І Осенняя онлайн-сессия «Повышение квалификации педагога» Подтвердить участие→
Конкурс разработок «Пять с плюсом» сентябрь 2020
Добавляйте свои материалы в библиотеку и получайте ценные подарки
Конкурс проводится с 1 сентября по 30 сентября

Урок по теме "Информационное моделирование"

Занятие по информатике, для студентов 1 курса по теме "Информационное моделирование». Для лучшего усвоения теоретического материала была выбрана образовательная технология «Пила». Студенты организуются в группы по 5 человек для работы над материалом, который разбит на фрагменты (логические или смысловые блоки). Каждый член группы выполняет свою часть работы. Затем обучающиеся, изучающие один и тот же вопрос, но состоящие в разных группах, встречаются и обмениваются информацией как эксперты по этому вопросу. Происходит так называемая встреча экспертов. Затем они возвращаются в свои группы и обучают всему новому, что узнали сами, другого члена группы. Те, в свою очередь, докладывают о своей части задания (как зубцы одной пилы). Поскольку единственный путь освоить материал всей темы — это внимательно слушать своих партнеров по команде и делать записи в тетрадях. Члены групп заинтересованы, чтобы их товарищи добросовестно выполнили свои задачи, ведь это отразится на их итоговой оценке. Отчитываются по всей теме вся команда в целом, защищая свои проекты.
Просмотр
содержимого документа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методическая разработка 

Открытого учебного занятия  по теме «Информационное моделирование»

 

 

преподаватель информатики  Еремина Светлана Ринатовна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                              Хабаровск 2020                                       

Содержание.

 

Пояснительная записка......................................................................................... 3

Цели и задачи урока.............................................................................................. 4

Ход занятия........................................................................................................... 6

Приложения........................................................................................................ 10

Заключение......................................................................................................... 20

Литература.......................................................................................................... 20

 

 

           

Пояснительная записка

Занятие по информатике, для студентов 1 курса по теме «Информационное моделирование». Для лучшего усвоения теоретического материала была выбрана образовательная технология «Пила».

«Пила». Студенты организуются в группы по 5 человек для работы над материалом, который разбит на фрагменты (логические или смысловые блоки). Каждый член группы выполняет свою часть работы. Затем обучающиеся, изучающие один и тот же вопрос, но состоящие в разных группах, встречаются и обмениваются информацией как эксперты по этому вопросу. Происходит так называемая встреча экспертов.

Затем они возвращаются в свои группы и обучают всему новому, что узнали сами, другого члена группы. Те, в свою очередь, докладывают о своей части задания (как зубцы одной пилы). Поскольку единственный путь освоить материал всей темы — это внимательно слушать своих партнеров по команде и делать записи в тетрадях. Члены групп заинтересованы, чтобы их товарищи добросовестно выполнили свои задачи, ведь это отразится на их итоговой оценке.

Отчитываются по всей теме вся команда в целом, защищая свои проекты.  

           

Цели и задачи урока

  

Занятие по информатике, для студентов 1 курса  Цели:

Обучающийся узнает классификацию моделей.

Задачи:

Образовательные:

           Рассмотреть табличные, словесные, графические информационные системы,

           Научить составлять информационные системы Развивающие:

           развивать логическое мышление, память, умение анализировать и сравнивать, выделять главное в изучаемом материале;

           стимулировать развитие у обучающихся умений аргументировать свой ответ.

Воспитательные:

           способствовать формированию основных мировоззренческих идей, формировать активную жизненную позицию, воспитание познавательного интереса к предмету.

 

Тип занятия: изучение нового материала

Планируемые образовательные результаты:

           предметные: иметь представление о сущности и разнообразии информационных моделей, уметь составлять информационные модели.

           метапредметные: 

o   владеть информационным моделированием как важным методом познания; 

o   строить логические рассуждения, объяснять связи и отношения; 

o   владеть навыками ознакомительного, изучающего и поискового чтения;

o   анализировать условия достижения цели, планировать пути достижения цели, устанавливать целевые приоритеты;

o   учитывать разные мнения и взаимодействовать в сотрудничестве.

           личностные:  

o   владеть навыками работы в группе на основе принципов взаимоуважения, поддержки,

o   владеть навыками добиваться результата при ограниченном количестве времени. 

 

 

Наглядность:

Дополнительный теоретический материал для групп (приложение), фильм «Новости строительства моста через Керченский пролив», презентация к занятию, раздаточный материал: задания, листы самооценки (приложение) Оборудование:

Проектор, компьютер, колонки 

Формы работы: фронтальная, групповая, индивидуальная.

 


Ход занятия:

 

Этапы урока

Время

Деятельность преподавателя

Деятельность обучающихся

Организационный момент

1-2 мин

1. Приветствие

 

2. Проверяет посещаемость в группе

                Докладывает             староста

группы

3. Проверяет готовности к работе. Проверяет наличие учебных принадлежностей

 

Мотивация обучающихся

 

Постановка темы занятия  

5 мин

Организует просмотр видео ролика «Новости строительства моста через Керченский пролив»

 

Предлагает сформулировать тему занятия

Отвечают на вопросы, формулируют тему занятия. Записывают тему. Эмоционально настраиваются на урок

Актуализация знаний 

3 мин

Вопросы по ролику:

      какие модели были показаны в ролике?

      Для каких целей они создавались?

Осуществляют           актуализацию личного опыта

Заслушивают ответы всех студентов, учитывают различные мнения и обосновывают собственный.

 

 

 

 

(слайд 2)

В своей жизни каждый из вас с понятием модели уже не раз сталкивался. Приведите пример модели, с которой вы встречались в своей жизни, и с какой целью они использовались

 

Постановка целей занятия

10 мин

Сформулировать определение понятия «модели» и «моделирования» Организует работу:

Задание: создать модель «преподавателя»

              Какие получились модели?

              Почему они все одинаковые? Создает проблемную ситуацию. 

Предлагает определить цель занятия, используя изображения на слайде

Записывают определения

Создают модель

Формулируют цель занятия.

Отвечают на вопросы. Учитывают разные мнения и обосновывают собственное.

 

 

Изучение нового материала (технология

«Пила»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Встреча экспертов

 

 

 

 

 

7 мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 мин

 

 

 

 

 

Организует изучение нового материала с использованием технологии «Пила».

Разбивает группы обучающихся на подгруппы по 5 человека для работы над учебным материалом, который разбит на фрагменты:

1.     Информационная модель объекта

2.     Классификация информационных моделей

3.     Словесные модели, табличные информационные модели

4.     Графы

5.     Иерархические структуры

 

 

Обучающиеся, изучающие один и тот же вопрос, но состоящие в разных группах, встречаются и обмениваются информацией как эксперты по данному вопросу.

 

 

Работают над фрагментом, заполняют таблицу:

  я это

знаю

 

это новая информация для

меня

 

это мне непонятно, нужны объяснения, уточнения

 

 

 

 

Извлекают информацию из текста и строят сообщения в устной форме.

 

 

Обсуждают непонятные вопросы, выписывают ключевые слова, выполняют тестовое задание в группе экспертов. 

Первичное усвоение новых знаний

 

20 мин

 

Эксперты возвращаются в свою группу.

Организует первичное усвоение новых знаний через обучение других членов группы. Организует оценивание экспертов.

 

 

Эксперты объясняют свой материал, студенты записывают конспект в тетрадях.

Воспринимают, осмысливают, запоминают учебный материал.

В оценочных листах оценивают работу каждого эксперта.

 

Первичное закрепление знаний обучающихся

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 мин

Организует работу в группах по составлению информационной модели своей будущей специальности

1              группа - составить словесную модель «Бухгалтера»

2              группа - составить образную модель «Бухгалтера»

3              группа - составить табличную модель

«Бухгалтера» 

4              группа - составить иерархическую структуру своей группы

5              группа – составить классификацию понятий по теме «Информационное моделирование» (шестиугольники)

        

 

 

Защищают свои работы

Осуществляют сотрудничество с преподавателем и обучающимися, работают над составлением моделей.

Осмысливают тему нового материала и основных вопросов, подлежащих усвоению

 

Рефлексия

5 мин

Организует оценочные высказывания обучающихся

Самый большой мой успех – это…

Самые значительные трудности я ощутил….

Оценивают учебную деятельность

Инструктаж по выполнению домашнего

задания

3 мин

Комментирует домашнее задание 

Перерабатывают информацию на основе анализа и синтеза.

Итоги урока

1 мин

Подводит итоги

Выставляет оценки.

Слушают преподавателя.


Приложения 

Группа 1. Информационная модель объекта

Для исследования объекта не обязательно создавать материальные модели. Если вы ясно представляете цель исследования, то часто достаточно располагать необходимой информацией и представить ее в надлежащей форме. В этом случае говорят о создании и использовании информационной модели объекта.

Не существует строгих правил, как лучше представить модель. Однако человечество накопило огромный опыт в этой сфере деятельности.

Познавая окружающий мир, каждый из вас формирует свое представление о нем. Сами того не замечая, вы ежедневно создаете информационные модели реальных объектов, которые помогают вам в процессе познания. Таким путем вы узнаете новое, то есть получаете новую информацию.

Любая модель создается и изменяется на основе имеющейся у человека информации о реальных объектах, процессах или явлениях.

От умения человека правильно понимать и обрабатывать информацию во многом зависят его возможности в познании окружающего мира и, как следствие, его умение создавать модели. Для того чтобы изучить реальный объект, мы целенаправленно собираем о нем информацию. Но сколько и какой информации необходимо собрать для того, чтобы полученная модель соответствовала исходному объекту (прототипу), правильно его отображала? Рассмотрим примеры.

Пример. Перед вами стоит задача нарисовать реальный объект «собака». Какова информационная модель объекта, отвечающая этой цели? В первую очередь вас будет интересовать внешность собаки: порода, окрас и т. д. Кроме внешних данных, желательно иметь информацию и о некоторых действиях (повадках) объекта «собака», чтобы естественнее изобразить позу собаки на рисунке. А вот информация о том, чем питается собака или как функционируют ее внутренние органы, для поставленной цели явно окажется излишней.

Изменим цель и попробуем определить, какими характеристиками должна обладать собака, пригодная для службы в пограничных войсках? При составлении информационной модели в данном случае вы будете отбирать информацию уже об иных свойствах объекта «собака» Наиболее важными качествами служебной собаки являются: нюх, выносливость, способность к дрессировке, быстрота бега.

Если рассматривать собаку с точки зрения экземпляра той или иной породы, то информационная модель могла бы содержать сведения, представленные в таблице.

Кличка

Порода

Окрас

Высота (см)

Длина (см)

Вес (кг)

Миракл

Дог

Черный

81

110

65

Тильда

Такса

Коричневый

20

60

10

Джесси

Пудель

Серебристый

35

50

8

 

Хотя прототип у этих моделей один, полученные информационные модели будут сильно различаться.

Выделим главное! При построении информационной модели сначала следует задаться целью, а затем отобрать необходимую информацию.

 

 

Группа 2. Классификация информационных моделей

 

Любая модель всегда отражает только часть признаков оригинала, можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта. Например, мяч может воспроизвести только одно свойство Земли – ее форму, обычный глобус отражает еще расположение материков, а глобус, входящий в состав действующей модели Солнечной системы – еще и траекторию движения Земли вокруг Солнца. Отразить в модели признаки оригинала можно разными способами.

Признаки оригинала можно описать на одном из языков – дать словесное описание, привести формулу, схему или чертеж. Такую модель называют информационной. Один и тот же объект в зависимости от поставленной цели можно представить несколькими информационными моделями, отличающимися набором параметров и способом их представления.

Пример. Рассмотрим две модели дачного дома, созданные с разной целью. Первая модель — эскиз или рисунок. Он позволяет получить представление о внешнем облике здания, его месте на участке. А если вас интересуют размеры дома и внутреннее расположение комнат, то нужно воспользоваться другой моделью — чертежом (планом). С его помощью можно оценить удобство проживания в доме. Эскиз, рисунок, чертеж — примеры графического представления информационных моделей.

Существует множество вариантов классификации информационных моделей. Рассмотрим некоторые из них.

Если взять за основу классификации предметную область, то можно выделить физические, экологические, экономические, социологические и другие модели.

В зависимости от учёта фактора времени выделяют динамические (изменяющиеся с течением времени) и статические (не изменяющиеся с течением времени) модели.

В зависимости от формы представления информации об объекте моделирования различают знаковые, образные и смешанные (образно-знаковые) виды информационных моделей.

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных естественных и формальных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, в виде формулы и т. д.

Образные информационные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на какомлибо носителе информации.

В смешанных информационных моделях сочетаются образные и знаковые элементы. Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и знаки.

Классификация моделей по области использования:

Учебные модели – используются при обучении;

Опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик

Научно – технические -  создаются для исследования процессов и явлений

Игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях

Имитационные – отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок)

 

 

 

Группа 3. Словесные модели

Словесные модели — это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках. 

Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, словесно описывалась следующим образом:

     Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;

     все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце.

Множество словесных моделей содержится в ваших школьных учебниках: в учебнике истории представлены модели исторических событий, в учебнике географии — модели географических объектов и природных процессов, в учебнике биологии – модели объектов животного и растительного мира.

Произведения художественной литературы — это тоже модели, так как они фиксируют внимание читателя на определённых сторонах человеческой жизни. Анализируя литературное произведение, вы выделяете в нём объекты и их свойства, отношения между героями, связи между событиями, проводите параллели с другими произведениями и т. п. Самое непосредственное отношение к понятию модели имеет такой литературный жанр, как басня. Смысл этого жанра состоит в переносе отношений между людьми на отношения между вымышленными персонажами, например, животными.

Такие особенности естественного языка, как многозначность, использование слов в прямом и переносном значении, синонимия, омонимия и т. п., придают человеческому общению выразительность, эмоциональность, красочность. Вместе с тем наличие этих особенностей делает естественный язык непригодным для создания информационных моделей во многих сферах профессиональной деятельности (например, в системах «человек — компьютер»).

 

Табличные модели

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств – в других столбцах. Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, когда перечень объектов размещается в первой строке таблицы, а значения их свойств – в последующих строках. 

В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы.

 

 

Группа 4. Графы

Информация о некотором реальном объекте может быть представлена поразному. В разговорной речи мы используем словесное (вербальное) представление информации. Вот, например, словесное описание некоторой местности: «Наш район состоит из пяти поселков: Дед кино, Бабкино, Репкино, Кошкино и Мышкино. Автомобильные дороги проложены между: Дедкино и Бабкино, Дедкино и Кошкино, Бабкино и Мышкино, Бабкино и Кошкино, Кошкино и Репкино». По такому описанию довольно трудно представить себе эту местность, нелегко и запомнить описание. А представьте себе, что поселков не 5, а 25! Всё гораздо понятнее становится из схемы на рис. 3.2 (на ней поселки обозначены первыми буквами своих названий).

 

 

Это не карта местности. Здесь не выдержаны направления по сторонам света, не соблюден масштаб. На этой схеме отражен лишь факт существования пяти поселков и дорожной связи между ними. Такая схема называется графом.

Граф отображает элементный состав системы и структуру связей.

Составными частями графа являютсявершины и ребра. Здесь вершины изображены кружками, обозначающими элементы системы, а ребра изображены линиями, показывающими связи (отношения) между элементами. Глядя на этот граф, легко понять структуру дорожной системы в данной местности.

Построенный граф позволяет, например, ответить на вопрос: через какие поселки надо проехать, чтобы добраться из Репкино в Мышкино. Видно, что есть два возможных пути; обозначим их так:

1. Р — К — Б — М; 2. Р— К — Д — Б — М.

Очевидно, первый путь более выгодный, потому что он короче. Однако если по какой-то причине дорога между К и Б окажется непроезжей (начнутся ремонтные работы или дорогу занесет снегом), то единственным остается второй путь. Граф на рис. 3.2 еще называют сетью.

Для сети характерна возможность множества различных путей перемещения по ребрам между некоторыми парами вершин.

А теперь рассмотрим другой пример графа — на рис. 3.3.

Этот пример относится к медицине. Известно, что существуют четыре группы крови человека. Оказывается, что при переливании крови от одного человека к другому не все группы совместимы. Граф на рис. 3.3 показы

 

 

вает возможные варианты переливания крови. Группы крови обозначены вершинами графа с соответствующими номерами, а стрелки указывают на возможность переливания одной группы крови человеку с другой группой крови. Например, из этого графа видно, что кровь I группы можно переливать любому человеку, а человек с I группой крови воспринимает только кровь своей группы. Видно также, что человеку с IV группой крови можно переливать любую кровь, но его собственную кровь можно переливать только человеку с той же группой.

Нетрудно понять преимущества изображения системы переливания крови в виде графа по сравнению с вербальным (словесным) описанием тех же самых правил. Граф на рис. 3.3 легко воспринимается и запоминается.

 

 

Группа 5. Иерархические структуры

При построении информационных моделей многих систем приходится иметь дело с иерархической структурой. Как правило, иерархическую структуру имеют системы административного управления, между элементами которых установлены отношения подчиненности. Например, директор завода — начальники цехов — начальники участков — бригадиры — рабочие. Иерархическую структуру имеют также системы, между элементами которых существуют отношения вхождения одних в другие.

На рис. 3.4 изображен граф, отражающий иерархическую административную структуру нашего государства: Российская Федерация делится на семь административных округов; округа делятся на регионы (области и национальные республики), в состав которых входят города и другие населенные пункты. Такой граф называется деревом. Основным свойством дерева является то, что между любыми двумя его вершинами существует единственный путь. Деревья не содержат циклов и петель.

 

 

Обычно у дерева, отображающего иерархическую систему, выделяется одна главная вершина, которая называется корнем дерева. Эта вершина изображается вверху; от нее идут ветви дерева. От корня начинается отсчет уровней дерева. Вершины, непосредственно связанные с корнем, образуют первый уровень. От них идут связи к вершинам второго уровня и т. д. Каждая вершина дерева (кроме корня) имеет одну исходную вершину на предыдущем уровне и может иметь множество порожденных вершин на следующем уровне. Такой принцип связи называется «один ко многим», в отличие от сети — там связь

«многие ко многим». Вершины, которые не имеют порожденных вершин, называются листьями. На рис. 3.4 вершины, обозначающие города, являются листьями.

Иерархическими являются различные системы классификации в науке. Например, в биологии весь животный мир Земли рассматривается как система, которая делится на типы животных, типы делятся на классы, классы состоят из отрядов, отряды — из семейств, семейства делятся на роды, роды — на виды. Следовательно, система животных имеет шестиуровневую иерархическую структуру.

При изучении информатики вам не однажды приходилось встречаться с иерархическими системами. Например, система хранения файлов на магнитных дисках организована по иерархическому принципу. Операционная система позволяет получить на экране компьютера изображение файловой структуры в виде дерева. Корнем этого дерева является корневой каталог диска, вершинами — подкаталоги разных уровней.

 

 

Приложение 2 

Задания для групп Группа 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Группа 2.

 

 

Группа3.

1.     Приведите пример словесной модели телефона

2.     Составьте табличную модель «Увлечения» в вашей группе

 

 

Группа 4.

группа 5.

Составьте иерархическую структуру управления в технику

         

Заключение.

 

На занятии изучен большой теоретический материал. Тема эта достаточно трудная, но интересная. Она позволяет использовать межпредметные связи, расширяет кругозор учащихся, учит мыслить абстрактно, повышает интерес к предмету. 

Компьютер, как подчеркивает П.Нортон, является мощным средством оказания помощи в осмыслении людьми многих явлений и закономерностей

Литература.

 

1.             О. К. Мясникова. Моделирование и формализация, Информатика и образование №9’2003 с.5-11

2.             Бешенков С.А., Лыскова В.Ю., Матвеева Н.В., Ракитина Е.А. Формализация и моделирование // ИНФО. 1999. № 5. С. 11-14

Информация о публикации
Загружено: 24 февраля
Просмотров: 177
Скачиваний: 3
Еремина Светлана
Информатика, СУЗ, Уроки
Скачать материал