Формализация и моделирование в базовом курсе информатики

Слайд #1

* Яковлева Т.А. Формализация и моделирование в базовом курсе информатики Цели изучения моделирования на разных этапах обучения Требования к результатам обучения Модель содержания обучения в базовом курсе 8-9 кл. Примерная программа изучения темы Методические особенности процесса обучения Яковлева Т.А.

Слайд #2

Почему раздел включен в БКИ ? основной метод любой науки моделирование - это процесс получения новых знаний человек всегда использует модели для получения нового знания решение любой жизненной задачи связано с моделированием моделирование - общий процесс, не зависит от научной области учение, познание - это изучение тех или иных моделей и приемов их использования в практике моделирование и формализация входят в предметную область информатики это фундаментальные идеи информатики ...

Слайд #3

Что важно и существенно для содержания школьного курса информатики Понятие модели (информационной модели) одно из основных в информационной деятельности человека – при работе с информацией мы всегда имеем дело с информационными моделями (текст, рисунок, схема, таблица, алгоритм, программа, база данных – разные виды ИМ) Изучение любых процессов, происходящих в компьютере, невозможно без построения и исследования соответствующей информационной модели Информационное моделирование является не только объектом изучения в информатике, но и важнейшим способом познавательной, учебной и практической деятельности учащихся (деятельностный подход к обучению)

Слайд #4

Содержание В предметной области «Информатика» теоретическая информатика математические и информационные модели вычислительный эксперимент методы представления знаний … средства информатизации средства моделирования объектов, процессов, систем информационные языки и форматы представления данных и знаний, словари, классификаторы, тезаурусы … информационные технологии моделирования управления объектами, процессами, системами … социальная информатика информационная культура личности ...

Слайд #5

Требования к уровню подготовки учащихся (примерная программа по информатике 2004 г. основного общего образования 8-9 класс) уметь Создавать и исследовать информационные объекты Структурировать текст, использовать таблицы и изображения Создавать и использовать различные формы представления информации: формулы, графики, диаграммы, таблицы (в том числе динамические) Создавать рисунки, чертежи, графические представления реального объекта в процессе проектирования использовать в практической деятельности для создания простейших моделей объектов и процессов в виде изображений и чертежей, динамических (электронных) таблиц, программ (в том числе блок-схем) Проведения компьютерных экспериментов с использованием готовых моделей объектов и процессов

Слайд #6

Цели изучения моделирования в старшей школе (примерная программа по информатике и ИТ 2004 г. среднее общее образование 10-11 класс, базовый уровень) Овладение умениями Применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реальных объектов и процессов Выявление взаимосвязей отдельных компонент объекта или процесса Представление этих взаимосвязей на формальном языке (выбор формы представления – формализация) Построение информационной модели (тексты, таблицы, рисунки, схемы, алгоритмы и др.) Оценка адекватности информационной модели Выявление возможности автоматизации моделируемого информационного процесса (возможности его реализации с помощью компьютерных средств) – выбор информационной технологии Приобретения опыта использования ИТ и ИС для: Автоматизации информационной индивидуальной, коллективной, в том числе проектной деятельности в различных учебных предметах

Слайд #7

Различие в целях обучения в основной и старшей школе – базовый уровень Основная школа Знакомство с основами формализации и моделирования. Создание и исследование простейших моделей объектов в виде изображений, схем, таблиц, чертежей, простейших динамических моделей процессов в виде алгоритмов и программ. Старшая школа Знакомство с информационными системами как средством автоматизации моделируемого информационного объекта или процесса. Применение, анализ, преобразование информационных моделей реальных объектов и процессов. Приобретение опыта автоматизации информационной деятельности в различных учебных предметах

Слайд #8

Содержание обучения в основной школе Тема: «Формализация и моделирование» – 8 ч. (примерная программа 2004 г., 8-9 кл. ) Формализация описания реальных объектов и процессов, примеры моделирования объектов и процессов, в том числе – компьютерного. Модели, управляемые компьютером. Виды информационных моделей. Чертежи. Двумерная и трехмерная графика. Диаграммы, планы, карты. Таблица как средство моделирования. Кибернетическая модель управления: управление, обратная связь. Практические работы

Слайд #9

Практические работы (примерная программа 2004 г., 8-9 кл.) Постановка и проведение эксперимента в виртуальной лаборатории. Построение генеалогического дерева семьи Создание схемы и чертежа в системе автоматизированного проектирования Построение и исследование компьютерной модели с использованием системы программирования Построение и исследование компьютерной модели с использованием динамических таблиц Построение и исследование геоинформационной модели в специализированной геоинформационной системе или электронных таблицах

Слайд #10

Программа изучения раздела «Формализация и моделирование» (последовательность и распределение часов) № Тема урока (серии уроков) Количество часов 1. Понятие моделирования и формализации. Примеры и анализ моделей (Практическая работа №2) 1 ч. 2. Виды информационных моделей. Задачи на анализ и разработку информационных моделей (Практическая работа №3) 1 ч. 3. Построение и исследование компьютерных моделей с использованием языка программирования (Практическая работа №4) 3 ч. 4. Компьютерные модели. Основные этапы разработки и исследования компьютерных моделей (использование электронных таблиц) (Практическая работа №5) 3 ч. 5. Практикум (Практические работы №1, 6, Работа с моделями по разным предметам) 4 ч. Итого 12 ч.

Слайд #11

Содержание В школьных учебниках, соответствующих гос. стандартам Семакин И.Е. и др. Информатика и ИКТ. Базовый курс: 9 кл. 2010 г. Глава 2. Информационное моделирование § 6. Что такое моделирование.…………………………..…………...….….36 § 7. Графические информационные модели.……….…………….……40 § 8. Табличные модели………………………………..………….…………..…44 § 9. Информационное моделирование на компьютере..……….…..49 Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ. 9 кл. 2009г. Глава 5. Моделирование и формализация 5.1. Окружающий мир как иерархическая система..…………...…….138 5.2. Моделирование, формализация, визуализация.……………….…142 5.3. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере……………………………………………….………….………….…152 5.4. Построение и исследование физических моделей…....………..154 5.5. Приближенное решение уравнений……………………......….….…157 5.6. Экспертные системы распознавания химических веществ…………………………………………………………………….…….....157 5.7. Информационные модели управления объектами..…..………..161

Слайд #12

Модель знаний Виды моделей Примеры Компьютерные модели Модель Информационные модели Моделирование Формализация Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере Описательная модель Формализо- ванная модель Компьютерная модель Компьютерный эксперимент Анализ результатов и коррекция ?виды деятельности ? ? ?знания ? ? умения ?

Слайд #13

Понятие модели Интегрируем понятие из разных учебников (выписать их!) Модель - это представление объекта, процесса или явления в новой форме (новый объект), сохраняющей существенные свойства объекта в соответствии с целями решения задачи и имеющимся инструментарием исследования Ни один из учебников не дает полного определения - нужно ли требовать от учеников его заучивания? Нужны ЗАДАЧИ !

Слайд #14

Освоение основных понятий информационного моделирования в процессе решения задач: (типы задач) 1. Дана информационная модель объекта; научиться её понимать, делать выводы, использовать для решения задач. С какой целью создается это представление? Какие свойства объекта отражает эта модель? Для решения каких задач может быть использована? А какие другие виды представлений объекта возможны? … !!! Подобрать задачи из разных учебников!

Слайд #15

Освоение основных понятий информационного моделирования в процессе решения задач: (типы задач) 2. Дано множество несистематизированных данных об объекте (системе, процессе); систематизировать и, таким образом, получить информационную модель. С какой целью создается это представление? Какие существенные свойства должна отражать модель? Для решения каких задач будет использована? Какие виды представления модели возможны? Можно ли автоматизировать модель для решения задач? … !!! Подобрать задачи из разных учебников!

Слайд #16

Освоение основных понятий информационного моделирования в процессе решения задач: (типы задач) 3. Дан реальный объект (процесс, система); получить информационную модель Решением задач этого типа занимаются специалисты в соответствующих предметных областях (в технике, экономике, математике, физике, биологии, общественных науках и др.) Это может быть предметом рассмотрения в элективных курсах в старшей школе В базовом курсе – построение простейших моделей объектов и процессов !!! Подобрать задачи из разных учебников!

Слайд #17

Виды моделей - обобщаем из учебников Модели Натурные Информационные Вербальные (примеры) Графические (примеры) Табличные (примеры) Математические (примеры)

Слайд #18

Информационные модели в курсе информатики

Слайд #19

Слайд #20

Распределение содержания по отдельным разделам курса представление информации ? ? алгоритмы и исполнители ? ? программирование ? ? моделирование и формализация информационные технологии ? ?

Слайд #21

Основные виды деятельности (Анализ, классификация, структурирование, синтез – общеучебные ) Специальные, предметные: Работа с описательными моделями и перевод их в табличную и графическую формы Рассмотрение информационного объекта как системы, выделение существенных свойств и связей с целью создания описательной модели и последующей формализации модели Выявление типов информационных моделей Создание простейших информационных моделей объекта в виде текста, изображений, схем, таблиц, чертежей Построение различных моделей одного и того же информационного объекта Проектирование динамических моделей (моделей действий, алгоритмов) в виде блок-схем и формализованной записи, в том числе на одном из языков программирования Проведение компьютерного эксперимента с готовой моделью какого-либо объекта или процесса …

Слайд #22

Выводы: с классификационными, лингвистическими и графическими моделями учащиеся знакомятся в процессе обучения различным предметам с начальной школы; с динамическими - на уроках физики и химии, с математическими - на уроках математики практически с первых тем учащиеся работают с информационными моделями - линия информационного моделирования является сквозной, системообразующей линией курса Основные задачи специального раздела «Моделирование и формализация» в базовом курсе информатики в 8-9 кл. - обобщить имеющиеся сведения, ввести основные понятия информационного моделирования, научить строить и исследовать информационные модели, используя объектно-ориентированный подход, подготовить к восприятию понятия «информационная система» освоение технологии информационного моделирования происходит в процессе изучения программирования, работы в электронных таблицах, в специализированных компьютерных лабораториях и в процессе знакомства с информационными технологиями и системами

Слайд #23

Итог Понятие информационной модели придает курсу информатики широкий спектр межпредметных связей, формирование которых и является одной из основных задач этого курса в основной школе Деятельность по построению информационной модели – информационное моделирование – является обобщенным видом деятельности и способствует формированию универсальных учебных действий и метапредметных образовательных результатов

Слайд #24

Тест по теме лекции «Формализация и моделирование в базовом курсе информатики» (ответы отправлять по адресу [email protected] имя файла: тест3 фамилия.doc тема: 4 курс филиал Ачинск) Приведите три высказывания, подтверждающие утверждение «Линия моделирования и формализации является системообразующей линией курса информатики» Какие этапы информационной технологии решения задач на компьютере могут представлять отдельные задания по освоению информационного моделирования Выделите общеучебные умения, формируемые у учащихся в процессе изучения линии «Формализация и моделирование» Предложите виды информационной деятельности по освоению понятия «информационная модель»

Слайд #25