Фефелова М.Н., учитель информатики
ГБПОУ НСО «НКПСиС»
Тема урока
«Моделирование. Классификация моделей. Типы моделей»
Цели урока
1. Получить представление о моделировании как
о методе научного познания.
2. Сформировать навыки определения моделей различных
типов для моделируемых объектов и процессов.
3. Сформировать навыки классификации моделей.
4. Познакомиться с компьютерными моделями.
Данный урок – практическая работа, в которую включены:
1) 6 различных заданий по данной теме (задания расположены по возрастанию сложности);
2) упражнение на компьютере.
Перед выполнением практической работы учащимся необходимо ознакомиться с содержанием раздела «Формализация и моделирование».
План урока
1. Зачитывается эпиграф – цитата из статьи Н. Винера «Роль моделей в науке».
2. Учитель называет тему и цели урока.
3. Учитель знакомит учащихся с планом практической работы.
4. Выполняется разминка:
- учащиеся повторяют основные понятия по
данной теме;
- для заданного объекта моделирования
(планета Земля) учащиеся подбирают
различные типы моделей.
5. Учащиеся выполняют последовательно 6 заданий – заполняют выданные таблицы №1 - №6. Перед выполнением учащимися каждого задания учитель дает необходимые пояснения.
Учащиеся выполняют упражнение на компьютере (на рабочем столе находится инструкция к выполнению данного упражнения).
По окончании работы на ПК учащиеся заполняют таблицу №7.
Учащиеся сдают выполненные работы.
В процессе обсуждения заполнения таблицы №7 проходит подведение итогов практической работы.
Оценки за практическую работу будут названы на следующем уроке.
Ход урока
«Никакая существенная часть вселенной
не является настолько простой, чтобы
ее можно было постичь и ею управлять
без абстракций. Абстракция состоит в
замещении части вселенной, подлежащей
рассмотрению, моделью с подобной, но
более простой структурой…».
Н.Винер «Роль моделей в науке».
Повторение основных понятий.
Дан объект моделирования – наша планета.
Модели:
 |  | ||
1) карта (графическая):
 |
2) глобус (натурная или материальная):
 |
3) рисунок (графическая):
 |
4) фотография (графическая):
5) словесное описание (вербальная):
Земля - третья от Солнца планета. Имеет естественный спутник - Луну, которая, возможно возникла при столкновении с другим космическим телом в древности. В составе Земли преобладают железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%). Плотность вещества Земли, давление и температура возрастают к ее центру, или ядру, где плотность около 12500 кг/м^3, давление 3,6*10^11 Па, температура 5000-6000 Цельсия. Под воздействием гравитационного поля Земли, в условиях разогрева земных недр возникли и сформировались различные по химическому составу и физическим свойствам геосферы.
6) таблица с характеристиками (табличная):
| Характеристики планеты Земля | Значения |
| среднее расстояние от Солнца | 149,6 млн. км (1 а.е.) |
| средний радиус | 6371,160 км |
| экваториальный радиус | 6378, 160 км |
| полярный радиус | 6356,777 км |
| масса | 6*10^24 кг |
| период обращения вокруг Солнца | 365,3 суток |
| период вращения вокруг своей оси | 23 ч 56 мин (звездные сутки) |
| период вращения относ. Солнца (средние солнечные сутки) | 24 ч |
Разминка
Дайте своими словами определение понятиям и заполните таблицу.
| Понятие | Определение |
| Формализация | |
| Моделирование | |
| Интерпретация |
Задание 1. Моделирование.
Заполните таблицу 1, подбирая указанным объектам модели и указанным моделям объекты.
| Что моделируется (моделируемый объект) | Модель |
| Снег | |
| Самолет | |
| Глобус | |
| Математическая формула | |
| Деятельность авиакомпании |
Задание 2.1. Моделирование.
Цель моделирования (исследование, проектирование объяснение, презентация, познание), т.е. – для чего производится моделирование.
В зависимости от природы моделируемого объекта и цели моделирования выделяются моделируемые параметры – те признаки и свойства объекта-оригинала, которыми должна обязательно обладать модель.
Заполните таблицу 2.1.
| Примеры | Моделиру- емый объект | Цель модели- рования | Модели-руемые харак- теристики | Модель |
| 1. Чтобы объяснить сестре движение Земли вокруг своей оси, девочка принесла глобус. | Земной шар | Объяснение, изучение | Форма Земли и ее движен. вокруг своей оси | Глобус |
| 2. Мальчик рисует своему приятелю схему дороги к его дому. | ||||
| 3. При обучении сторожевых собак помощники тренеров надевают ватные костюмы и изображают грабителей. | ||||
| 4. Для подготовки организма к перегрузкам в полете пилоты тренируются на центрифуге. | ||||
| 5. На уроке физики учитель рисует схему прохождения лучей света через линзу. |
Задание 2.2. Моделирование.
Цель моделирования (исследование, проектирование объяснение, презентация, познание), т.е. – для чего производится моделирование.
В зависимости от природы моделируемого объекта и цели моделирования выделяются моделируемые параметры – те признаки и свойства объекта-оригинала, которыми должна обязательно обладать модель.
Заполните таблицу 2.2.
| Примеры | Моделиру- емый объект | Модель | Тип модели |
| 1. Чтобы объяснить сестре движение Земли вокруг своей оси, девочка принесла глобус. | Земной шар | Глобус | Натурная |
| 2. Мальчик рисует своему приятелю схему дороги к его дому. | |||
| 3. При обучении сторожевых собак помощники тренеров надевают ватные костюмы и изображают грабителей. | |||
| 4. Для подготовки организма к перегрузкам в полете пилоты тренируются на центрифуге. | |||
| 5. На уроке физики учитель рисует схему прохождения лучей света через линзу. |
Задание 3. Моделирование. Классификация моделей.
Существуют различные типы моделей: натурные, информационные, математические, текстовые, графические, социальные, политические, игровые, символьные, цифровые, химические, динамические, табличные, иерархические, учебные, экономические, компьютерные, функциональные, физиологические и т.д.
Попробуйте сформулировать определение: информационная модель – это ….
Можно составить несколько классификационных схем, выделив основания классификации (деления): по способу представления информации (текстовые, графические, символьные, табличные и т.д.), по области применения (политические, экономические, социальные и т.д.).
Заполните схему. Курсивом выделены предполагаемые ответы учащихся.
Задание 4. Моделирование.
Среди представленных примеров вычеркните те, которые не
являются примерами моделирования; для оставшихся заполните таблицу. Дополните таблицу своим примером (№7).
| Примеры | Моделиру- емый объект | Цель модели- рования | Моделируемые харак- теристики | Модель |
| 1. Капитан корабля прокладывает по карте путь. | ||||
| 2. Вместо кино друзья решили пойти на дискотеку. | ||||
| 3. Ученик описывает сюжет повести и характеристики главных героев. | ||||
| 4. В научном сборнике приведены формулы и схемы, позволяющие определить траекторию кометы Галлея. | ||||
| 5. Девочки в детском саду играют в дочки-матери и нянчат кукол. | ||||
| 6. Сергей опоздал на автобус и едет на работу на такси. | ||||
| 7. |
Задание 5. Моделирование. Модель объекта.
В таблице приведены примеры разных моделей одного и того же объекта – водяной мельницы.
Заполните новое поле «природа объекта-модели». Под этими словами понимается ответ на вопрос: что собой представляет моделирующий объект – материальный предмет, мысленный образ, рисунок, текст или что-нибудь еще.
Приведите свой пример модели (№6).
| Примеры | Цель модели- рования | Модели-руемые харак- теристики | Модель | Природа объекта-модели |
| 1. В магазине игрушек продается действующая модель водяной мельницы | Досуг, познание | Внешний вид Действие | Игрушка | Материальный предмет |
| 2. Перед постройкой водяной мельницы средневековый строитель рисует ее чертеж | ||||
| 3. Изобретатель представляет, как погруженное в воду колесо начинает вращаться и вращать ось. | Проектиро-вание | Мысленный образ | ||
| 4. Путешественник записывает в запис. книжку точное описание водяной мельницы и фотографир ее, чтобы построить похожую у себя на даче | ||||
| 5. Мастер-виртуоз по водяным мельницам по одной магнитофонной записи скрипа колеса определяет неисправности | Диагностика - т.е. нахождение неисправнос-тей | Магнитофонная запись | Звуковая информация | |
| 6. |
Задание 6. Моделирование. Модель процесса.
Кроме понятия «модель объекта» существует понятие «модель процесса». Процесс – это последовательное изменение состояния объекта (например, изменение размеров: высыхающее озеро, надувающийся шар, распускающийся цветок), или перемещение объекта в пространстве (изменение координат относительно какой-то точки отсчета).
Для приведенных примеров заполните таблицу, в первой колонке которой курсивом выделен моделируемый процесс.
Дополните таблицу своей ситуацией моделирования процесса (№6).
| Примеры | Модели- руемый процесс | Цель моде- лирования | Модели-руемые харак- теристики | Модель |
| 1. В аэрогидродинамической трубе макет самолета обдувают потоком воздуха | ||||
| 2. Автор кулинарной книги составляет описание (рецепт) приготовления суфле. | ||||
| 3. Математик выводит формулу распространения звуковой волны в вязкой жидкости. | ||||
| 4. Автор пишет книгу «Как сделать ремонт в квартире» | ||||
| 5. К стиральной машине приложена инструкция по эксплуатации. | ||||
| 6. … |
Выводы.
§ Существуют различные классификационные схемы моделирования в зависимости от основания классификации.
§ При необходимости создаются модели и объектов и процессов.
§ Для одного и того же объекта или процесса можно создать различные типы моделей в зависимости от того, какова цель моделирования.