Тема: «Модели и моделирование».

Класс: 9

Цель урока:

- сформировать понятие "модель", изучить основные виды моделей и их назначение.

Задачи урока:

Образовательные:

- познакомить учащихся с основными понятиями по данной теме;

- показать существование множества моделей одного и того же объекта;

- определить роль моделей в деятельности человека.

Развивающие:

- развивать у учащихся умения сопоставлять, анализировать, выделять главное, существенное, обобщать, формулировать выводы;

- развивать у учащихся познавательный интерес и творческие способности.

Воспитательные:

- формировать коммуникативные компетенции учащихся через работу в группах, воспитания уважения друг к другу, умения слушать;

- воспитание информационной культуры.

Изучив тему урока, учащиеся должны:

- знать основные понятия: модель, объект моделирования, субъект моделирования, моделирование, основные виды моделей (материальные и информационные);

- знать о существовании множества моделей для одного и того же объекта;

- приводить примеры моделирования.

Место урока в учебном плане: данный урок является первым при изучении темы "Моделирование и формализация".

Форма проведения урока: беседа, работа в группах.

Средства обучения:

технические:

- компьютер;

- мультимедийный проектор;

- экран;

программные:

- презентация, созданная средствами программы Microsoft PowerPoint

- кроссворд, созданный средствами Microsoft Excel

- три варианта тестов, созданных средствами Microsoft Excel

наглядные:

- игрушечные модели (танк, самолет, солдатик, кукла);

раздаточные материалы:

- комплект карточек (существенные свойства объекта)

- карточки

План урока:

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний

3. Изучение нового материала.

   1. Организация учебной деятельности по формированию усвоения понятия "модель"

   2. Формирование у учащихся представления о видах моделей

4. Закрепление полученных знаний.

5. Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания. - 2 мин.

Ход урока

I. Организационный момент.

Сегодняшний урок мне хочется начать с небольшого исторического вступления:

В 1870г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец "Кэптен". Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль и все находящиеся на нем люди. Это было совершенно неожиданно для всех, кроме английского ученого-кораблестроителя В.Рида, который предварительно провел исследования, создав модель броненосца, и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему, как казалось тогда, несерьезные опыты с "игрушкой", не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое…

Тема урока, как вы уже догадались, - "Модели. Виды моделей и их назначение". (Слайд 1)

Исходя из темы урока, сформулируйте задачи нашей деятельности.

(Ученики предлагают: 1) понять, что такое модель; 2) узнать, какие они бывают; 3) узнать, в чем заключается их значение, роль.)

Итак, задачи урока: (Слайд 2)

1. Изучить понятие "модель".

2. Рассмотреть основные виды моделей.

3. Определить назначение и значение моделей в деятельности человека.

II. Актуализация знаний.

С понятием "модель" мы сталкиваемся с детства. (Демонстрируются игрушечный танк, самолет, солдатик, кукла). Играя с этими предметами, вы представляли, что это настоящая боевая техника, настоящие солдаты, настоящий человечек. На самом деле это всего лишь модели реально существующих объектов. Сейчас прозвучали два новых слова: объект и модель. (Слайд 3). Нам предстоит выяснить смысл этих понятий в процессе совместной работы.

III. Объяснение нового материала.

Сейчас я продемонстрирую вам разное представление одного и того же объекта, а вы должны догадаться, о чем идет речь. (Слайд 4-9)

Речь идет об объекте "вода".

Какие еще можно придумать модели воды?

Какова же связь двух понятий объект и модель? (Слайд 10) Вспомогательные вопросы: Модель и объект одинаковы? Какой математический знак можно между этими понятиями поставить?). Модель может отображать внешний вид объекта, структуру, поведение.

Итак, модель подобна объекту. Мы можем сказать, что модель - это некоторое упрощенное подобие реального объекта.

Укажите, в чем заключается подобие следующих объектов и их моделей: (Слайд 11)

а) костюм, эскиз костюма, выкройка;

б) дом, план дома, макет дома;

в) человек, кукла, портрет человека;

г) текст сочинения, план сочинения?

Я думаю, что вы без труда приведете примеры моделей, которые рассматривались вами на других уроках.

(Географические: глобус - модель Земного шара, карта - модель поверхности земной коры, модель строения земной коры и т.д.; (Слайд 12)

Биологические: скелет человека - модель человека, модель сердца и других органов, модель цветка, модель ДНК и т.д.; (Слайд 13)

Химические: кристаллическая решетка, модель строения молекулы, модель строения атома, и даже химическая формула - это тоже модель строения молекулы данного вещества, и т.д.; (Слайд 14)

Физические: модель вращения Земли вокруг Солнца, модель двигателя внутреннего сгорания, схема электрической цепи и т.д.; (Слайд 15)

Математические: модель многоугольников, и даже график функции, чертеж, математическая формула являются моделями…(Например, для объекта "прямоугольный треугольник" формула с²=а²+b² - математическая модель отношений между длинами гипотенузы и катетов). (Слайд 16)

Как вы думаете, а можно ли создать модель явления или процесса, поведения?

Человеческое общество также можно представить моделями. Например, изучая на уроках истории общинно-родовые отношения, вы представляли их в виде схем. Одна из возможных моделей отражает единоличное управление вождя племенем (Слайд 17). Другая модель описывает ситуацию, когда племенем управляет совет старейшин, подчиняющийся вождю.

А кто может привести примеры моделей явлений или процессов?

Примеры.

1. Уравнения химических реакций представляют собой модели процессов взаимодействия веществ.

2. Физики-экспериментаторы в лабораторных условиях моделируют процессы, происходящие в океане, в недрах Земли, такие, как ядерный взрыв, невесомость.

3. Чтобы измерить нагрузки на корпус самолета и исследовать его прочность, конструкторы авиационной техники воспроизводят условия полета самолета с помощью аэродинамической трубы.

4. Вспомним о вступлении сегодняшнего урока: уменьшенная и упрощенная модель корабля, помещенная в специальную среду, позволяет изучить его поведение при качке.

Так что же может являться объектом для создания модели? (Объект - это предмет, явление, процесс, на что обращена познавательная деятельность ). (Слайд 18)

Вернемся к объекту вода. (Слайд 19)

Какой вывод можно сделать, проанализировав данный слайд?

Один объект может иметь несколько моделей, которые представлены в разной форме: в виде текста, схемы, рисунка, структуры, формулы и т.д. Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Приведите примеры.

Пример. В механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.

Итак, один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. (Слайд 20)

Как вы думаете, от чего зависит форма представления объекта? (От решаемой задачи, цели создания модели (моделирования)). А кто же будет эту задачу, цель ставить? Субъект моделирования - человек, который создает модели объектов. Рассуждая, мы получили схему моделирования. На протяжении всего урока мы применяли слово "моделирование". Что же будем понимать под словом моделирования? (Моделирование - процесс создания моделей объекта с целью их исследования). (Слайд 21)

Каждый объект имеет много различных свойств.

Но ведь модель - это упрощенное подобие объекта. Какие же свойства являются существенными? (Это зависит от цели создания модели, от человека, создающего модель - субъекта).

Рассмотрим модели объекта "цветок". (Слайд 22) Если оценить цветок с точки зрения биолога, то для него важны такие свойства объекта, как строение корневой системы и стебля, форма и расположение листьев, строение соцветия, способ опыления, среда обитания. Изучив эти свойства, биолог отнесет к определенному виду и представит модель данного объекта в виде схемы, описания, рисунка.

Для художника важны свойства, характеризующие внешний вид растения, которое он собирается нарисовать. Модель - картина.

Медика будет интересовать химический состав растения, чтобы определить возможность его использования в лечебных целях. Модель в данном случае - набор химических формул.

Предположим, что перед нами поставлена задача - создать модель самолета. (Слайд 23)

Уточним определение модели с учетом рассмотренных примеров и дополним его. Запишите определение в конспект. Модель - это некоторое упрощенное подобие реального объекта, которое отражает существенные стороны объекта, в зависимости от цели моделирования. (Слайд 25)

Все модели можно по форме их представления разбить на 2 большие группы: материальные (предметные) и информационные. (Слайд 26)

Материальные (или предметные) могут отражать:

- внешние свойства объектов;

- внутреннее устройство объектов;

- суть процессов и явлений.

Какие модели можно отнести к материальным? (игрушки, модель двигателя внутреннего сгорания, модель цветка и т.д.) т.е. те модели, которые воспроизводят существенные особенности модели в материальном виде.

Материальные модели - это уменьшенные или увеличенные копии, в виде муляжей, макетов, эталонов).

Информационные модели - это его описание.

С помощью чего можно описать?

Образные информационные модели (рисунки, фотографии, чертежи, планы, карты, схемы, графики и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.)

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем):

- словесные описания;

- математические (представлены математическими формулами и уравнениями);

- специальные (представлены на специальных языках - ноты, химические формулы и т.д.);

- алгоритмические (описывают последовательность действий в виде пошагового описания, блок-схемы, программы и т.д.)

Определите к какому виду относятся следующие модели (материальному или информационному)? (Учащимся раздаются карточки). (Слайд 27)

(Результат выполнения: материальные модели - №№ 2, 5, 6,8. Информационные - №№ 1,3,4,7,9.10,11.

А как вы думаете: какой вид моделей - материальный или информационный наиболее удобен для хранения, анализа и обработки? (Информационный). Более подробно об этих моделях мы поговорим на следующих уроках.

IV. Закрепление.

Учащиеся выполняют на компьютерах практическую работу на языке программирования VBA «Расчет суммы вклада»

. Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания.

Литература, использованная при подготовке к уроку:

1. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/ Н.Д. Угринович.- 2-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 511с.: ил.

2. Хмелькова О.П. Урок в X классе на тему "Модели и процесс их создания"//Информатика и образование, 2006, -№6.- С.13-19.

3. Кузнецов А.А., Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Избранные главы учебника для VIII класса общеобразовательной школы.//Информатика и образование, 2006, - №12.- С.38-52; 2007, № 1,- С.31-47; 2007, №2, - С.52-58.