МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ И ДИСКРЕТНОЙ МАТЕМАТИКИ
Купина Лариса Викторовна
студентка 5 курса специальность «Информатика»
математического факультета
Линия «Формализация и моделирование» учебного курса «Информатика»
Курсовая
Научный руководитель:
Гришаева Алевтина Петровна
Новосибирск 2004
| 1. Содержание |
| 2. Введение |
| 3. Содержание линии «Моделирование и формализация» |
| 4. Подходы к раскрытию понятий «информационная модель», «информационное моделирование» |
| 4.1. Методические рекомендации по изложению теоретического материала . |
| 5. Информационное моделирование и электронные таблицы |
| 5.1. Подходы к раскрытию понятий «информационная модель», «информационное моделирование». |
| 5.2. Табличные информационные модели. |
| 5.3. Элементы системного анализа в курсе информатики |
| 5.4. Линия моделирования и базы данных |
| 5.5. Проектирование баз данных |
| 5.6. Информационное моделирование и электронные таблицы |
| 5.7. Моделирование знаний в курсе информатики |
| 6. Требования к знаниям и умениям учащихся по линии формализации и моделирования |
| 7. Примерное содержание и планирование линии «Формализация и моделирование» в базовом курсе средней школы по учебнику Макаровой Н.В. «информатика 7 – 9 кл.» |
| 8. Урок по изучению понятия модели |
| 9. Заключение |
| 10. схема1 «Содержательная структура линии формализация и моделирование») |
| 11. Список использованной литературы. |
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время информатика и информационные технологии мощным потоком влились в нашу жизнь. Трудно назвать другую область человеческой деятельности, которая развивалась бы так стремительно и порождала такое разнообразие проблем, как информатизация и компьютеризация общества.
История развития информационных технологий характеризуется быстрым изменением концептуальных представлений, технических средств, методов и сфер применения. В современном мире весьма актуальным для большинства людей стало умение пользоваться информационными технологиями. Проникновение ПК во все сферы жизни общества убеждает в том, что культура общения с ПК становится частью общей культуры человека – термины «Word», «Excel», «Internet» стали такими же обыденными, как «телефон», «телеграф», «телевизор». Но далеко не все понимают разницу между простым «нажиманием клавиш» и целенаправленной работой на компьютере, умением четко поставить задачу, и правильно подойдя к ее решению, используя программные средства (наиболее подходящие) прийти к ожидаемому результату.
Курс информатики был введен в школу как средство обеспечения компьютерной грамотности учащихся, подготовки школьников к практической деятельности, к труду в информационном обществе.
Важной содержательной линией в курсе информатике является линия «Формализация и моделирование».
Перед учителем информатики стоят различные цели. Одной из них является развитие логического и алгоритмического мышления школьников. Правильный подход к преподаванию линии «Формализация и моделирование» позволит оказать существенное влияние на общее развитие и формирование мировоззрения учащихся, а также решить многие задачи в полном их объеме.
Уроки, ориентированные на моделирование, должны выполнять развивающую, общеобразовательную функцию, поскольку при их изучении учащиеся продолжают знакомство еще с одним методом познания окружающей действительности – методом компьютерного моделирования.
В своей работе :
- попытаюсь отобразить наиболее существенные стороны линии «Формализация и моделирование»;
- представлю разработку урока по изучению понятия «модель» на примере математической модели;
- представлю изложение темы «Введение в информационное моделирование» и др.
Содержание линии «Моделирование и формализация»
В обязательном минимуме содержания образования по информатике присутствует линия «Моделирование и формализация» Содержание этой линии определено следующим перечнем понятий:
- моделирование как метод познания,
- формализация,
- материальные и информационные модели,
- информационное моделирование,
- основные типы информационных моделей.
Линия моделирования, наряду с линией информации и информационных процессов, является теоретической основой базового курса информатики. Дальнейшее развитие общеобразовательного курса информатики должно быть связано, прежде всего, с углублением этих содержательных линий.
Содержательная структура линии формализации и моделирования представлена на схеме1. ( схема1 )
Подходы к раскрытию понятий «информационная модель», «информационное моделирование»
Подходы к раскрытию темы в учебной литературе на примере учебника Макаровой Н.В. «Информатика 7-9 кл.»
Место, которое занимает тема информационного моделирования и информационной модели, в учебнике Макаровой Н.В. 7-9 кл. отличается объемностью и доступностью теоретического материала, который легко воспринимается и запоминается обучающимися. Обилие примеров, рисунков, схем, таблиц в учебнике и простота изложения материала способствует более легкому усвоению даже очень сложных для учеников тем. Так же к учебнику прилагается задачник по моделированию, в котором сформулированы понятия моделирования в разных программных средах (графический редактор, текстовый процессор, электронные таблицы, БД). В этих учебных пособиях полностью отображается образовательный минимум содержания образования линии «Моделирование и формализация».
В учебнике изучение моделирования основано по принципу «от простого к сложному» - с представления об объектах. Для того, чтобы перейти к моделям, нужно четко представлять себе что такое сам объект, его свойства и характеристики. Когда учащийся отчетливо видит объект, ему не составляет особого труда разобраться в модели, и форме ее представления.
Формирование представления о моделировании и формализации у обучающихся можно начать со следующего рассказа:
В своей деятельности — художественной, научной, практической — человек очень часто создает некоторый образ того объекта (процесса или явления), с которым ему приходится или придется иметь дело, — модель этого объекта. Создание этого образа всегда преследует некую цель. Модель важна не сама по себе, а как инструмент, облегчающий познание или наглядное представление.
Например:
• модель самолета предназначается для исследования его полетных свойств;
• макет будущей застройки района создается с целью оценки предлагаемого архитектурного решения;
• схема, чертеж или рисунок изделия используется для его изготовления;
• макет строения кристаллической решетки молекул какого-либо вещества нужен для наглядного представления расположения атомов в пространстве;
• с помощью текста, описывающего явление или процесс (процесс — это последовательная смена состояний объекта) передаются сведения об этом явлении или процессе другим людям.
Замену реального объекта, явления или процесса его подходящей копией называют моделированием.
Например, когда вы описываете внешность какого-то человека или объясняете прохожему, как пройти в нужное ему место, вы занимаетесь моделированием (строите информационную модель). Когда вы создаете замки из песка на берегу реки или записываете условие задачи в виде формул, вы тоже моделируете.
Прежде чем построить модель объекта (явления, процесса), необходимо выделить составляющие его элементы и связи между ними (провести системный анализ) и «перевести» (отобразить) полученную структуру в какую-либо заранее определенную форму— формализовать информацию. Формализация — это процесс выделения и перевода внутренней структуры предмета, явления или процесса в определенную информационную структуру — форму. Моделирование любой системы невозможно без предварительной формализации. По сути, формализация — это первый и очень важный этап процесса моделирования.
Само слово «модель» вам, конечно, не в новинку. С моделями вы имели дело на уроках физики, химии, биологии, географии, ведь практически любое наглядное пособие является моделью какого-либо фрагмента окружающей действительности или нашего представления о ней: карта и глобус, муляжи и рисунки, схемы и таблицы, периодическая система элементов Д. И. Менделеева и пр.
Модели отражают самое существенное в изучаемых объектах, процессах и явлениях, исходя из поставленной цели моделирования. В этом главная особенность и главное назначение моделей.
Например, из курса географии вы знаете, что силу подземных толчков принято измерять по десятибалльной шкале. По сути, мы имеем дело с простейшей моделью оценки силы этого природного явления. Действительно, отношение «сильнее», действующее в реальном мире, здесь заменено на отношение «больше», имеющее смысл в множестве натуральных чисел: слабейшему подземному точку соответствует число 1, а сильнейшему —10. Полученное упорядоченное множество из десяти чисел — это модель, дающая представление о силе подземных толчков.
Натуральные числа от 111 до 120 вместе с отношением «больше» также можно рассматривать как модель того же природного явления. Вместо целых чисел можно рассмотреть дробные с тем же отношением «больше», например: 1/11, 1/10, 1/9, ..., 1/2.
Наконец, числа можно заменить геометрическими фигурами, например окружностями с единым центром, а отношение «сильнее» заменить отношением «содержать». Тогда совокупность десяти концентрических окружностей также будет являться моделью, с помощью которой можно оценить силу подземных толчков.