Урок информатики по теме Информационное компьютерное моделирование с использованием технологий 3D - моделирования и 3D-печати

Тема урока: Информационное моделирование.

Цель урока: создание информационной модели с помощью ПК, создание условий для формирования у учащихся УУД.

Задачи:

обучающие формирование умения применять современное программное обеспечение для создания информационных моделей;

развивающие развитие познавательного интереса; творческое применение своих знаний в области моделирования; развитие творческих способностей учащихся с помощью активного образного мышления; развитие умения работать с компьютером и информацией для расширения своих познаний;

воспитательные воспитание взаимопомощи при выполнении групповых заданий; формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками и взрослыми в процессе образовательной деятельности; воспитание информационной культуры.

Тип урока: урок-проект с элементами творческой работы.

Формы работы учащихся: беседа, индивидуальная, групповая, практическая.

Необходимое оборудование:

компьютерный класс,

проектор,

интерактивная доска,

доступ в Интернет,

программное обеспечение – проигрыватель ресурсов (ОМС), программа Компас

файл Презентация.ppt, ссылка на видеофайл, Ссылка на оценивание (Beb 2.0 сервисы)

карточки с телами вращения.

Лабораторная работа (Создание информационной модели)

Ход урока

Этап урока	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Примечание
1. Приветствие	Добрый день, я рада вас видеть. Сегодня наш урок похож на съёмочную площадку, где каждый из вас – главный герой. А на что похожи вы? Поприветствуйте друг друга словами «Привет, сегодня ты похож на…»	Приветствуют друг друга по цепочке
Вхождение или погружение в тему.	Ребята, в ходе приветствия, вы сравнивали одноклассников с каким- либо предметом, выделяя отличительные свойства. Тем самым, вы предложили модели – заменители реальных объектов. Вам известно, что все модели можно разделить на две большие группы – материальные и  информационные. Предлагаю вам выполнить классификацию некоторых примеров моделей и узнать тему сегодняшнего урока	Выполняют упражнение «Пазл»
Формирование ожиданий учеников.	Запишите тему и сформулируйте цели урока	Записывают формулируют цели урока
Интерактивная лекция.	Действительно, информационные модели являются предметом изучения информатики. Объектом информационного моделирования может быть все, что угодно. Информатика занимается общими методами и средствами создания и использования информационной модели. Информационное моделирование в информатике – компьютерное моделирование, применимое к объектам различных предметных областей. Я предлагаю вам назвать примеры моделей из других предметных областей – физики, биологии, математики, экономики Моделирование используют для прогнозирования поведения объекта моделирования, для принятия управленческих решений. Особенность компьютерных информационных моделей – возможность использования в режиме реального времени. При построения компьютерной информационной модели выделяют несколько этапов - системный анализ объекта моделирования - теоретическая информационная модель - перевод в компьютерную систему - компьютерная информационная модель	Слушают учителя Записывают ключевые слова Каждый называет по одной модели получают цветные карточки, записывают конспект
5. Проработка содержания темы.	Раздает пакеты заданий для групп Математическая модель – «Решение задачи на построение сечения в многоугольнике» - приложение 1 Физическая модель – «Глаз как оптический инструмент» - приложение 2 Биологическая модель – «Кровеносная система человека»  - приложение 3 http://sportmassag.ru/1/page6193.html Экономическая модель – «Покраска стен в комнате» - приложение 4	рассаживаются по группам, распределяют роли внутри группы-системный аналитик изучить деятельность, связи в системе -теоретик – характеристика модели, свойства объекта программист руководитель проекта – представляет модель, назначение модели	4 цвета – 4 человека в группе Синий – математика Красный – экономика Желтый – биология Зеленый – физика
6. Подведение итогов.	Представление проектов	Представляют проекты Оценивают работу групп
7. Эмоциональная разрядка.	Рефлексия (Я, Мы, Дело). Оценить свою работу с позиции: “Я” отлично работал, допускал ошибки; “Мы” мне помогали, я помогал одноклассникам; “Дело” у нас получились отличные игрушки, надо еще поработать над созданием.

Ресурсы сети Интернет

http://physics-is-cool.ucoz.net/11klass2.html

http://science.sbcc.edu/~physics/flash/siliconsolarcell/index.html

http://somit.ru/f/index.htm

Приложение 1.

Предметная область – математика

Состав группы

1.      Системный аналитик _______________________

2.      Теоретик__________________________________

3.      Программист______________________________

4.      Руководитель проекта_______________________

Изучаемый объект – сечение многогранника. 

ПО: графический редактор 3D SketchAp

Задание: Построить сечение плоскостью, проходящей через данные точки D, E, K.

Распределение обязанностей

Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта
Изучает предметную область, место объекта в предмете	Описывает теоретическую модель, алгоритм построения модели	Создает 3D – модель в программе SketchAp	Представляет готовую модель, объясняет возможности использования.

Оценка работы групп

Предметная область	Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта	Оценка группы
Математика	-	-	-	-	-
Физика
Биология
Экономика

Приложение 2.

Предметная область – физика

Состав группы

1.      Системный аналитик _______________________

2.      Теоретик__________________________________

3.      Программист______________________________

4.      Руководитель проекта_______________________

Изучаемый объект – Глаз – как оптический инструмент 

ПО: on- line модель, использовать ресурс облако–знаний.рф

Задание: Исследовать строение глаза как оптический инструмент. 

Распределение обязанностей

Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта
Изучает предметную область, место объекта в предмете	Описывает теоретическую модель, алгоритм изучения модели	Вводит необходимые данные для исследования	Представляет готовую модель, объясняет возможности использования.

Оценка работы групп

Предметная область	Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта	Оценка группы
Математика
Физика	-	-	-	-	-
Биология
Экономика

Приложение 3.

Предметная область – биология

Состав группы

1.      Системный аналитик _______________________

2.      Теоретик__________________________________

3.      Программист______________________________

4.      Руководитель проекта_______________________

Изучаемый объект – «Сердечно – сосудистая система человека» 

ПО: on – line ресурсы (можно использовать http://sportmassag.ru/1/page6193.htm), 3D – модель сердца человека

Задание: Изучить возможности применения моделей сердечно – сосудистой системы человека на уроках биологии.

Распределение обязанностей

Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта
Изучает предметную область, место объекта в предмете	Описывает возможности использования ресурсов сети Интернет для изучения поставленного вопроса	Изучает возможности ресурса сети,  3D – технологий, сравнивает с готовой моделью	Представляет результаты исследования, объясняет возможности использования.

Оценка работы групп

Предметная область	Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта	Оценка группы
Математика
Физика
Биология	-	-	-	-	-
Экономика

Приложение 4.

Предметная область – экономика

Состав группы

1.      Системный аналитик _______________________

2.      Теоретик__________________________________

3.      Программист______________________________

4.      Руководитель проекта_______________________

Изучаемый объект – Экономическая задача «Покраска комнаты»

ПО: Электронные таблицы Microsoft Excel

Задание: Необходимо покрасить краской стены кухни. Сколько потребуется банок краски, если известно, что размеры кухни 405 × 310 × 285 см; 88% площади стен занимает кафельная плитка; 1 банка краски предназначена для покраски площади 5 м2?

Распределение обязанностей

Системный аналитик

Описание задачи.  a = ___ см – длина комнаты, b = ___ см – ширина комнаты, c = ___ см – высота комнаты,

часть комнаты для покраски (без кафеля) - ____________________

5 м2 – площадь покраски при использовании 1 банки краски - __________

Цель моделирования:  __________________________________________

Уточняющий вопрос	Ответ
Что моделируется?
Форма комнаты?
Что известно о комнате?
Как учитывается окрашиваемая поверхность?
Что известно о краске?
Можно ли купить часть банки с краской?
Что надо определить?

Теоретик  Информационная модель. 

Объект	Параметры
	Название	Значение
Краска	Наименование образцов Площадь покраски при использовании 1 банки (S1 банка)	Исходные данные Расчетные данные
Комната	Длина (а) Ширина (b) Высота (с) Неокрашиваемая поверхность (Sстен с кафелем)  Площадь стен (Sстен для покраски.)	Исходные данные Исходные данные Исходные данные Рекомендуется 88% Расчетные данные
Система	Количество банок (К)	Результаты

Дополним информационную модель в табличной форме математической моделью.

Sстен с кафелем =__________________

Sстен для покраски = ________________

 Чтобы определить, сколько потребуется банок краски,

надо ___________________________________________________________________ Sстен для покраски /5 и результат округлить до целых.  На основе информационной и математической моделей составляется компьютерная модель. Заносим данные задачи в электронную таблицу, вводим формулы.  

Программист - Компьютерный эксперимент. 

1) Проведем расчет количества банок краски, необходимых для покраски стен кухни.

2) Изменим данные (1 банку краски хватит на 2 м2, 1 м2, 3 м2, 0,5 м2) и проследим за пересчетом результатов.

 Руководитель проекта

Анализ результатов. С помощью MS Excel мы определили, что __________________________________________________. Можно также определить, _________________________, если размер кухни будет иным или _______________________________________________. 

Оценка работы групп

Предметная область	Системный аналитик	Теоретик	Программист	Руководитель проекта	Оценка группы
Математика
Физика
Биология
Экономика

Ответы и комментарии

Предметная область - математика

Задача 1. Необходимо покрасить краской стены кухни. Сколько потребуется банок краски, если известно, что размеры кухни 405 × 310 × 285 см; 88% площади стен занимает кафельная плитка; 1 банка краски предназначена для покраски площади 5 м2?  I этап. Постановка задачи. Описание задачи.  a = 405 см – длина комнаты, b = 310 см – ширина комнаты, c = 285 см – высота комнаты, 1 – 0,88 = 0,12 – часть комнаты для покраски (без кафеля), 5 м2 – площадь покраски при использовании 1 банки краски. Цель моделирования. Определить необходимое количество краски. Формализация задачи в виде поиска ответов на вопросы. Таблица 1. Формализация задачи 1 Уточняющий вопрос Ответ Что моделируется? Система, состоящая из двух объектов: комнаты и краски.  Форма комнаты? Прямоугольная. Что известно о комнате? Размеры задаются длиной (а), шириной (b), высотой (с). Как учитывается окрашиваемая поверхность? 88% не окрашивается, следовательно, можно рассчитать процент окрашиваемой поверхности. Что известно о краске? 1 банка предназначена для покраски 5 м2. Можно ли купить часть банки с краской? Нет. Количество банок с краской должно быть целым. Что надо определить? Необходимое количество банок с краской. II этап. Разработка модели. Информационная модель.  Таблица 2. Информационная модель задачи 1 Объект  Параметры Название  Значение Краска  Наименование образцов Площадь покраски при использовании 1 банки (S1 банка) Исходные данные Расчетные данные

 16

Комната  Длина (а) Ширина (b) Высота (с) Неокрашиваемая поверхность (Sстен с кафелем) Площадь стен (Sстен для покраски.)

Исходные данные Исходные данные Исходные данные Рекомендуется 88% Расчетные данные Система  Количество банок (К) Результаты  Дополним информационную модель в табличной форме математической моделью. Sстен с кафелем =2(a + b)c; Sстен для покраски = 2(a + b)c * 0,12. Чтобы определить, сколько потребуется банок краски, надо площадь для покраски разделить на 5 м2, т. е. Sстен для покраски /5 и результат округлить до целых.  На основе информационной и математической моделей составляется компьютерная модель. Заносим данные задачи в электронную таблицу, вводим формулы.  

Рис. 4 Электронная таблица в режиме отображения формул

 17 

Рис. 5 Электронная таблица в режиме отображения значений III этап. Компьютерный эксперимент.  1) Проведем расчет количества банок краски, необходимых для покраски стен кухни. 2) Изменим данные (1 банку краски хватит на 2 м2, 1 м2, 3 м2, 0,5 м2) и проследим за пересчетом результатов. IV этап. Анализ результатов. С помощью MS Excel мы определили, что для покраски стен кухни необходима 1 банка краски. Можно также определить, сколько краски понадобится, если размер кухни будет иным или 1 банку краски хватит на иную площадь.