Проектная деятельность на уроках информатики
опыты и эксперименты по информатике и икт по теме

Пример применения проектов на уроках информатики.

Разработанная методика была апробирована на уроках информатики МБОУ СОШ №5 Краснодарского края. В эксперименте принимали участие 15 человек. Класс был разбит на 5 групп по 3 человека. Учащимся была представлена следующая тематика проектов на выбор:

«Моделирование Биоритмов человека»;

«Моделирование ситуаций»;

«Моделирование случайного процесса»;

«Моделирование движения тела брошенного под углом к горизонту»;

«Моделирование солнечной системы».

Предварительное задание: изучить вопрос задачи, подобрать материал по данной теме, составить компьютерную модель в среде MS Excel, оформить отчёт в среде PowerPoint.

Создание  проектов «Моделирование в Excel» в 11 классе рассчитано на 6 часов.

Цели уроков:

Обучающая:

Систематизировать теоретические знания по темам «Моделирование. Среда MS Excel.».

Закрепить навыки работы с современными прикладными программами.

Стимулировать учащихся к созданию новых уникальных разработок по информатике.

Познакомить учащихся с направлениями современной ИТ.

Развивающая:

Развивать познавательный интерес у учащихся к предметам: информатика

Развивать навыки и умения применять современные компьютерные технологии.

Развивать творческое мышление. Совершенствовать умения коммуникативного общения.

Воспитательная

Воспитывать чувство ответственности за команду и ее участников, совершенствовать умение работать в команде.

Формировать умение вести дискуссию, аргументировать свою позицию, воспитывать уважение к сопернику.

Задачи:

Обобщение знаний по теме «Моделирование с использованием мультимедиа технологий».

Применение знаний информационных технологий при изучении информатики.

Развитие умения слушать других, коммуникативности, навыков самоконтроля и взаимоконтроля, навыков публичных выступлений, воспитание взаимоуважения друг к другу.

Развитие творческого потенциала учащихся (стиль оформления проекта, оригинальность идей).

Развитие познавательного интереса к предмету через применение разработанного программного продукта в других предметных областях.

Содержание уроков.

1 урок.

Цель урока – организация проектной деятельности.

Деление класса на группы. Выбор индивидуальной темы для группы. Определение целей и задач по этой теме. Разрабатывается план отчета и индивидуальные требования по каждой теме. Демонстрация готового ученического проекта прошлых лет.

2 урок.

Цель урока: повторить основные элементы электронных таблиц и действия в электронных таблицах;

повторить понятие модели, информационной модели, моделирования, понятие компьютерного эксперимента.

Учащиеся должны:

знать:

• интерфейс приложения Ms Excel;
• панели инструментов;
• абсолютную и относительную адресацию ячеек;
• мастер функций;
• мастер диаграмм.

уметь:

• выделять столбцы, строки, блоки, таблицы;
• осуществлять ввод чисел, текста, формул;
• производить редактирование данных;
• производить действия над объектами;
• производить расчеты с использованием электронных таблиц;
• строить по результатам расчетов графики функций, диаграммы.

На уроке повторяются понятия моделирование, место моделирования в деятельности человека, основные этапы моделирования, понятие компьютерного эксперимента. Особенности построения моделей в электронных таблицах.

Рассматриваются примеры построения моделей,  использование электронных таблиц.

В конце урока  в качестве домашнего задания рассмотреть пример построения модели.

3 урок.

Цель урока: рассмотреть особенности построения моделей в электронных таблицах.

 На уроке рассматривается построение моделей в электронных таблицах. Указывается на порядок расположения записей, оформление листа и книги электронной таблицы. Указывается на необходимость последовательно вносить величины, в том порядке, в котором производятся вычисления. При вводе данных необходимо учитывать относительную и абсолютную адресации, при воде формул необходимо учитывать порядок выбора данных, чтобы не было циклических ссылок. Сам вычислительный эксперимент в электронных таблицах, возможно, применять разнообразными способами. В большинстве случаев достаточно применение простых операций над данными, используя вставку функций из меню.

4 урок.

Цель урока: построение простейших моделей.

На уроке отрабатывается анализ  задач, выделение необходимых параметров для ввода в ячейки таблиц, вывод формул для расчетов.

Рассматриваются предполагаемые результаты работы. Отрабатывается технология заполнения ячеек таблиц, ввод формул, автозаполнения ячеек,  построения графиков.

Домашнее задание, самостоятельно составленная задача, подобная задаче выполненной на уроке.

5 урок.

Цель урока: развитие умений пользования электронными таблицами в вычислительном эксперименте, работа над проектом

Построение более сложной модели, чем в предыдущем уроке. 

Задания

Определите цели моделирования и опишите его объект.

Составьте информационную модель.

Составьте математическую и компьютерную модель.

После выполнения работы ученики составляют презентацию своей работы по этапам, с включением электронных таблиц, графиков и выводов  с этой работы. Ученики выступают с презентациями на последнем уроке. Подводятся итоги работы.

6 урок.

Цель уроков: защита проектов.

Важным этапом работы с проектом является его защита. Урок информатики в 11 классе. «Защита творческого проекта “Моделирование в Excel”».

Организационный момент:

Выступление учителя. Объявление целей урока.

Изучение темы «Моделирование в электронных таблицах» завершается творческим проектом. Тема проектов выбрана не случайно. Главный труд ученика – это учеба, и хотелось бы, чтобы информационные технологии, которые мы изучаем на уроках информатики были востребованы и в дальнейшей вашей деятельности. Поэтому цель разработки данных проектов – применение информационных технологий.

Многие объекты и процессы можно описать математическими формулами, связывающими их параметры. Эти формулы составляют математическую модель оригинала. По формулам можно сделать расчёты с различными значениями параметров и получить количественные характеристики модели. Расчёты в свою очередь. Позволяют сделать выводы и обобщить их.

Среда ЭТ – это инструмент, который виртуозно и быстро выполняет трудоёмкую работу по расчёту и пересчёту количественных характеристик исследуемого объекта или процесса.

Для более наглядного отображения зависимости расчетных параметров модели от исходных данных пользуются графиками и диаграммами.

Разработка модели не будет успешной, если чётко не сформулировать цели моделирования. Часто целью является найти ответ на вопрос, поставленный в задаче. Над этими темами работали следующие группы информационных технологий:

1. группа «Моделирование движения тела брошенного под углом к горизонту»  (см.Приложение 1).

2. группа  «Моделирование биоритмов человека»(см. Приложение 2).

3. группа «Моделирование солнечной системы».

4. группа «Моделирование ситуации».

5. группа  «Моделирование случайных процессов» (см. Приложение 3).

На этом занятии предстоит итоговая защита проекта. При проведении проектной работы защита проекта — это, прежде всего, демонстрация результатов самостоятельной работы. В ходе защиты учащиеся учатся излагать полученную информацию, сталкиваются с другими взглядами на проблему, учатся доказывать свою точку зрения и отвечать на вопросы.

О выполненной работе надо не просто рассказать, её, как и всякое настоящее исследование, надо защитить.

Эта защита проводится в соответствии с определенным порядком:

Выступление — презентация проекта.

Обсуждение.

Итоговое обсуждение.

Подведение итогов.

Выступление — презентация проекта.

Каждой группе на выступление отводится  5 минут. Участники группы, работавшие над проектом, представляют итоговую компьютерную презентацию.

План выступления:

Формулировка задачи.

Презентация проекта. Выступление с демонстрацией слайдов.

Название проекта. Обоснование выбора темы.

Название вступительной статьи. Ее основные идеи.

Реализация проекта. Проведение эксперимента.

Анализ проекта и задачи.

Авторы проекта. Представить всех участников проекта.

Объяснение использования информационных технологий:

 Какие программы были использованы в работе? (Paint, MS Word, Adobe Photoshop, MS Power Point, …)

 Какие возможности Excel были использовали в разработке проекта? (Отметить наиболее интересные разделы проекта).

Требования к выступлению.

Качество выступления (связный рассказ, свободная и правильная речь, логика изложения).

Демонстрация слайдов соответствует устному выступлению.

Точные ответы на вопросы, аргументация своего мнения.

Участие в дискуссии с другими группами.

Участие всех членов группы.

Обсуждение.

После презентации дается время на обсуждение, в котором принимают участие все остальные слушатели. На обсуждение отводится 5 минут. Требуется:

перечислить  наиболее сильные стороны представленного проекта;

перечислить  моменты, требующие доработки;

внести свои предложения по усовершенствованию проекта (если такие есть);

сделать итоговый вывод и выставить общий балл за выступление.

Оценивается не объем освоенной информации (что изучено), а ее применение в деятельности (как применено) для достижения поставленной цели.

Таким образом, обычная пятибалльная система не очень подходит для оценивания проектов. Для оценивания проектов  используется рейтинговую оценку. Для этого перед защитой на каждого учащегося составляется индивидуальная карта. В ходе защиты она заполняется учителем и одноклассниками. После этого подсчитывается среднеарифметическая величина из расчета баллов, выставленных в таблице.

Если ученик получает двойку, то, конечно же, проектирование повторить невозможно, нет времени, но оставлять такой пробел просто недопустимо. Итоговый проект можно и нужно предложить переделать, доделать, заменить дифференцированным зачетом с оценкой. В любом случае необходимо вместе с учеником тщательно разобраться, что произошло, кто и где допустил ошибку. Ученик ли не понял или учитель не смог объяснить.

Избежать таких последствий можно, если в ходе проектирования проводить проблемные семинары, «открытые» консультации, использовать другие интерактивные виды обучения, насыщая учебную деятельность элементами самостоятельного познания и получения информации.

Участие всех учащихся в обсуждении обязательно. Это поможет, с одной стороны, научиться давать позитивную оценку и находить положительные стороны в любом выступлении, поддерживая своих одноклассников, а с другой – научиться конструктивно критиковать отрицательные моменты представления проекта.

Итоговое обсуждение.

Выставление оценки за каждый проект.

После обсуждения всех презентаций проводится рейтинговое сравнивание презентаций и выбирается группа - лидер, набравшая самое большое количество баллов.

Рефлексия (выдаются вопросы для обсуждения в группах), затем предлагаются индивидуальные выступления.

Вопросы.

Появились ли у вас новые знания, умения в процессе работы над проектом? В каких областях?

Помогла ли проделанная работа закрепить знания, умения? В каких областях?

Что в работе над проектом было наиболее интересным? Почему?

Каковы были основные трудности и как вы их преодолевали?

Ваши ощущения от выполненной работы?

Замечания и предложения на будущее (себе, одноклассникам, учителям).

Выступления гостей (учителей-предметников, администрации).

Постановка задач на будущее (дальнейшее развитие и самосовершенствование).

Подведение итогов.

Все группы, представившие работы, показали хорошее и отличное знание информационных технологий и умение применять их при выполнении заданий практического содержания (Моделирование в различных сферах человеческой деятельности).

Хочется отметить, что никто из учеников не отнесся к работе равнодушно.

В целом проектная методика является эффективной инновационной технологией, которая значительно повышает уровень компьютерной грамотности, внутреннюю мотивацию учащихся, уровень самостоятельности школьников, их толерантность, а также общее интеллектуальное развитие.

Однако использование проектной методики все еще уступает применению традиционного подхода в процессе обучения. Это обусловлено консервативной атмосферой большинства общеобразовательных школ, а также существующими трудностями использования проектной методики со стороны учащихся: разный уровень знаний, недостаточная способность к самостоятельному мышлению, самоорганизации и самообучению. Поэтому организация проектной работы требует, прежде всего, исследования основных теоретических и практических основ использования проектной методики в учебном процессе.  

Приложение 1.

«Моделирование движения тела брошенного под углом к горизонту»

Цель: построить в Excel компьютерную модель траектории движения тела с заданными параметрами.

Задача.

Определите максимальную высоту подъема мяча и дальность полёта, если его бросили под углом 30 градусов к горизонту со скоростью 12 м/с?

Формула в Excel.

Для вычисления Х:

=$B$2*COS(РАДИАНЫ($B$3))*A6;

Для вычисления У:

=$B$2*SIN(РАДИАНЫ($B$3))*A6 - $B$4*A6^2/2

Компьютерная модель:

Приложение 2.

«Моделирование биоритмов человека»

Цель: составить модель биоритмов для каждого учащегося от указанной текущей даты на месяц вперед для дальнейшего анализа модели, построить суммарные биоритмы для определения совместимости двух человек.

Постановка задачи.

Существует теория, что жизнь человека подчиняется трем циклическим процессам, называемым биоритмами. Эти циклы описывают три стороны самочувствия человека: физическую, эмоциональную, интеллектуальную. Биоритмы нашего организма представляют собой синусоидальную зависимость. Взлетам графика соответствуют благоприятные дни. Точки, соответствующие дням, в которые график пересекает ось абсцисс (ось х), являются критическими.

За точку отсчета всех биоритмов берется день рождения человека. В этот момент все три биоритма пересекают ось абсцисс, т.к. процесс появления на свет очень труден для человека, ведь происходит смена водной среды на воздушную. Происходит глобальная перестройка всего организма.

Физический биоритм характеризует жизненные силы человека. Периодичность ритма составляет 23 дня.

Эмоциональный биоритм характеризует внутренний настрой человека, его возбудимость, способность эмоционального восприятия окружающего. Продолжительность периода эмоционального цикла равна 28 дням.

Третий биоритм характеризует мыслительные способности, интеллектуальное состояние человека. Его цикличность – 33 дня.

Математическая модель.

Физический цикл F(x)=sin

Эмоциональный цикл F(x)=sin

Интеллектуальный цикл F(x)=sin, где х – возраст человека в днях.

Компьютерная модель.

заполнить вниз

Полученный график.

Формулы для расчета кривых:

В ячейке А3 находится дата рождения, в ячейке В3 – первое число расчетного периода.

Физическое состояние Эмоциональное состояние Интеллект. состояние

заполнить вниз

Анализ результатов моделирования.

Проанализировав диаграмму, выбрать неблагоприятные дни для сдачи зачета по физкультуре.

Выбрать день для похода в цирк.

Выбрать дни, когда ответы на уроках будут наиболее (наименее) удачными.

Как вы думаете, что будет показывать график, если сложить все три биоритма? Можно ли будет по нему что-либо определить?

Приложение 3.

«Моделирование случайных процессов»

Задача1 “Кубики”.

Постановка задачи.

Смоделируйте игру “Кубики”: двое игроков бросают игральный кубик. Определить результат игры.

Информационная модель:

Входные параметры: x,y – очки, выпавшие у первого и второго игрока.

Выходные параметры: результат – кто победил.

Связь: если х>у, то победил первый игрок, иначе если х=у, то – ничья, иначе – победил второй игрок.

Компьютерная модель:

Очки, выпавшие у первого и второго игрока, выводятся только после введения имен игроков. Очистка таблицы производится клавишей F9.

В ячейке первого игрока формула:

=ЕСЛИ(ЕПУСТО(B4);"";ОКРУГЛ(СЛЧИС()*6;0))

В ячейке второго игрока формула:

=ЕСЛИ(ЕПУСТО(B2);"";ОКРУГЛ(СЛЧИС()*6;0))

В ячейке результата формула:

=ЕСЛИ(ИЛИ(ЕПУСТО(B2);ЕПУСТО(B4));"";ЕСЛИ(B3>B5;"выиграл первый";ЕСЛИ(B3

Задача2 «Домино»

Постановка задачи:  

Смоделируйте выбор наугад двух костей домино из полного набора костей этой игры (0-0, 0-1, …, 6-6). Определить, можно ли приставить эти кости одна к другой в соответствии с правилами домино.

Информационная модель:

Входные параметры: х1,у1,х2,у2 – значения костей домино.

Выходные параметры: ответ: можно приставить кости одну к другой или нет.

Связь: если х1=х2 или х1=у2 или у1=х2 или у1=у2, то ответ: можно, иначе – ответ: нельзя.

 Компьютерная модель:

Для получения значений “костей” домино используются формулы:

=ОКРУГЛ(СЛЧИС()*6;0)

Для определения результата используется формула:

=ЕСЛИ(ИЛИ(B2=B3;B2=D3;D2=B3;D2=D3);"можно";"нельзя")