Линия формализации и моделирования в курсе информатики.
- Дата публикации:
- Автор:
- Шулаева Елена Алексеевна
В обязательном минимуме содержания образования по информатике присутствует линия «Моделирование и формализация». Содержание этой линии определено следующим перечнем понятий: моделирование как метод познания, формализация, материальные и информационные модели, основные типы информационных моделей. Линия моделирования, наряду с линией информации и информационных процессов, является теоретической основой курса информатики.
Содержательная линия формализации и моделирования выполняет в курсе информатики важнейшую педагогическую задачу – развитие системного мышления учащихся, так как работа с огромными объемами информации невозможна без навыков ее систематизации. Умение систематизировать данные – главнейший компонент компьютерной грамотности учащихся. Не случайно, в процессе развития школьной информатики следует отметить значительное увеличение веса данной линии в общем содержании курса. Понятие «система» в информатике встречается достаточно часто. Совокупность взаимосвязанных данных, предназначенных для обработки на компьютере – система данных, совокупность взаимосвязанных программ определенного назначения – программные системы (ОС, системы программирования, пакеты прикладных программ и др.). Информационные системы – одно из важнейших приложений компьютерных технологий. Основным методическим принципом информационного моделирования является системный подход, согласно которому всякий объект моделирования рассматривается как система. Из всего множества элементов, свойств и связей выделяются лишь те, которые являются существенными для целей моделирования. В этом и заключается сущность системного анализа. Задача системного анализа, который проводит исследователь, – упорядочить свои представления об изучаемом объекте, для того чтобы в дальнейшем отразить их в информационной модели. Сама информационная модель представляет собой также некоторую систему параметров и отношений между ними, которые могут быть представлены в разной форме: графической, математической, табличной и др. Таким образом, просматривается следующий порядок этапов перехода от реального объекта к информационной модели: реальный объект – системный анализ – система данных, существенных для моделирования – информационная модель.
Понятие модели – центральное понятие курса информатики, которое как красная нить должно проходить по всему содержанию курса, поскольку формализация и моделирование являются базовыми компонентами при изучении всех разделов информатики.
Можно выделить два основных направления построения информационных моделей:
1.Построение математических моделей – обучая алгоритмизации и программированию как основному средству построения математических моделей. Здесь модели представляются как наборы величин в алгоритмах, изучаются различные типы данных, отрабатываются этапы решения задач на ЭВМ как частный случай этапов перехода от реального объекта к информационной модели, формируются умения формализации, проведения вычислительного эксперимента.
2.Построение информационных моделей с использованием информационных технологий. Здесь можно обойтись прикладным программным обеспечением общего назначения: табличные процессоры, СУБД.
В процессе преподавания информатики тема «Моделирование и формализация» изучается с 7 по 11 класс. Большее внимание данной теме уделяется в 11 классе. К этому времени учащиеся владеют достаточными знаниями и умениями по алгоритмизации и программированию, изучили основное прикладное программное обеспечение. Ставится проблема о решении любой практической задачи на ЭВМ. Основной упор делается на выборе подходящего инструментального средства в составе программного обеспечения ЭВМ для реализации модели. Такими средствами могут быть: электронные таблицы, СУБД, системы программирования, математические пакеты, специализированные системы моделирования.
У меня сложилась следующая система. Сначала даю базовые теоретические знания, которые нацелены на всеобщее понимание:
- Лекции
- Презентации
- Ученики делают сообщения по заданным темам.
Затем мы переходим к практическим занятиям, содержание которых соответствует итоговой системе знаний и умений учащихся по курсу информатики (тестирование, самостоятельные и контрольные работы). После этого переходим к выполнению проектов, направленных на применение полученных знаний в нетрадиционных ситуациях, желательно имеющих практическое значение.
Приведу несколько примеров видов проектов.
?.Проект «Модель процесса», рекомендуется для учащихся 7-9 классов.
Тип проекта: информационный, мини проект.
Планируемый результат: создание графической модели какого-либо процесса.
Представление данного процесса.
Цели: показать важность проведения грамотного системного анализа при построении модели. Отработать навык выделения этапов в наблюдаемом процессе.
Учебно-педагогическая задача: наблюдая процесс, выделить в нём основные этапы. Используя системный анализ определить основные признаки, характеризующие моделируемый объект. Построить и представить графическую модель исследуемого процесса.
Предметно-содержательная область: информатика
Длительность: один час работы дома и один урок в классе.
Ход проекта:
Учащийся дома наблюдает за каким-либо процессом. Выделяет
в этом процессе этапы его прохождения. Определяет основные
признаки, характеризующие процесс. Определяет начальные
данные, необходимые для проведения выбранного процесса.
Создаёт графическую модель этапов процесса. На уроке учитель
собирает все графические модели, приготовленные учащимися
Модель демонстрируется классу. Ученики должны определить,
какой процесс изображён. В случае неоднозначных ответов
учащихся или их затруднения в определении представленного
процесса на помощь приходит создатель модели. Подробно
обсуждаются правильность выбранных признаков, отображение
этапов, определения начальных данных.
По каждому проекту подводится итог и выставляется оценка.
В конце урока учащимися проводится обобщение полученного опыта.
??. Проект «Моё предприятие». Мы выполняем этот проект в 11-ом классе, после изучения темы «Типы адресации».
Цель проекта - показать возможность практического применения полученных знаний, расширить представление о сфере применения прикладных программ, закрепить навыки и умения использования табличных процессоров.
Проект носит практико-ориентированный характер. Длительность проекта – три пары уроков.
Проблема проекта заключается в следующем: изначально имеется некоторая сумма денег, каждый должен организовать своё предприятие, нанять работников, закупить оборудование и так далее. Работа предприятия должна быть организованна так, чтобы через 6 месяцев оно оказалось прибыльным. Выполняя проект, учащиеся на практике убеждаются, что труд руководителя требует компетентности во многих областях. Защита проекта проводится в виде отчёта, который содержит основные формулы расчета и вывод о рентабельности предприятия. В рамках этого проекта учащиеся самостоятельно осваивают создание иллюстративного материала к полученным расчетам, определяют наиболее подходящий вид графиков и диаграмм.
Таким образом, общая идея организации проектной деятельности, в старших классах следующая: это поиск решения интересной «жизненной» задачи, для которого требуются знания, как в области теоретической информатики, так и навыки владения информационными технологиями. Выполнение и оформление таких проектов требует от учащегося умения работать с различным программным обеспечением, а также предусматривает интеграцию знаний по различным предметам.
Итак, мы выяснили, что моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека. Моделирование всегда предшествует любому делу в той или иной форме. Использование метода моделирования позволяет преодолеть трудность исследования элементов, входящих в несколько целостно и качественно различных схем. Моделирование как метод научного познания в логическом плане является дальнейшим приемом упрощения и схематизации, облегчающим понимание закономерностей постоянно движущейся природы