Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Методика изучения темы «Формализация и моделирование»




В обязательном минимуме содержания образования по информатике присутствует линия «Моделирование и формализация». Содержание этой линии определено перечнем понятий: моделирование как метод познания; формализация; материальные и информационные модели; информационное моделирование; основные типы информационных моделей. Линия моделирования является теоретической основой базового курса информатики. СУБД, табличные процессоры, следует рассмат­ривать как инструменты для работы с информационными моделями. Алгоритмизация и программирование имеют прямое отношение к моделированию. Линия моделирования является сквозной для многих разделов базового курса. Методика информационного моделирования связана с вопросами системологии, системного анализа. Степень глубины изучения этих вопросов существенно зависит от уровня подготовленности школьников. Поэтому раскрытие понятий должно опираться на простые, доступные ученикам примеры. Линия формализации и моделирования выполняет в базовом курсе информатики важную педагогическую задачу: развитие системного мышления учащихся

Выделяют три типа задач из области информационного моделирования по возрастанию степени сложности:

1) дана информационная модель объекта; научиться ее понимать, делать выводы, использовать для решения задач;

2) дано множество несистематизированных данных о реальном объекте (системе, процессе); систематизировать их и, таким образом, получить информационную модель;

3) дан реальный объект (процесс, система); получить его информационную модель.

В рамках школьного курса информатики информационное моде­лирование может быть предметом профильного курса, смежного с другими школьными дисциплинами: физикой, биологией, экономикой и др. Базовый курс информатики дает начальные понятия о моделировании, систематизации данных, знакомит с компьютерными технологиями, применяемыми для информационного моделирования.

Изложение материала по теме «Формализация и моделирование» удобно проиллюстрировать с использованием следующей логико-структурной схемы.

Цели изучения темы в базовом курсе информатики: Ввести понятие модели. Познакомить учащихся с основными типами информационных моделей. Рассмотреть различные варианты использования таблиц для представления информации. В углуб­ленном варианте познакомить детей с понятиями «система», «структура», «граф», дать представление объектно-информационном типе моделей.

Изучаемые вопросы

• Модели натурные и информационные.

• Типы информационных моделей.

• Графические информационные модели.

• Таблицы типа «объект—свойство» и «объект—объект ».

• Двоичные матрицы.

• Системы и структуры.

•Графы.

•Начала системологии.

•Объектно-информационные модели.

Тема рассматривается на трех уровнях изучения: первый - минимальный, второй - дополненный, третий - углубленный.

Первый уровень. Минимальный уровень содержания темы «Введение в информационное моделирование». Разговор с учениками по данной теме можно вести в форме беседы. Термин «модель» большинству из них знаком. Попросив учеников привести примеры каких-нибудь известных им моделей, можно услышать: «модель автомобиля», «модель самолета» и другие технические примеры. Технические модели не являются предметом изучения информатики, все же стоит остановиться на их обсуждении. Ин­форматика занимается информационными моделями. Однако между понятиями материальной (натурной) и информационной модели есть аналогии. Обсудив на материальных моделях некоторые общие свойства моделей, затем их можно будет перенести на модели информационные. Следует отметить, что модель не повторяет всех свойств реального объекта, а лишь только те, которые требуются для ее будущего применения. Важнейшим понятием в моделировании является понятие цели. Цель моделирования - это назначение будущей модели. Закрепив в сознании учеников понимание смысла цепочки «объект моделирования - цель моделирования - модель», можно перейти к разговору об информационных моделях. Информационная модель - это описание объекта моделирования. Информация может быть представлена в разных формах, поэтому существуют различные формы информационных моделей. В их числе: словесные, или вербальные, графические, математические, табличные, алгоритмические модели, имитационные модели. Нужно сказать, что построение информационной модели, должно быть связано с целью моделирования. Процесс выделения существенных для моделирования свойств объекта, связей между ними с целью их описания называется системным анализом. В минимальном содержании данной темы, сущность системного анализа практически не раскрывается.

Форма информационной модели также зависит от цели ее создания. Формализация - это замена реального объекта или процесса его формальным описанием, то есть его информационной моделью.

Умение представлять данные в табличной форме - очень полезный общеметодический навык. Практически все школьные предметы используют таблицы, но никакой из них не учит школьников строить таблицы. Приведение данных к табличной форме является одним из приемов систематизации информации. Описываются два типа таблиц: таблицы типа «объект-свойство» и «объект-объект».

Двоичные матрицы используются в тех случаях, когда нужно отразить наличие или отсутствие связей между отдельными элементами некоторой системы.

Второй уровень.Дополнительный материал для изучения темы «Введение в информационное моделирование» содержится в разделе 6.1 «Информационные модели на графах». Здесь обсуждаются понятия: «система», «структура», «граф», «деревья», «сети». Под системой понимается любой объект, состояний из множества взаимосвязанных частей и существующий как единое целое. В информатике понятие «система» употребляется достаточно часто. Совокупность взаимосвязанных данных, предназначенных для обработки на компьютере - система данных. Совокупность взаимосвязанных программ определенного назначения - программные системы (ОС, системы про­граммирования, пакеты прикладных программ и др.). Информационные системы - одно из важнейших приложений компьютерных технологий.

Основным методическим принципом информационного моделирования является системный подход, согласно которому всякий объект моделирования рассматривается как система. Из всего множества элементов, свойств и связей выделяются лишь те, которые являются существенными для целей моделирования. В этом и заключается сущность системного анализа. Задача системного анализа, который проводит исследователь - упорядочить свои представления об изучаемом объекте для того, чтобы в дальнейшем отразить их в информационной модели. Важной характеристикой всякой системы является структура. Структура - это определенный порядок объединения элементов, составляющих систему.

Наиболее удобным и наглядным способом представления структуры систем являются графы. Описываются основные правила представления графов, вводятся понятия «вершина», «дуга» «ребро», «ориентированный граф», «дерево», «сеть». Важной разновидностью графов являются деревья. Дерево - это графическое представление иерархической структуры системы. Это системы, между элементами которых установлены отношения подчиненности или вхождения друг в друга: системы власти, административные системы, системы классификации в природе и др. Ученики уже знакомы с понятием дерева применительно к системе файлов на дисках компьютера. Многим из них известен смысл понятия «родословное дерево».

В качестве дополнительного материала для работы с таблицами следует использовать раздел «Табличные информационные модели» из задачника-практикума. В этом разделе достаточно подробно описывается методика построения таблиц различных типов.

Второй уровень изучения темы «Введение в информационное моделирование» более подробно раскрывает суть системного анализа, знакомит учащихся с таким важным инструментом формализации, как графы, дает начальные представления об объектно-информационном моделировании.

Третий уровень.Содержание данного уровня позволяет реализовать на уроках следующий перечень дидактических целей:

• Научить учеников рассматривать окружающие объекты как системы взаимосвязанных элементов, осознавать, в чем проявляется системный эффект в результате объединения отдельных элементов в единое целое.

•Раскрыть смысл модели «черного ящика». Этот подход характерен для кибернетики и применяется в тех случаях, когда внутреннее устройство системы не раскрывается, а система рассматривается лишь с точки зрения ее взаимодействия с окружающей средой.

•Дать детям представление о некоторых методах системного анализа, в частности декомпозиции классификации.

• Научить учеников читать информационные модели, представленные в виде графов, и строить граф-модели.

•Научить учеников разбираться в различных типах таблиц, подбирать наиболее подходящий тип таблицы для организации данных, грамотно оформлять таблицы.

На практических занятиях следует рассмотреть практические задания следующего плана: имеется множество несистематизированных данных, приведенных в вербальной форме. Задача заключается в том, чтобы систематизировать эту информацию, перейдя к другой форме ее представления: таблице или графу. От исследователя требуется умение классифицировать данные по некоторым признакам, отражать иерархические связи и пр.







Дата добавления: 2015-04-19; просмотров: 1930. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2019 год . (0.003 сек.) русская версия | украинская версия