Эффективные приемы развития у учеников умения моделировать

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа №6

п. Передового ИГО СК

Подготовтла учитель информатики

Гузева Т.Г.

п. Передовой. 2020г.

Моделирование используется многие столетия и давно является мощным инструментом науки и техники. Сегодня моделирование в подавляющем большинстве случаев — это компьютерное моделирование.

Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги —это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям. Умение моделировать очень важны человеку в жизни с малых лет. Они помогут разумно планировать свой распорядок дня, учебу, труд, выбирать оптимальные варианты при наличии выбора, разрешать удачно различные жизненные ситуации.

Модель — это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для конкретного исследования типичные его черты. [1]

Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей (обмен информационными, компьютерными моделями и программами), осмысления и познания явлений окружающего мира (компьютерные модели солнечной системы, атома и т. п.), обучения и тренировки (тренажеры), оптимизации (подбор параметров). Появление компьютерного моделирования неразрывно связано с появлением компьютеров. Компьютерное моделирование является одним из самых сложных разделов в школьном курсе информатики.

Содержательно-структурный компонент «Моделирование и формализация» — на данном этапе важнейшая составляющая в области исследуемой дисциплины, она постоянно усовершенствуется, поэтому исследование методологии ее изучения еще не окончены.

В результате изучения компьютерного моделирования ученики должны:

продемонстрировать, что моделирование в любой области знаний имеет схожие черты, зачастую для различных процессов удается получить очень близкие модели;

выделить преимущества и недостатки компьютерного эксперимента по сравнению с экспериментом натурным;

показать, что и абстрактная модель, и компьютер представляют возможность познавать окружающий мир, управлять им в интересах человека. [7]

В имеющейся научно-методологической литературе используются разнообразные, совершенно отличные друг от друга, понятия и разделения по группам моделей. Также можно встретить разнообразные подходы в исследовании этой области информатики. Изучая явления и предметы с помощью компьютерного, численного, имитационного и математического моделирования, ученикам проще представлять с помощью задач самые разнообразные области человеческой деятельности. С помощью алгоритмов, моделирова-ние позволяет выполнять вычислительные эксперименты [4].

На сегдняшний день самым доступным и эффективным приемам моделирования относится компьютерное моделирование. В чем же его преимущество по сравнению с натурным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не достижимую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощён-ной модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах.

Ранее на уроках информатики решались просто задачи по программированию на языках Basic и Pascal. Некоторым ученикам это было неинтересно, так как они не видели практическое применение результатов решения данной задачи. В современных условиях, когда на программировании по стандартам выделяется достаточно малое количество времени, раздел моделирование приобретает большую значимость, так как ученики не только учатся программировать, но и самостоятельно ставить задачу, находить математические модели и области использования результатов решения задачи.

Раздел «Моделирование и формализация» содержится в обязательном минимуме содержания образования в общеобразовательных учреждениях. Во многих школьных учебниках используется понятие информационная модель, что само по себе абстрактное понятие. Информационная модель — набор величин и (или) изображений, содержащих необходимую информацию об исследуемых объектах или процессах. [5]

Воплощение моделей производят в различных программных обеспечениях таких как «КУМИР», Pascal, в табличных средах и базах данных (Excel, Access, статистические пакеты), в специально предназначенных математических платформах (Mathcad,Mathemat-ica, Matlab, Maple). Помимо вышеперечисленных сред, используются так же и среды для моделирования трехмерной графики, такие как 123D-редакторMicrosoft и Компас.

В качестве примера предлагаюсобственные наработки и наблюдения в ходе преподавания темы «Моделирование и формализация» в курсе информатики. Уроки в этом разделе направлены в основном на формирование теоретических понятий. [6] Большинство последующих разделов базового курса имеют прямое отношение к моделированию, в том числе и темы, относящиеся к технологической линии курса. Изучавшиеся ранее текстовые и графические редакторы, программное обеспечение телекоммуникаций можно отнести к средствам, предназначенным для рутинной работы с информацией: позволяющим набрать текст, построить чертеж, передать или принять информацию по сети. Програм-мные средства информационных технологий, которые предстоит изучать дальше — СУБД, табличные процессоры, следует рассматривать как инструменты для работы с информационными моделями. Алгоритмизация и программирование также имеют прямое отношение к моделированию. Следовательно, линия моделирования является сквозной для многих разделов базового курса.

Опыт подтверждает общую линию моделирования в школьном курсе для многих учителей, но существует опыт других педагогов, которые большую направленность делают на практическую составляющую.

Даже компьютерная среда КУМИР с достаточно приметивными исполнителями дает возможность в полном объеме сосздавать графические модели различного уровня сложности посредством программирования на алгоритмическом языке.

Раньше мы могли позволить создавать модели объектов и явлений с помощью среды программирования Scratch – простого и эффективного языка, знакомящего с основными понятиями, необходимыми, чтобы программировать на других языках. Для обучения не требовалась никакая специальная подготовка. Дети создавали собственные анимационные интерактивные истории, мультики, игры своими руками, а не использовали готовые решения. В процессе создания мультимедийных проектов дети становятся не просто активными пользователями IT-технологий, а их создателями.

На своих уроках в разделе алгоритмизация я предлагаю целый блок задач смоделированных на компьютере: Задачи на перевозку козы, капусты, волка, на перевозку солдат и купцов с разбойниками. Задачи на переливание. На перекладывание блинов в ханойской башне. Для создания этих приложений использовалась среда программирования Lazarus. Данные приложения позволяют ученикам строить собственные модели информационных процессов, стимулируя их на поиск максимально рациональных решений, и сподвигая их на создание собственных компьютерных моделей.

Программа Lazarus является достаточно сложной для изучения в средней школе, так как надо знать основы языка Pascal, и поэтому может изучаться только в старшихклассах. Поэтому старшеклассники вполне могут создать подобную программу в курсе моделирования.

В этом году мои ученики стали посещать центр молодежных инновационных технологий «Орбита». Где на свободно распространяемом редакторе 123Dgrafik разрабатывают 3Д модели (именные брелкт, сложные снежинки, ладони собственных рук), воплощая их в реальность на 3Д принтере. Я сочла эти занятия необходимыми, так как на сегодняшний день уроки информатики в 5-6 классах нашей школы упразднены, что разрушило принципы приемственности изучения предмета, и этот шаг частично восполняет утраченное в изучении моделирования.

Данный опыт показывает, что хотя при создании данных моделей не используется математическое моделирование, но результат выполнения модели повышает мотивацию обучения и развивает абстрактное мышление, расширяет кругозор в области информатики, формирует навыки самостоятельного освоения новых программных средств.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: не следует считать, что тема моделирования носит чисто теоретический характер и автономна от всех других тем.

Анализируя различные программы по компьютерному моделированию и различные учебники, учитель может сам выбрать наиболее приемлемую для него как учебную программу, так и среды моделирования.

Хотелось заметить, что на уроках информатики, по нашему мнению, должны присутствовать модели, созданные детьми как на языках программирования, так и в таких прикладных средах, как Excel(модель лягушки), графические редакторы и в средах для 3D моделирования (123Д графика и Компас). Наличие других тем в учебной программе: таких как стохастические модели, модели, созданные с помощью графов, деревья, могут быть выбраны в классах с физико-математической направленностью.

Литература:

1. «Модель. Моделирование. Роль моделирования в научных и практических исследованиях. Типы моделей. Компьютерное моделирование. Построение компьютерной модели» //. URL:http://pandia.ru/text/79/428/42197.phphttps://studopedia.ru/18_52832_kompyuternoe-modelirovanie.html

2. Гусева Е. Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб. практикум / Е. Н. Гусева. —Магнитогорск: МаГУ, 2008. — 100 с.

3. Моделирование. Компьютерные модели //. URL: http://gigabaza.ru/doc/77430.html

4. Переливашка_8_12 //. URL:https://www.prodlenka.org/metodicheskie-azrabotki/srednjaja-shkola/informatika/57478‑perelivashka_8_12.html

5. Проектная работа по информатике «3 D моделирование. Моя родная школа» //. URL:https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2014/01/30/proektnaya-rabota-po-informatike-3‑d-modelirovanie-moya-rodnaya-shkola

6. «Изучение темы «Моделирование и формализация» в курсе информатики 8‑го класса» //. URL: http://открытыйурок.рф/статьи/528516/

7. М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хенер Методика преподавания информатики //.URL: https://traditio.wiki/files/3/39/UDC.pdf

8.“МОЛОДОЙУЧЕНЫЙ” . # 44 (178) . November 2017 Education

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/415906-jeffektivnye-priemy-razvitija-u-uchenikov-ume