Конспект урока "Моделирование как метод познания" 11 класс


1
Открытый урок по теме: «Моделирование как метод познания»
Место проведения: МОУ СОШ № 19, кабинет информатики, 11 класс.
Цели урока:
1. Сформировать представление о модели и моделировании.
2. Научиться создавать и исследовать информационные модели.
Задачи учителя:
Учебные:
1. Познакомить учащихся с разнообразием форм представления
информационных моделей;
2. Научить общему подходу к созданию образно-знаковых моделей.
Развивающая:
Развитие приемов умственной деятельности (обобщение, анализ, синтез,
сравнение), памяти (лучше всего запоминается то, что связано с преодолением
препятствия).
Воспитательная:
Развитие познавательных способностей учащихся, посредством
рассмотрения разнообразных задач на моделирование в среде.
Ход урока:
I. Вступительное слово учителя (2 мин.)
Здравствуйте!
Тема нашего урока сегодня «Моделирование как метод познания»
Цель: Сформировать представление о модели и моделировании, а также
научиться создавать и исследовать информационные модели.
Хочу пожелать всем хорошего настроения и достижений поставленной
цели.
II.Презентация с применением мульмедийного проектора по теме: (10
мин.)
В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец
“Кэптен”. Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523
человека.
2
Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им
был английский ученый-кораблестроитель В.Рид, который предварительно
провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется
даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему какие-то
несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили. И случилось непоправимое...
С понятием “модель” мы сталкиваемся с детства. Игрушечный автомобиль,
самолет или кораблик для многих были любимыми игрушками равно как и
плюшевый медвежонок или кукла. Дети часто моделируют (играют в кубики,
обыкновенная палка им заменяет коня и т.д.).
Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью
моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность,
графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги - это
модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире
последующим поколениям.
Модель - неоценимый и бесспорный помощник инженеров и ученых.
Технология моделирования требует от исследователя умения ставить корректно
проблемы и задачи, прогнозировать результаты исследования, проводить
разумные оценки, выделять главные и второстепенные факторы для построения
моделей, выбирать аналогии и математические формулировки, решать задачи с
использованием компьютерных систем, проводить анализ компьютерных
экспериментов. Для успешной работы исследователю необходимо проявлять
активный творческий поиск, любознательность и обладать максимумом терпения
и трудолюбия.
Навыки моделирования очень важны человеку в жизни. Они помогут разумно
планировать свой распорядок дня, учебу, труд, выбирать оптимальные варианты
при наличии выбора, разрешать удачно различные жизненные ситуации.
Приведем несколько примеров, поясняющих, что такое модель.
Архитектор готовится построить здание невиданного доселе типа. Но прежде чем
воздвигнуть его, он сооружает это здание из кубиков на столе, чтобы посмотреть,
как оно будет выглядеть. Это модель.
Перед тем как запустить в производство новый самолет, его помещают в
аэродинамическую трубу и с помощью соответствующих датчиков определяют
величины напряжений, возникающих в различных местах конструкции. Это
модель.
На стене висит картина, изображающая яблоневый сад в цвету. Это модель.
Глобус - это модель земного шара. Манекен в магазине - модель человека.
3
Перечислять примеры моделей можно сколь угодно долго. Давайте вместе
вспомним ещё какие-нибудь примеры моделей.
Попытаемся понять, какова роль моделей в приведенных примерах.
Конечно, архитектор мог бы построить здание без предварительных
экспериментов с кубиками. Но он не уверен, что здание будет выглядеть
достаточно хорошо. Если оно окажется некрасивым, то многие годы потом оно
будет немым укором своему создателю, лучше уж поэкспериментировать с
кубиками.
Конечно, можно запустить самолет в производство и не зная, какие напряжения
возникают, скажем, в крыльях. Но эти напряжения, если они окажутся достаточно
большими, вполне могут привести к разрушению самолета. Лучше уж сначала
исследовать самолет в трубе.
Конечно, богатейшие эмоциональные впечатления можно получить стоя в
благоухающем яблоневом саду. Но если мы живем на Крайнем Севере и у нас нет
возможности увидеть яблоневый сад в цвету. Можно посмотреть на картину и
представить этот сад.
Во всех перечисленных примерах имеет место сопоставление не которого объекта
с другим, его заменяющим: реальное здание из кубиков; серийный самолет -
единичный самолет в трубе; яблоневый сад-картина, его изображающая.
Итак, можем дать определение модели:
Модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект,
который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя
некоторые важные для данного исследования типичные его черты.
(определение учащиеся записывают в тетрадь)
Как мы уже говорили, человек применяет модели с незапамятных времен при
изучении сложных явлений, процессов, конструировании новых сооружений.
Хорошо построенная модель, как правило, доступнее для исследования, нежели
реальный объект. Более того, некоторые объекты вообще не могут быть
изучены непосредственным образом: недопустимы, например, эксперименты с
экономикой страны в познавательных целях; принципиально неосуществимы
эксперименты с прошлым или, скажем, с планетами Солнечной системы и т.п.
Модель позволяет научиться правильно управлять объектом, апробируя
различные варианты управления на модели этого объекта. Экспериментировать в
этих целях с реальным объектом в лучшем случае бывает неудобно, а зачастую
просто вредно или вообще невозможно в силу ряда причин (большой
4
продолжительности эксперимента во времени, риска привести объект в
нежелательное и необратимое состояние и т.п.)
Процесс построения модели называется моделированием.
Другими словами, моделирование - это процесс изучения строения и свойств
оригинала с помощью модели.
(определение учащиеся записывают в тетрадь)
Задача нашего урока создать модель игры, приводящей обязательно к
выигрышу.
Рассмотреть пример задачи (5 мин.)
Физ.минуткка (общеукрепляющее. Активизирующее упражнение) (3
мин.)
«Дерево» И.п. сидя или стоя. Упражнение выполняется под
комментарий учителя: «Ноги вместе, стопы прижаты к полу, руки опущены,
спина прямая. Сделали спокойный вздох и выдох, плавно подняли руки вверх
ладонями друг к другу. Потянулись всем телом. Внимание на позвоночник.
Дыхание свободное. Представьте себя деревом. Оно корнями глубоко вросло в
землю. Высокий стройный ствол тянется к солнцу. Ваш организм, как дерево,
наливается силой, бодростью, здоровьем. Удержите позу 15-20 секунд. Затем
руки плавно опустите и расслабьтесь.
III.Обсуждается постановка задачи. Проводится её формализация и
обсуждение технологии работы и инструментов, которые понадобятся при
создании модели.
Класс разделен на три группы. Каждая группа выбирает задание по
уровню сложности.
Затем учащиеся разрабатывают информационную модель и проводят её
анализ. (15 мин)
Тестирование
IV.Итог урока: выставление оценок, выражение благодарности детям за
участие в уроке.(3-4 мин.)