Формы представления моделей

Цели урока:

  • Дидактическая: обобщить знания по теме: «Модели, моделирование, формализация», проверить знания по данной теме, сформировать знания об основных формах представления моделей. Научить выбирать оптимальную форму представления моделей в зависимости от условий задачи.
  • Развивающая: развить ассоциативное мышление, сформировать у студентов операционное мышление, направленное на выбор оптимальных решений при создании моделей.
  • Воспитательная: сформировать устойчивое внимание студентов, познавательный интерес к предмету.

Тип урока: урок получения и систематизации знаний, умений и навыков, комбинированный.

Формы обучения: фронтальная, индивидуальная.

Методы проведения:

  • информационный;
  • иллюстративный;
  • репродуктивный.

В процессе объяснения преподаватель демонстрирует слайды презентации. (Приложение 2)

Оборудование урока: ЭВМ, мультимедиа проектор, карточки с заданиями, тест, компьютерная презентация.

Этапы урока:

  1. постановка цели урока и мотивация учебной деятельности;
  2. актуализация полученных знаний;
  3. объяснение нового материала;
  4. обобщение и систематизация понятий для выполнения практической работы;
  5. закрепление знаний при помощи тестов;
  6. подведение итогов.

Ход урока

I. Организационный момент.

Настрой на урок. Сообщение темы и целей урока.

II. Актуализация опорных знаний:

а) фронтальный опрос (учащиеся отвечают на вопросы по теме «Моделирование и формализация»

Вопросы:

  • Как называется упрощенное представление реального объекта? (Модель.)
  • Как называется процесс построения моделей? (Моделирование.)
  • Как называется процесс описания модели на формальном языке? (Формализация.)
  • Макеты, муляжи — это материальные или информационные модели? (Материальные.)
  • Схема электрической цепи — это материальная или информационная модель? (Информационная.)
  • Состояние системы в конкретный момент времени называется статической или динамической моделью? (Статической.)
  • Изменение состояния системы в некоторый период времени называется статической или динамической моделью? (Динамической.)
  • Описание модели с помощью формального языка. (Формализация.)

б) индивидуальный опрос по карточкам. (Приложение 1)

III. Изучение нового материала.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные. Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме.

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной и знаковой форме, то есть зрительные образы объектов зафиксированы на каком-либо носителе информации. Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем).

В информатике, прежде всего мы рассматриваем те модели, которые можно создавать и исследовать с помощью компьютера: графики, диаграммы, таблицы, тексты.

Благодаря развитию графического интерфейса и графических пакетов прикладных программ, широкое распространение получило компьютерное моделирование внешнего вида и структуры объектов.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: промышленное предприятие, технологический процесс, экономическая деятельность фирмы или банка и т. д.

Цели компьютерного моделирования могут быть различными, но чаще всего это получение данных, которые могут быть использованы для подготовки и принятия решений социального, экономического, технического характера.

Виды информационных структур являются и формами представления моделей.

Первый способ представления данныхреляционный (табличный). Используется для описания объектов, обладающих одинаковым набором свойств. В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств – в других столбцах.

Табличная форма придает лаконичность и наглядность данным, структурирует данные, позволяет увидеть закономерности в характере данных.

Существуют таблицы различных типов:

  • таблицы типа «объект—свойство»;
  • таблицы типа «объект—объект»;
  • таблицы типа «объекты—объекты—много…»;
  • таблицы типа «объекты—свойства—объекты»

Рассмотрим первый тип: таблицы типа «объект—свойство».

Таблица студентов, принимающих участие в соревновании по баскетболу.

Фамилия, имя

Дата рождения

Группа здоровья

Рост
(см)

Вес
(кг)

1

Пирогов Юра

16.02.91

основная

183

70

2

Попов Миша

20.12.90

основная

180

75

3

Сергеев Саша

01.03.92

основная

179

73

4

Горина Оля

05.06.91

основная

182

72

При составлении таблицы в нее включается только та информация, которая интересует пользователя. Например, кроме тех сведений, которые включены в таблицу, существуют и другие: адрес проживания, место работы родителей и др. Однако для составителя таблицы достаточно сведений, которые позволяют отобрать студентов для участия в соревновании. То есть, эта таблица действительно является информационной моделью для тренера по баскетболу.
В одной строке содержится информация об одном объекте (фамилия студента) или событии, а столбцы — отдельные характеристики (свойства) объекта или события.

Второй тип: таблицы типа «объект—объект».

Примером такой таблицы является таблица успеваемости.

Студент

Математика

Литература

История

Информатика

Биология

Иванов

3

4

4

4

4

Петров

3

4

3

3

3

Сидоров

4

5

5

5

5

Васильев

5

4

5

4

5

Строки, относящиеся к ученикам — это первый вид объектов; столбцы — к школьным предметам — второй вид объектов.

Второй способ представления данных – иерархический.

Рассматриваются объекты одного класса, расположенные по разным уровням, когда каждый элемент высокого уровня может состоять из нескольких элементов нижнего уровня.

Граф является удобным способом наглядного представления структуры информационных моделей.

Пример: генеалогическое древо семьи Романовых:

Приложение 3

Сетевое представление данных используется для отражения систем со сложной структурой, в которой связи между элементами имеют произвольный характер. Например: сети Интернет, музейная, библиотечная, клубная сети и др.

Сейчас сетевой подход используют для описания взаимодействия каких-либо сообществ, причем считается, что подобный вид взаимодействия считается самым эффективным.

Пример: схема подключения сети Интернет.

Приложение 4

Кроме данных форм представления существуют другие формы представления моделей, но не рассматриваемые с позиции способов моделирования. Формами представления информационных моделей могут быть: словесное описание, рисунок, схема, чертеж, формула, компьютерная программа и др.

IV. Практическая работа.

  1. Построить табличную модель, содержащую цены на компьютерные комплектующие на текущий момент.
  2. Построить компьютерную модель генеалогического древа своей семьи (предыдущее домашнее задание: подобрать материал для создания модели о своей семье).
  3. Построить сетевую модель транспортной схемы своего района.

V. Закрепление знаний при помощи тестов.

Вариант №1

  1. Модель по сравнению с моделирующим объектом содержит:
    а) столько же информации;
    б) больше информации;
    в) меньше информации;
    г) никакой информации.
  2. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режима комнаты цель моделирования:
    а) конвекция воздуха в комнате;
    б) исследование температурного режима комнаты;
    в) комната;
    г) температура.
  3. Информационной моделью организации занятий в школе является:
    а) свод правил поведения учащихся;
    б) список класса;
    в) расписание уроков;
    г) перечень учебников.
  4. Генеалогическое дерево семьи является:
    а) табличной информационной моделью;
    б) иерархической информационной моделью;
    в) сетевой информационной моделью;
    г) словесной информационной моделью.
  5. Знаковой моделью является:
    а) анатомический муляж;
    б) макет здания;
    в) модель корабля;
    г) диаграмма.
  6. Укажите в моделировании процесса исследования температурного режима комнаты объект моделирования:
    а) конвекция воздуха в комнате;
    б) исследование температурного режима комнаты;
    в) комната;
    г) температура.
  7. Из скольких объектов, как правило, состоит система?
    а) из нескольких;
    б) из одного;
    в) из бесконечного числа;
    г) она не делима.
  8. Как называется граф, предназначенный для отображения вложенности, подчиненности, наследования и тому подобное между объектами?
    а) схемой;
    б) сетью;
    в) таблицей;
    г) деревом.
  9. Упорядочение информации по определенному признаку называется:
    а) сортировкой;
    б) формализацией;
    в) систематизацией;
    г) моделированием.
  10. Как называется средство для наглядного представления состава и структуры системы?
    а) таблица;
    б) граф;
    в) текст;
    г) рисунок.

Вариант №2

  1. Как называется упрощенное представление реального объекта?
    а) оригинал;
    б) прототип;
    в) модель;
    г) система.
  2. Схема электрической цепи является:
    а) табличной информационной моделью;
    б) иерархической информационной моделью информационной моделью;
    в) графической информационной моделью информационной моделью;
    г) словесной информационной моделью.
  3. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов называется:
    а) таблица;
    б) график;
    в) схема;
    г) чертеж.
  4. Знаковой моделью является:
    а) карта;
    б) детские игрушки;
    в) глобус;
    г) макет здания.
  5. Инструментом для компьютерного моделирования является:
    а) сканер;
    б) компьютер;
    в) принтер;
    г) монитор.
  6. Как называется средство для наглядного представления состава и структуры системы?
    а) таблица;
    б) граф;
    в) текст
    г) рисунок.
  7. Как называются модели, в которых на основе анализа различных условий принимается решение?
    а) словесные;
    б) графические;
    в) табличные;
    г) логические;
  8. Решение задачи автоматизации продажи билетов требует использования:
    а) графического редактора;
    б) текстового редактора;
    в) операционной системы;
    г) языка программирования.
  9. Результатом процесса формализации является:
    а) описательная модель;
    б) математическая модель;
    в) графическая модель;
    г) предметная модель.
  10. Модель есть замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает:
    а) все стороны данного объекта;
    б) некоторые стороны данного объекта;
    в) существенные стороны данного объекта;
    г) несущественные стороны данного объекта.

Самопроверка. Выставление оценки.

Критерии оценки:

  • «5» —95%
  • «4» —80%
  • «3» —65%
  • «2» — до 65%

VI. Подведение итогов.

Рефлексия.

Вопросы для студентов:

  • Что было наиболее сложным и трудным при выборе темы для моделирования?
  • Что было непонятно при выполнении практической работы на компьютере?
  • Почему вы выбрали данный объект или явление для моделирования?

Выставление оценок.

VII. Домашнее задание.

Найдите в учебной литературе примеры жизненных задач и моделей, используемых для их решения в виде таблиц, схем, чертежей, формул и т. д.

Использованные источники и литература

  1. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учреждений. / Н.Д.Угринович, Л.Л.Босова, Н.И. Михайлова — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.
  2. Преподавание курса «Информатика и ИКТ» в основной и старшей школе. 7-11: Методическое пособие / Н.Д.Угринович. — 4-е изд., испр. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
  3. Современный урок. Колледж сервиса и туризма Издательство учебно-методической литературы, 2009
  4. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 11 класса Н.Д.Угринович. — 2-е изд., М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.
  5. Информатика 10-11. А. г. Гейн , «Просвещение», 2005.

Следующий: