Моделирование как метод познания
методическая разработка по информатике и икт (7 класс) на тему

Моделирование как метод познания

Раздел: Преподавание информатики 

Ход урока:

Орг. момент.

Объяснение нового материала

Учитель:

Успешность наших социальных контактов в немалой степени определяется тем, насколько верно мы строим модель человека. Это не просто. Как говорится в пословице, для этого нужно пуд соли съесть. Если у ученика и учителя, невесты и жениха, у соседей и сослуживцев есть время на изучение друг друга, то социальные контакты в городе измеряются всего лишь несколькими десятками секунд. За это время строят взаимные модели продавец и покупатель, контролер и безбилетник, водитель и сотрудник ГАИ, пассажир и водитель такси. Подходя к прилавку, мы должны успеть выяснить, не нахамит ли нам продавец, если мы его попросим заменить гнилые фрукты. Продавец по нашему виду мгновенно строит модель покупателя и в соответствии с ней корректирует свое поведение.

Опытный водитель такси уже только по тому, как вы останавливаете машину, определяет, получит ли он чаевые или нет. Неправильно построенная модель может привести к очень печальным результатам. Люди часто умышленно стремятся к искажению той модели, которая создается о них. Иванушка работает под дурачка, дурак хочет казаться умным, бедный форсит, богатый прибедняется, подросток работает под взрослого и т. д. Вполне естественно, что ошибки неминуемы.

Рассмотрите пример построения модели читателя на основе диалога читателя с библиотекарем.

(Целесообразно использовать карточки с заранее заготовленным текстом. При наличии учащихся с ярко выраженными артистическими способностями и соответствующего количества времени на подготовку, можно проинсценировать предложенный диалог).

– Здравствуйте.

– Добрый день. Какие книги вас интересуют?

– Мне нужны подробные правила футбола и инструкция для арбитров.

– Вы готовитесь судить матчи?

– Нет. Просто я завтра иду на футбол и хочу досконально знать тонкости игры, чтобы не освистать арбитра невпопад, а свистеть только тогда, когда он ошибется.

– Вот, пожалуйста, вам инструкция и правила. Что еще хотите взять?

– Еще я хочу взять складной зонтик, на случай дождя. А вдруг он сломается? Нет ли у вас какой–нибудь книги про устройство и ремонт зонтиков?

– Пожалуйста. Как раз недавно наша библиотека получила такую книгу. Перевод с японского.

– Спасибо. После футбола я пойду в театр и хотел бы как можно точнее оценить игру актеров, чтобы узнать, кому аплодировать, а кому – нет.

– Могу предложить книгу Станиславского “Моя жизнь в искусстве”.

– С удовольствием изучу. Еще мне нужна книжка про устройство театральных биноклей. Вдруг мой неожиданно сломается.

– Пожалуйста. Вот вам такая брошюра.

– Спасибо. Запишите мне все эти книги. Больше я ничего брать не буду.

Учитель:

Как вы можете охарактеризовать данного человека?

Попробуйте сформировать модель читателя, добавьте несколько предложений, продолжающих данный диалог.

(Читатель, видимо, некоммуникабельный дотошный человек, у которого вся жизнь разложена по полочкам. Он не смотрит на других, не советуется и не подражает, единственный авторитет для него печатное слово. Исходя из этого, библиотекарь может прогнозировать, какая книга необходима еще этому читателю.

– Хорошо. Скажите, а сегодня вечером вы никуда не собираетесь?

– Нет. Сразу из библиотеки я иду домой.

– Идете домой?

– Да.

– Тогда обязательно возьмите “Правила уличного движения” (Хорт А. “Диалог в библиотеке”))

Учитель:

Возможности компьютера по построению модели пользователя сейчас ограничены в основном лишь текстовой информацией, но и из этого можно оказывается, построить достаточно полную модель пользователя.

Можете ли вы по стилистическим, лексическим и грамматическим признакам построить модель автора текста, определить, например, его возраст, пол, образование?

Прочитайте предложенные отрывки произведений и попытайтесь определить автора текста.

(Для экономии времени используются заранее заготовленные карточки с предложенными отрывками литературных произведений).

“Значит было так: я приезжаю – на столе записка. Я ее не буду пирисказывать: она там обзываться начала. Главное я же знаю, почему она сделала такой финт ушами. Ей все говорили, что она похожая на какую–то артистку. Я забыл на какую. Но она дурочка не понимает: ну и что? Мало ли на кого я похожий, я и давай теперь скакать, как блоха на зеркале. А ей когда говорили, что она похожа, она прямо щастливая становилась...” (В. Шукшин).

“Когда я читаю, я люблю грызть сухарь, или еще что–нибудь. Я люблю гостей. Еще я очень люблю ужей, ящериц и лягушек. Они такие ловкие. Я ношу их в карманах. Я люблю, чтобы ужик лежал на столе, когда я обедаю... Когда у меня хорошее настроение, я люблю скакать. Я люблю ходить в зоопарк. Там чудесные слоны и есть один слоненок. Когда мы будем жить просторней, мы купим слоника. Я высмотрю ему гараж.” (Н. Носов).

(В первом случае – это рабочий с начальным образованием, во втором – мальчик десяти лет.)

Построения модели человека по тексту оказываются весьма важными в криминалистике. На основе какой–либо записки, письма, заявления, анонимки криминалист должен построить как можно более детальную модель преступника.

При создании различного рода программ необходимо также учитывать различного рода аспекты пользователей. Это только кажется, что программист работает только с голыми цифрами и строками программы, но ему необходимо учитывать и различные пользовательские нюансы общения с компьютером, т.е. строить модели пользователей. Ведь не секрет, что программа будет тем лучше, чем большее количество тестеров принимало участие при ее разработке. Программа должна максимально подстраиваться под пользователя, а не наоборот.

Но как компьютеру определить, с кем он имеет дело? Вспомним, как это делают люди. Когда вам предстоит устраиваться на работу, то для того, чтобы ваша зарплата соответствовала вашим способностям, необходимо заполнить анкету, побеседовать с будущим начальником, под руководством которого вам предстоит работать и выполнить некоторую испытательную работу.

При обращении пользователя к персональному компьютеру компьютер тоже должен вначале выяснить, работал ли он на нем. Если – нет, то персональный компьютер собирает информацию о пользователе.

Согласитесь, что достаточно просто при работе с компьютером на клавиатуре по звуку отличить новичка от специалиста.

Приведите примеры явных критериев.

(Поскольку новичок еще не знает клавиатуры, он затрачивает массу времени на поиск отдельных литер. Более того, компьютер позволяет не только измерять интервалы между нажатиями клавиш, но и количество допущенных ошибок и сделанных исправлений.)

Учитель:

Неуверенность работы на клавиатуре выдает новичка после первого же сеанса работы с компьютером, пользователь уже находится “под колпаком” компьютера. Он фиксирует, как часто пользователь обращается к его услугам, сколько допускает ошибок и каких, как часто обращается за помощью к подпрограмме подсказки и т. п.

Но пользователь может применить все способы для утаивания своих целей, т. е. он может обмануть компьютер так же, как он обманывает людей – притворяться, что о данной области ему известно больше или меньше, ходить вокруг да около, скрывать свои цели и планы (иногда используя для этого весьма нестандартные приемы)

Для создания модели пользователя можно воспользоваться и другим методом, наблюдая за пользователем как бы со стороны:

Хранили многие страницы

Отметку резкую ногтей,

Глаза внимательной девицы

Устремлены на них живей.

Татьяна видит с трепетаньем,

Какою мыслью, замечаньем

Бывал Онегин поражен,

В чем молча соглашался он.

На их полях она встречает

Черты его карандаша.

Везде Онегина душа

Себя невольно выражает

То кратким словом, то крестом,

То вопросительным крючком.

И начинает понемногу

Моя Татьяна понимать

Теперь яснее – слава богу –

Того, по ком она вздыхать

Осуждена судьбою властной...

(“Евгений Онегин” А.С.Пушкин)

Итак, душа Онегина невольно выразилась в его пометках. По ним Татьяна, если говорить научным языком, построила модель Онегина.

При работе компьютера этот метод модифицируется следующим образом: компьютер следит за ответами и командами пользователя; определяет, какие факты пользователю уже известны. Кроме того, компьютер помнит, какие факты он сам сообщал пользователю. Простой способ воспользоваться этой информацией – не сообщать пользователю информацию, которая ему уже известна. На основе накопленной информации компьютер строит модель пользователя.

Естественно, моделирование пользователя (и не только) сопряжено с риском возникновения недоразумений. Так же бывает и в жизни: внешность обманчива – часто говорим мы, узнав человека более близко, иногда нас обманывает и первое впечатление о человеке.

Различаются два основных типа моделей: с памятью и без памяти. В первом случае запись сведений о пользователе осуществляется в файл, чтобы затем их найти и с ними работать; во втором – диалог начинается всегда с нуля.

Работа с материалом учебника. Составить краткий конспект.

(Материал лучше представить в виде презентации для индивидуальной работы каждого учащегося)

В своей деятельности – научной, практической, художественной – человек очень часто использует модели, т.е. создает образ того объекта (процесса или явления), с которым ему приходится иметь дело.

К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект либо очень велик (модель Солнечной системы), либо очень мал (модель атома), когда процесс протекает очень быстро (модель двигателя внутреннего сгорания) или очень медленно (геологические модели), исследование объекта может привести к его разрушению (модель самолета) или создание объекта очень дорого (архитектурный макет города) и т.д.

В процессе обучения вы также постоянно используете модели. При изучении физики используются электрические схемы – модели электрических цепей, при изучении географии – карты, модели земной поверхности, в химии мы используем уравнения химических реакций – модели их протекания и т.д.

Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные, свойства.

Модель – это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.

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

Модели информационные представляют объекты и процессы в форме рисунков, схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т.д. Совершенно неважно, какие объекты выбираются в качестве моделирующих. Важно лишь то, что с их помощью удается отразить наиболее существенные черты (признаки) изучаемого объекта, явления или процесса.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересует определенное свойство изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

Закрепление нового материала: 

В каких случаях используется моделирование?

Может ли объект иметь несколько моделей? Приведите пример.

Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Если да, приведите пример.

Какие бывают модели? Приведите примеры материальных и информационных моделей

Домашнее задание:

Выучить конспект.

По рассказу охарактеризовать человека.

– Советую вам, – сказал врач, – каждый день совершать небольшую прогулку.

– Прогулку? – переспросил больной.

– Да, прогулку.

– А куда?

– Да никуда. Так просто ходите по улице.

– А по какой? Извините, я не понимаю.

– Да, по любой. Какая вам больше нравится.

– Ну хорошо, значит, каждый день я буду ходить к рынку и обратно.

– Не связывайте себя определенным маршрутом. Просто так ходите, и все.

– Но нельзя же просто так ходить. Предположим, я пойду не к рынку, а скажем, к Дунаю. И вот я прихожу на набережную, дальше что мне делать? Повернуть обратно или пойти по набережной? А в какую сторону: налево или направо? Кроме того, куда бы я ни пошел, я обязательно куда–нибудь приду, и опять возникнет тот же вопрос: идти мне обратно или повернуть налево или направо?

– Вы знаете, что мы называем прогулкой?

– Нет, не знаю.

– Ну, само слово – “прогулка” вам известно?

– Разумеется.

– И, тем не менее, вы не понимаете, что оно значит.

– Нет, не понимаю.

– Венгерский – ваш родной язык?

– Да.

– А каким–нибудь иностранным языком вы владеете?

– Немецким и английским.

– Что означают слова spazieren или to walk?

– Они означают гулять, ходить без цели. Я понимаю, доктор, что вы имеете в виду.

– Прошу вас, только не нервничайте. Итак, каждый день вы должны немного ходить без цели. Одним словом, гулять.

– Иначе говоря, каждый день я должен выходить на улицу с той целью, чтобы ходить без всякой цели.

– Повторяю, не нервничайте! Вы хотите сказать, что вам никогда в жизни не приходилось гулять?

– Я всегда шел куда–нибудь. Если мне некуда идти, зачем я пойду на улицу? Я же не сумасшедший.

– Да поймите же, если вы будете все время сидеть дома, вы раньше времени разрушите свое здоровье. Гулять нужно каждый день!

– Я не умею гулять.

– Этого не может быть! Вы не хотите, вы просто упрямитесь. Если вы не нуждаетесь в моей помощи, зачем вы ко мне обратились?

– Я нуждаюсь в вашей помощи, доктор.

– В таком случае, извольте каждый день выходить на улицу.

– В котором часу?

– Все равно. Выходите после обеда.

– В четыре часа можно?

– Можно. Пойдите к набережной или куда хотите.

– Тогда я пойду к набережной.

– Прекрасно. Посмотрите немного на воду. Вид воды успокаивает.

– Сколько времени мне на нее смотреть?

– Сколько хотите. Минут десять–пятнадцать.

– Пятнадцать.

– А потом идите домой.

– Медленно или быстро?

– Ну, своим обычным шагом.

– Если я спешу, то обычно хожу быстро. Мне нравится быстро ходить.

– Идите медленно, спокойно, не торопясь.

– Хорошо, так я и сделаю.

– Вот собственно, и все.

– А теперь, доктор, повторите, пожалуйста, еще раз. Я запишу и буду выполнять это каждый день. (Часар И. “Прогулка”)

(Задание на повторение – написать алгоритм и блок–схему “Прогулка”)

Подведение итогов.

Список использованной литературы:

1. Угринович Н.Д. “Информатика и информационные технологии”, учебное пособие для 10–11 классов, М., Лаборатория базовых знаний, 2000 г.
2. Шнейдеров В.С. “Занимательная информатика”, СПб, Политехника, 1994 г.