Моделирование как метод познания. Системный подход в моделировании. Формы представления моделей
план-конспект урока по информатике и икт (11 класс) на тему

Урок информатики и ИКТ в 11-м классе

по теме «Моделирование как метод познания. Системный подход в моделировании.  Формы представления моделей»

Цели:

• Познакомить с понятиями: модель, моделирование, объект;
• Формировать целостное восприятие окружающего мира;
• Формировать познавательный интерес школьников.

Ход урока

1. Организационный момент

2. повторение

(Слайд 1) Человечество в своей деятельности постоянно создает и использует модели окружающего мира. (слайд 2) Строгие правила построения моделей сформулировать невозможно, но человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов. (Слайд 3)

Модели представляют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие). Наглядные модели очень часто используются при обучении. В курсе географии первые представления о нашей земле мы получаем при изучении ее модели - глобуса, в курсе физике изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении построения вещества используется модель молекул и кристаллических решеток. В биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др. (Слайд 4)

Модели имеют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий и электрических цепей и т.д. без предварительно созданного чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже об автомобиле. (Слайд 5)

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей часто изготавливают и макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе. Разработка электрический схемы обязательно предшествует созданию электрических цепей. (Слайд 6)

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и т.д.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет представление человечества об окружающем мире. (Слайд 7)

Истинность теоретических моделей, т.е. их соответствие законам реального мира, проверяется с помощью опытов и экспериментов.

Все художественное творчество является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и создают модели человеческих отношений. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр. (Слайд 8)

Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. (Слайд 9)

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения моделей выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно чтобы модель имела геометрическое подобие оригиналу, но не важен, например, ее цвет.

При построении электрических схем - моделей электрических цепей - необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но неважно их геометрическое расположение друг относительно друга и т.д.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии - их химический состав, в биологии - строение и поведение живых организмов и т.д.

Рассмотрим как изучают человека в разных науках и в различных моделях.

В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку. В химии - как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии - как систему, стремящуюся к самосохранению и т.д.(Слайд 10)

Модель - это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели проводимого исследования свойства изучаемого объекта, явления или процесса. (Слайд 11)

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а иногда и единственным инструментом исследования.

3. Изучение нового материала

Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов, каждый из которых имеет разнообразные свойства, и при этом объекты взаимодействуют между собой.

Например, планеты Солнечной системы имеют различные свойства (массу, размеры и т.д.) и по закону всемирного тяготения взаимодействуют с Солнцем и друг с другом.

Планеты входят в состав более крупного объекта - Солнечной системы, а Солнечная система - в состав нашей галактики Млечный Путь. Вместе с тем планеты состоят из атомов различных химических элементов, а атомы из элементарных частиц. (Слайд 12)

Можно сделать вывод, что практически каждый объект состоит из других объектов, т.е. представляет собой систему.

Система состоит из объектов, которые называются элементами системы. (Слайд 13)

Важным признаком системы является ее целостное функционирование. Система является не набором отдельных элементов, а совокупностью взаимосвязанных элементов. Например, компьютер является системой, состоящей из различных устройств, при этом устройства связаны между собой и аппаратно (физически подключены друг к другу) и функционально (происходит обмен информацией). (Слайд 14)

Любая система существует в пространстве и во времени. В каждый момент времени система находится в определенном состоянии, которое характеризуется составом элементов, значениями их свойств, величиной и характером взаимодействия между элементами и т.д.

Так, состояние Солнечной системы в любой момент времени характеризуется составом входящих в нее объектов (Солнце, планеты), их свойства (размеры, положение), величиной и характером взаимодействия между собой (силами тяготения).

Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называются статистическими информационными моделями. (слайд 15).

В физике примерами таких моделей являются модели, описывающие простые механизмы, в биологии - модели строения растений и животных, в химии- модели строения молекул и кристаллических решеток. (Слайд 16)

Состояния систем изменяются во времени, т.е. происходят процессы изменения и развития систем. Так, планеты движутся, изменяется их положение относительно Солнца и друг друга, Солнце, как и любая другая звезда, развивается, меняются ее химический состав, излучение и т.д.

Модели, описывающие процессы изменения развития систем, называются динамическими моделями.(слайд 17)

В физике такие модели описывают движение тел, в биологии - развитие организмов или популяции животных, в химии- процессы прохождения химических реакций и т.д.

4. Закрепление

• Может ли объект иметь несколько моделей? Приведите пример.
• Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Пример.
• Образуют ли систему комплектующие компьютера: до сборки? После сборки? После включения компьютера?

5. Практическая работа за компьютером

6. Домашнее задание

• Учебник Н.Д. Угринович: параграф 2.2. 2.3 В тетради ответить на вопросы в конце пар. зарисовать 5 различных моделей одного и того же объекта.