимент).

Основная методическая установка курса – обучение школьников  технологии информационного (компьютерного) моделирования процессов и явлений окружающей действительности.

Основные формы работы, применяемые на уроке – фронтальная и индивидуальная формы обучения.

Планируемые результаты обучения

В  результате изучения курса учащиеся должны:

знать

·        структуру информационных моделей;

·        методы формализации и алгоритмизации, возможности реализации моделей с использованием программно-технических средств;

·         технологию работы в той или иной компьютерной среде (Microsoft Office Word, Microsoft Office Excel, Microsoft Office Access);

уметь:

·        использовать методы визуального, имитационного и математического моделирования при разработке информационных систем;

·        применять на практике инструментальные средства моделирования;

·        составлять и проводить поэтапное моделирование, осуществлять компьютерный эксперимент.

По завершению курса «Информационное моделирование» учащиеся познакомятся с технологией компьютерного моделирования, научатся составлять и исследовать компьютерные модели, что в свою очередь будет способствовать их профессиональному самоопределению.

Учебно-тематический план

№ п/п	Раздел, тема	Всего  часов	В том числе		Форма проведения занятия	Образовательный продукт
			теории	практики
1.	Моделирование как метод познания. Виды информационных моделей	1	0,5	0,5	Беседа, лекция, практикум	Итоги практической работы, конспект
2.	Табличные информационные модели	2	1	1	Лекция, индивидуальная работа	Конспект, итоги практической работы
3.	Модели на графах	2	1	1	Лекция, индивидуальная работа	Конспект, итоги практической работы
4.	Объектно-информационные модели	2	1	1	Лекция, индивидуальная работа	Конспект, итоги практической работы
5.	Основные этапы моделирования на компьютере	1	1		Лекция	Конспект
6.	Математическое моделирование	6	1	5	Фронтальный опрос, лекция, беседа, компьютерный эксперимент	Решение математических задач
7.	Моделирование случайных событий (вероятностное моделирование)	2	0,5	1,5	Лекция, компьютерный эксперимент	Решение задачи методом Монте-Карло
8.	Имитационное моделирование	2	0,5	1,5	Лекция, компьютерный эксперимент	Модель популяции с использованием закона Мальтуса
9.	Моделирование в экономике и банковской сфере	4	1	3	Лекция, компьютерный эксперимент	Решение экономических задач
10.	Моделирование физических процессов	4	1	3	Лекция, компьютерный эксперимент	Решение физических задач
11.	Хранение и поиск информации в базах данных. Многотабличные базы данных	2	0,5	1,5	Лекция, индивидуальная работа	Конспект, итоги практической работы
412	Индивидуальная практическая работа. Защита компьютерного проекта	2		2	Индивидуальная работа	Компьютерный проект
	Всего:	30	9	21

Содержание программы

1. Моделирование как метод познания. Виды информационных моделей 

Модель, моделирование. Натурные и информационные модели. Виды информационных моделей. Вербальные модели. Математические модели. Графические модели. Табличные модели. Информационные модели на графах. Объектно-информационные модели.

2. Табличные информационные модели 

Табличная организация информации. Структура таблицы. Типы таблиц. Разработка таблиц. Табличное решение логических задач.

3. Модели на графах 

Виды графов. Иерархические системы и деревья. Сети. Семантические сети. Построение графа. Решение задач с помощью графов.

4. Объектно-информационные модели 

Объекты. Свойства объектов. Состояние объектов. Поведение объектов. Классы объектов. Наследование. Иерархические системы классов.

5. Основные этапы моделирования на компьютере

Формализация. Этапы моделирования: постановка задачи, разработка модели, компьютерный эксперимент, анализ результатов моделирования.

6. Математическое моделирование 

Понятие математической модели. Этапы решения задачи на компьютере.

Математическое моделирование в среде электронных таблиц. Решение задач с использованием табличного процессора Microsoft Office Excel: числовой метод, графический метод (приближенное решение уравнений в электронных таблицах, графическое решение неравенств и систем уравнений). Статистическое моделирование.

7. Моделирование случайных событий (вероятностное моделирование)

Понятие вероятностной модели. Метод Монте-Карло. Моделирование случайных процессов. Вероятностные модели в электронных таблицах.

8. Имитационное моделирование

Понятие имитационного моделирования. Имитационное моделирование в электронных таблицах на примере модели эволюции популяций. Построение модели популяции с использованием закона Мальтуса.

9. Моделирование в экономике и банковской сфере 

Оптимизационное моделирование в экономике и банковской сфере. Решение экономических задач с использованием табличного процессора Microsoft Office Excel.

10. Моделирование физических процессов 

Понятие физической модели. Моделирование физических процессов на примере моделирования полета тела, брошенного под углом к горизонту. Решение задач из различных областей физики с использованием табличного процессора Microsoft Office Excel.

11. Хранение и поиск информации в базах данных. Многотабличные базы данных

Реляционные базы данных. Однотабличные базы данных в СУБД Microsoft Office Access. Построение табличных информационных моделей в СУБД Microsoft Office Access с использованием двух и более таблиц. Связывание таблиц. Форма. Заставка. Сортировка и поиск данных в реляционных базах данных. Отчеты.

12. Индивидуальная практическая работа.

Выдача индивидуальных заданий и выполнение практической работы на компьютере (компьютерное моделирование).

Перечень средств ИКТ, необходимых для реализации программы

Аппаратные средства:

ü  Компьютер

ü  Принтер

ü  Устройства для ручного ввода текстовой информации и манипулирования экранными объектами (клавиатура, мышь)

ü  Проектор

Программные средства:

ü  Операционная система Windows

ü  Интегрированный пакет Microsoft Office

Литература для учителя:

ü  Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2-11 классы/ Составитель М.Н. Бородин.- 4-е изд.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.

ü  Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов /Н.Д.Угринович.- М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.

ü  Информатика. Практикум-задачник по моделированию./под ред. Н.В. Макаровой.-Спб.: Питер, 2001

ü  Информационные системы и модели. Элективный курс: Учебное пособие/И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер.-М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.

ü  Информационные системы и модели. Элективный курс: Практикум/И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер.-М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.

Литература для учащихся:

ü  Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов /Н.Д.Угринович.- М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.

ü  Интернет - ресурсы