Модели объектов и процессов. Классификация моделей. Информационные модели.

Урок «Модели объектов и процессов.Классификация моделей. Информационные модели». Цель урока:сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания; рассмотреть различные классификации моделей;сформировать у учащихся понятие «информационная модель»; научить учащихся описывать информационные модели. Учащиеся должны знать: основные понятия «модель», «моделирование», «система», «системный анализ», «подсистема», «надсистема», «систематизация», «информационная модель»;виды моделей, их классификацию;какие связи существуют между элементами системы. Учащиеся должны уметь: приводить примеры различных моделей;классифицировать модели по различным признакам;систематизировать объекты;осуществлять системный анализ Модель - это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления. Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом. Назовем несколько причин, по которым прибегают к построению моделей.Ребята, приведите свои примеры указанных оригиналов. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности. (Теория вымирания динозавров, теория гибели Атлантиды, модель «ядерной зимы»…)Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их. (Карта местности, модели живых организмов…)Оригинал либо очень велик, либо очень мал. (Глобус, модель Солнечной системы, модель атома...)Процесс протекает очень быстро или очень медленно. (Модель двигателя внутреннего сгорания, геологические модели…)Исследование объекта может привести к его разрушению. (Модель самолета или автомобиля…) Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений. Моделировать можно:1. Объектыкопии архитектурных сооружений;копии художественных произведений;наглядные пособия;модель атома водорода или солнечной системы;глобус;модель, демонстрирующая одежду;детские игрушки…2. Явлениямодели физических явлений: грозового разряда, магнитных и электрических сил...;геофизические модели: модель селевого потока, модель землетрясения3. Процессымодель развития вселенной;модели экономических процессов;модели экологических процессов…4. Поведениепри выполнении человеком какого-либо действия ему обычно предшествует возникновение в его сознании модели будущего поведения. Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями. Например, рассмотрим объект «человек» с точки зрения различных наук: в механике человек – это материальная точка; в химии – это объект, состоящий из различных химических веществ; в биологии – это система, стремящаяся к самосохранению;… С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Например, в механике различные материальные объекты от песчинки до планеты рассматриваются как материальные точки. Таким образом, совершенно неважно, какие объекты выбираются в качестве моделирующих. Важно лишь то, что с их помощью удается отразить наиболее существенные признаки изучаемого объекта, явления или процесса. Моделирование – это метод научного познания объективного мира с помощью моделей. Детские игрушки, чучела птиц, карты, схемы, макеты, опыты и т.д. Воспроизводят геометрические и физические свойства объекта и всегда имеют реальное воплощение Материальные Карточка школьника, отражающая состояние здоровья ребенка в течение многих лет при воздействии различных факторов Позволяют увидеть изменения состояния объекта во времени Динамические Любое описание объекта на одном из разговорных или формальных языков Нельзя потрогать или увидеть воочию так как они не имеют материальной основы, а строятся только на информации Информационные Обследование учащихся в поликлинике дает картину физического состояния детей на данный момент времени.Расчет прочности и устойчивости к постоянной нагрузке на фундамент, на стены при строительстве зданий. Одномоментный (на данный момент времени) срез информации по объекту Статические Пример Определение Модели Классификация моделей с учетом факторов времени Мысленный образ объекта. Информационная модель в мысленной или разговорной форме. Вербальные Рисунки, тексты, графики, схемы и т.д. Информационная модель, выраженная средствами формального языка. Знаковые Примеры Определение Информационные модели Классификация информационных моделей Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму. Например, мелодия, родившаяся в голове композитора, будет представлена в виде нот на бумаге. Для создания моделей используется огромный спектр инструментов. Если модель имеет материальную природу, то для ее создания используются традиционные инструменты: фотоаппарат, токарный, фрезерный станки, пила, топор, кисть художника, карандаш, линейка и т.д., и, наконец самый совершенный в наши дни инструмент – компьютер. Рисунки, чертежи, графики, тексты, созданные в ручную. Модель, созданная с помощью традиционных инструментов инженера, художника, писателя и др. Некомпьютерные Электронные варианты рисунков, чертежей, текстов, формул, звуков и их создание и редактирование с помощью различного программного обеспечения Модель, реализованная средствами программной среды Компьютерные Примеры Определение Знаковые модели Знаковые модели Система – это целое, состоящее из объектов, взаимосвязанных между собой.Примеры систем: человек, компьютер, дом, дерево, книга, стол, науки, обучение в школе…Системы бывают:Материальные (человек, компьютер, дерево, дом).Нематериальные (человеческий язык, математика).Смешанные (школьная система – здание, оборудование, школьники, учебники / устав школы, расписание, темы уроков) Составные части системы называются элементами или компонентами системы. Каждый такой элемент может в свою очередь является системой. Тогда по отношению к исходной системе ее называют подсистемой, а систему, включающую в себя подсистему как элемент, рассматривают как надсистему. 1 – подсистема по отношению к системе;2 – подсистема по отношению к системе;3 – подсистема по отношению к 4;4 – надсистема по отношению к 3. Система Система «самолет» состоит из объектов «крылья», «хвост», «двигатель», «фюзеляж» и др. Ни один из этих объектов в отдельности не обладает способностью к полетам. Но система «самолет» этим свойством обладает, то есть если собрать все эти части строго определенным способом, то они полетят. Система «компьютер» состоит из подсистем: «оперативная память», «процессор», «системный блок» и т.д., так как оперативную память, процессор, системный блок можно также считать системами (они состоят из элементов). Примеры систем Пример. Системный анализ системы «Системы счисления» Системный анализ Системным анализом называется описание элементов системы и указание их взаимосвязей. Систему можно представить графически – получится структура В повседневной жизни каждый из нас занимается систематизацией – разделяет одежду на зимнюю и летнюю, посуду – на стаканы, тарелки кастрюли…Неоценима систематизация знаний в различных науках. Начало многих наук связано с именем великого древнегреческого ученого Аристотеля, который жил в 4 в. до н.э. Вместе со своими учениками Аристотель проделал колоссальную работу по классификации накопленных знаний, разделил их на несколько частей и дал каждой свое название. Именно тогда на свет появились физика, биология, экономика, логика и другие науки.Математические знания классифицировал Евклид в 3в.до н.э.Живых существ классифицировал Карл Линней (1735 г.).Химические вещества классифицировал Д.И. Менделеев.Звездное небо было разделено на созвездия, причем эта классификация отличается тем, что признаки, по которым были классифицированы звезды, к ним самим не имеют никакого отношения. Задание: А Задание: Б Систематизация Систематизация – это процесс превращения множества объектов в систему. Закрепление изученного № 1. Фронтальное задание (устно)Мысленно представьте квадрат и составьте различные знаковые модели данного объекта.(Подсказка: чертеж, текст, формулы).№ 2 (устно)Для следующих объектов осуществите системный анализ, выделите подсистемы, надсистемы и простые элементы.А) фонтан; Б) журнал; В) завтрак. №3 Попробуйте повторить подвиг вышеназванных знаменитых людей, систематизировав перечисленные факты и определив основание систематизации. А) Подвиг Аристотеля«Жи-ши» - пишется с буквой «и».Амазонка – это река.Тела, тяжелее воды тонут.Прилагательное выражает свойство.Бермудские острова омываются Атлантическим океаном.Разноименные полюса магнита притягиваются, а одноименные – отталкиваются.Высочайшая вершина мира – Эверест.«Мама» - существительное первого склонения.Антарктида покрыта вечным льдом.Для того, чтобы найти время пути, необходимо пройденное расстояние разделить на скорость.Вода закипает при температуре 100˚С.Чем сильнее предмет давит на опору, тем сильнее опора давит на предмет.Столица России – Москва.«Не» с глаголами пишется раздельно.Существительные бывают следующих падежей: именительного, родительного, дательного, винительного, творительного, предложного. Б) Подвиг Карла Линнея. Рожь.Дуб.Репа.Апельсин.Лиственница.Акация.Помидор.Василек.Ель.Крыжовник. 11. Ромашка.12. Арбуз.13. Морковь.14. Овес.15. Персик.16. Кабачок.17. Пихта.18. Кукуруза.19. Лимон.20. Малина. 21. Грейпфрут.22. Яблоня.23. Пшеница.24. Липа.25. Подорожник.26. Ячмень.27. Картофель.28. Береза.29. Тыква.30. Смородина. 31. Можжевельник.32. Огурец.33. Крапива.34. Свекла.35. Сосна.36. Одуванчик.37. Дыня.38. Мандарин.39. Груша.40. Кедр. Домашнее задание: Уровень знания: выучить определение основных терминов и понятий (словарь урока).Уровень понимания: составьте различные по типу модели объектов:Прямая линия;Мягкая игрушка;Человек; Провести системный анализ следующих объектов:Квартира;Сердце;Река.Уровень применения: воспользуйтесь дополнительной литературой и приведите фрагмент систематизации звезд, указав основание систематизации.Творческий уровень: Постройте материальную модель какого-либо объекта. Благодарю за внимание!Автор урока Седова В.И., учитель информатики и ИКТ МБОУ СОШ № 80 г.Краснодара2016 г.