Разработка урока «Модели. Виды моделей и их назначение»

УрокДата_______
Тема: Модели и виды моделей. Цель урока:
сформировать понятие "модель", изучить основные виды моделей и их назначение. Задачи урока:
Образовательные:
познакомить учащихся с основными понятиями по данной теме;
показать существование множества моделей одного и того же объекта;
определить роль моделей в деятельности человека. Развивающие:
развивать у учащихся умения сопоставлять, анализировать, выделять главное, существенное, обобщать, формулировать выводы;
развивать у учащихся познавательный интерес и творческие способности. Воспитательные:
-формировать коммуникативные компетенции учащихся через работу в группах, воспитания уважения друг к другу, умения слушать; -воспитание информационной культуры. Изучив тему урока, учащиеся должны:
знать основные понятия: модель, объект моделирования, субъект моделирования, моделирование, основные виды моделей (материальные и информационные);
знать о существовании множества моделей для одного и того же объекта;
приводить примеры моделирования. Возраст учащихся: IX класс.
Место урока в учебном плане: данный урок является первым при изучении темы
"Моделирование и формализация".
Форма проведения урока: беседа, работа в группах.
Средства обучения:
технические:
компьютер;
-мультимедийный проектор;
экран; программные:
презентация, созданная средствами программы Microsoft PowerPoint (Презентация);
кроссворд, созданный средствами Microsoft Excel (Приложение 4);
-три варианта тестов, созданных средствами Microsoft Excel (Приложение 5, Приложение б,
Приложение 7)
наглядные:
игрушечные модели (танк, самолет, солдатик, кукла); раздаточные материалы:
комплект карточек (существенные свойства объекта) (Приложение 1);
карточки (Приложение 2);
краткий конспект-кластер урока (Приложение 3).
План урока:
Организационный момент Актуализация знаний Изучение нового материала.
Организация учебной деятельности по формированию усвоения понятия "модель" Формирование у учащихся представления о видах моделей Закрепление полученных знаний.
Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания. - 2 мин.
Ход урока
I. Организационный момент. Сегодняшний урок мне хочется начать с небольшого исторического вступления: В 1870г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец "Кэптен". Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль и все находящиеся на нем люди. Это было совершенно неожиданно для всех, кроме английского ученого-кораблестроителя В.Рида, который предварительно провел исследования, создав модель броненосца, и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему, как казалось тогда, несерьезные опыты с "игрушкой", не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...
Тема урока, как вы уже догадались, - "Модели. Виды моделей и их назначение". (Слайд 1) Исходя из темы урока, сформулируйте задачи нашей деятельности.
(Ученики предлагают: 1) понять, что такое модель; 2) узнать, какие они бывают; 3) узнать, в чем заключается их значение, роль.) Итак, задачи урока: (Слайд 2) Изучить понятие "модель". Рассмотреть основные виды моделей.
Определить назначение и значение моделей в деятельности человека.
Перед вами лежит конспект урока (Приложение 3), который вы будете заполнять по ходу
нашей деятельности и, который поможет вам, в дальнейшем, при выполнении задания в
классе и домашнего задания.
//. Актуализация знаний.
С понятием "модель" мы сталкиваемся с детства. (Демонстрируются игрушечный танк, самолет, солдатик, кукла). Играя с этими предметами, вы представляли, что это настоящая боевая техника, настоящие солдаты, настоящий человечек. На самом деле это всего лишь модели реально существующих объектов. Сейчас прозвучали два новых слова: объект и модель. (Слайд 3). Нам предстоит выяснить смысл этих понятий в процессе совместной работы.
///. Объяснение нового материала.
Сейчас я продемонстрирую вам разное представление одного и того же объекта, а вы должны
догадаться, о чем идет речь. (Слайд 4-9)
Речь идет об объекте "вода".
Какие еще можно придумать модели воды?
Какова же связь двух понятий объект и модель? (Слайд 10) Вспомогательные вопросы: Модель и объект одинаковы? Какой математический знак можно между этими понятиями поставить?). Модель может отображать внешний вид объекта, структуру, поведение. Итак, модель подобна объекту. Мы можем сказать, что модель - это некоторое упрощенное подобие реального объекта.
Укажите, в чем заключается подобие следующих объектов и их моделей: (Слайд 11)
а)костюм, эскиз костюма, выкройка;
б)дом, план дома, макет дома;
в)человек, кукла, портрет человека;
г)текст сочинения, план сочинения?
Я думало, что вы без труда приведете примеры моделей, которые рассматривались вами на других уроках.
(Географические: глобус - модель Земного шара, карта - модель поверхности земной коры, модель строения земной коры и т.д.; (Слайд 12)
Биологические: скелет человека - модель человека, модель сердца и других органов, модель цветка, модель ДНК и т.д.; (Слайд 13)
Химические: кристаллическая решетка, модель строения молекулы, модель строения атома, и даже химическая формула - это тоже модель строения молекулы данного вещества, и т.д.; (Слайд 14)
Физические: модель вращения Земли вокруг Солнца, модель двигателя внутреннего сгорания, схема электрической цепи и т.д.; (Слайд 15)
Математические: модель многоугольников, и даже график функции, чертеж, математическая формула являются моделями...(Например, для объекта "прямоугольный треугольник" формула с2=а2+Ь2 - математическая модель отношений между длинами гипотенузы и катетов). (Слайд 16)
Как вы думаете, а можно ли создать модель явления или процесса, поведения? Человеческое общество также можно представить моделями. Например, изучая на уроках истории общинно-родовые отношения, вы представляли их в виде схем. Одна из возможных моделей отражает единоличное управление вождя племенем (Слайд 17). Другая модель описывает ситуацию, когда племенем управляет совет старейшин, подчиняющийся вождю. А кто может привести примеры моделей явлений или процессов? Примеры.
Уравнения химических реакций представляют собой модели процессов взаимодействия веществ.
Физики-экспериментаторы в лабораторных условиях моделируют процессы, происходящие в океане, в недрах Земли, такие, как ядерный взрыв, невесомость.
Чтобы измерить нагрузки на корпус самолета и исследовать его прочность, конструкторы авиационной техники воспроизводят условия полета самолета с помощью аэродинамической трубы.
Вспомним о вступлении сегодняшнего урока: уменьшенная и упрощенная модель корабля,
помещенная в специальную среду, позволяет изучить его поведение при качке.
Так что же может являться объектом для создания модели? (Объект - это предмет, явление,
процесс, на что обращена познавательная деятельность ). (Слайд 18)
Вернемся к объекту вода. (Слайд 19)
Какой вывод можно сделать, проанализировав данный слайд?
Один объект может иметь несколько моделей, которые представлены в разной форме: в виде текста, схемы, рисунка, структуры, формулы и т.д. Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Приведите примеры.
Пример. В механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.
Итак, один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. (Слайд 20)
Как вы думаете, отчего зависит форма представления объекта? (От решаемой задачи, цели создания модели (моделирования)). А кто же будет эту задачу, цель ставить? Субъект моделирования - человек, который создает модели объектов. Рассуждая, мы получили схему моделирования. На протяжении всего урока мы применяли слово "моделирование". Что же будем понимать под словом моделирования? (Моделирование - процесс создания моделей объекта с целью их исследования). (Слайд 21) Каждый объект имеет много различных свойств.
Но ведь модель - это упрощенное подобие объекта. Какие же свойства являются существенными? (Это зависит от цели создания модели, от человека, создающего модель -субъекта).
Рассмотрим модели объекта "цветок". (Слайд 22) Если оценить цветок сточки зрения биолога, то для него важны такие свойства объекта, как строение корневой системы и стебля, форма и расположение листьев, строение соцветия, способ опыления, среда обитания. Изучив эти свойства, биолог отнесет к определенному виду и представит модель данного объекта в виде схемы, описания, рисунка.
Для художника важны свойства, характеризующие внешний вид растения, которое он собирается нарисовать. Модель - картина.
Медика будет интересовать химический состав растения, чтобы определить возможность его использования в лечебных целях. Модель в данном случае - набор химических формул. Предположим, что перед нами поставлена задача - создать модель самолета. (Слайд 23) Работа в группах. Вы будете разными субъектами. Задача групп - назвать существенные свойства самолета для их субъекта. (Раздаются 4 карточки [4] Приложение 1)
После обсуждения в группах выступает один представитель. (Слайд 24) Карточка №1. Мальчик, запускающий бумажный самолетик. Модель: бумажный самолетик.
Существенные свойства объекта: крылья, корпус, их взаимное расположение, умение летать. Карточка №2.Кассир по продаже авиабилетов. Модель: план посадочных мест самолета.
Существенные свойства объекта: расположение рядов кресел, количество кресел в ряду, стоимость билета для каждого места, наличие свободных мест. Карточка №3. Авиадиспетчер. Модель: светящаяся точка на экране.
Существенные свойства объекта: скорость и высота полета, направление и вид движения (взлет, посадка, разворот), взаиморасположение с другими самолетами, находящимися в контролируемом районе.
Карточка №4Технолог цеха, где происходит сборка самолета.
Модель: конструкторские чертежи, технологическая карта сборки, перечень деталей. Существенные свойства объекта: наименование и количество деталей, порядок и способ их соединения, требования к квалификации специалистов, необходимое оборудование для обеспечения заданной надежности соединения.
Каждая группа попыталась определить существенные признаки и модель. А почему у каждой группы получились различные?
Уточним определение модели с учетом рассмотренных примеров и дополним его. Запишите определение в конспект. Модель-это некоторое упрощенное подобие реального объекта, которое отражает существенные стороны объекта, в зависимости от цели моделирования. (Слайд 25)
Все модели можно по форме их представления разбить на 2 большие группы: материальные (предметные) и информационные. (Слайд 26) Материальные (или предметные) могут отражать:
внешние свойства объектов;
внутреннее устройство объектов;
суть процессов и явлений.
Какие модели можно отнести к материальным? (игрушки, модель двигателя внутреннего сгорания, модель цветка и т.д.) т.е. те модели, которые воспроизводят существенные особенности модели в материальном виде.
Материальные модели - это уменьшенные или увеличенные копии, в виде муляжей, макетов, эталонов).
Информационные модели - это его описание.
С помощью чего можно описать?
Образные информационные модели (рисунки, фотографии, чертежи, планы, карты, схемы, графики и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.)
Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем):
словесные описания;
-математические (представлены математическими формулами и уравнениями);
специальные (представлены на специальных языках - ноты, химические формулы и т.д.);
алгоритмические (описывают последовательность действий в виде пошагового описания, блок-схемы, программы и т.д.)
Определите к какому виду относятся следующие модели (материальному или информационному)? (Учащимся раздаются карточки Приложение 2). (Слайд 27) (Результат выполнения: материальные модели - №№ 2, 5, 6,8. Информационные - №№ 1,3,4,7,9.10,11.
А как вы думаете: какой вид моделей - материальный или информационный наиболее удобен для хранения, анализа и обработки? (Информационный). Более подробно об этих моделях мы поговорим на следующих уроках.
Закрепление.
Учащиеся выполняют на компьютерах кроссворд (Приложение 4) и тест (Приложение 5, Приложение 6, Приложение 7).
Подведение итогов урока. Постановка домашнего задания. (Слайд 28)
Задание!. Объект моделирования - дом. Какие свойства этого объекта будут существенными для:
а)архитектора, составляющего план дома;
б)строителя, определяющего перечень материалов, необходимых для строительства;
в)художника, рисующего пейзаж, частью которого является дом?
Задание 2. Изучив материал учебника, дополнительную литературу, используя ресурсы Интернета написать эссе "Зачем человеку множество моделей?"
Литература, использованная при подготовке к уроку:
Семакин И.Г. Информатика. Базовый курс. 7-9 классы/ И.Г. Семакин, Л.А. Залогова, СВ. Русаков, Л.В. Щестакова. - 2-е изд.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 390с: ил. Информатика. 7-9 класс. Базовый курс. Теория/ Под ред. Н.В. Макаровой.- СПб.: Питер, 2004.-368 с: ил.
Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов/ Н.Д. Угринович.- 2-е изд. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 511с: ил. Хмелькова О.П. Урок в X классе на тему "Модели и процесс их создания"//Информатика и образование, 2006, -№6 - С.13-19.
Кузнецов А.А., Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Избранные главы учебника для VIII класса общеобразовательной школы.//Информатика и образование, 2006,-№12.- С.38-52; 2007, № 1,- С.31-47; 2007, №2, - С.52-58.