Інформаційне моделювання як метод пізнання, відкритий клас

Хід уроку: I. Організаційний момент II. Актуалізація опорних знань, повідомлення теми, мети завдань уроку і мотивація навчальної діяльності; III. Ознайомлення з новим матеріалом; IV. Первинне осмислення і закріплення; V. Постановка завдання додому; VI. Підведення підсумків уроку.

I. Організаційний момент.

Привітання, перевірка присутніх.

II. Актуалізація і мотивація.

Існує величезна кількість моделей. Як розкласти їх «по поличках»? Як класифікувати?

Найбільш повно відобразити істотні властивості об'єкта можна за допомогою інформаційної моделі. Як її побудувати?

III. Пояснення нового матеріалу.

У своїй діяльності людина дуже часто використовує моделі, тобто створює образ того об'єкта, явища або процесу, з яким йому доведеться мати справу.

Модель - це такий матеріальний чи подумки представлений об'єкт, який у процесі вивчення заміщає об'єкт-оригінал, зберігаючи деякі важливі для даного дослідження типові риси цього оригіналу.

Або можна сказати іншими словами: модель - це спрощене уявлення про реальний об'єкт, процес або явище.

Аналіз моделі і спостереження за нею дозволяють пізнати суть реально існуючого, більш складного об'єкта, процесу, явища, званого прототипом або оригіналом.

У вас може виникнути питання: чому б не дослідити сам оригінал, а не будувати його модель?

Назвемо декілька причин, по яких вдаються до побудови моделей.

  1. У реальному часі оригінал може вже не існувати або його немає в дійсності. (Приклади: теорія вимирання динозаврів, теорія загибелі Атлантиди, модель «ядерної зими» ...)
  2. Оригінал може мати багато властивостей і взаємозв'язків. Щоб глибоко вивчити якусь конкретну властивість, іноді корисно відмовитися від менш істотних, зовсім не зважаючи на їх. (Приклади: карта місцевості, моделі живих організмів ...)
  3. Оригінал або дуже великий, або дуже малий. (Приклади: глобус, модель Сонячної системи, модель атома ...)
  4. Процес протікає дуже швидко або дуже повільно. (Приклади: модель двигуна внутрішнього згоряння, геологічні моделі ...)
  5. Дослідження об'єкта може привести до його руйнування. (Приклади: модель літака, модель автомобіля ...)

Моделювання - це процес побудови моделей для дослідження та вивчення об'єктів, процесів, явищ.

Що можна моделювати? Відповімо на це питання.

Об'єкт - деяка частина оточуючого нас світу, яка може бути розглянута як єдине ціле.

Властивості об'єкта - сукупність ознак об'єкта, за якими його можна відрізнити від інших об'єктів

Назвемо приклади моделей об'єктів:

  • копії архітектурних споруд;
  • копії художніх творів;
  • наочні посібники;
  • модель атома водню або сонячної системи;
  • глобус;
  • модель, що демонструє одяг;
  • дитячі іграшки…

Приклади моделей явищ:

  • моделі фізичних явищ: грозового розряду, магнітних і електричних сил ...;
  • геофізичні моделі: модель сольового потоку, модель землетруси, модель зсувів ...

Приклади моделей процесів:

  • модель розвитку всесвіту;
  • моделі економічних процесів;
  • моделі екологічних процесів ...

При виконанні людиною будь-якого дії йому зазвичай передує виникнення в його свідомості моделі майбутньої поведінки. Чи збирається він будувати будинок або вирішувати завдання, переходить вулицю або відправляється в похід - він неодмінно спочатку уявляє собі все це в розумі. Це головна відмінність людини мислячого від всіх інших живих істот на землі.

Один і той же об'єкт в різних ситуаціях, в різних науках може описуватися різними моделями. Наприклад, розглянемо об'єкт «людина» з точки зору різних наук:

- в механіці людина - це матеріальна точка;

- в хімії - це об'єкт, що складається з різних хімічних речовин;

- в біології - це система, яка прагне до самозбереження;

З іншого боку, різні об'єкти можуть описуватися однією моделлю. Наприклад, в механіці різні матеріальні об'єкти від піщинки до планети розглядаються як матеріальні точки.

Таким чином, зовсім неважливо, які об'єкти вибираються в якості моделюють. Важливо лише те, що з їх допомогою вдається відбити найбільш істотні ознаки досліджуваного об'єкта, явища або процесу.

Моделювання - це метод наукового пізнання об'єктивного світу за допомогою моделей

Отже, об'єктів моделювання, як ми тільки що з вами переконалися, величезна кількість. І для того, щоб орієнтуватися в їх різноманітті, необхідно все це класифікувати, тобто якимось чином впорядкувати, систематизувати.

При класифікації об'єктів по «спорідненим» групам необхідно правильно виділити якийсь єдиний ознака (параметр, а потім об'єднати ті об'єкти, у яких він збігається). Розглянемо найбільш поширені ознаки, за якими можна класифікувати моделі.

По обліку фактора часу:

  • статичні - дають "одномоментний зріз" поточного стану об'єкта.

(Приклади: обстеження учнів в поліклініці дає картину фізичного стану дітей на даний момент часу; розрахунок міцності і стійкості до постійного навантаження на фундамент, на стіни, на балки при будівництві будівлі);

  • динамічні - дозволяють побачити зміни об'єкта в часі.

За способом подання об'єкта:

Матеріальні моделі інакше можна назвати предметними або фізичними. Вони відтворюють геометричні властивості оригіналу і мають реальне втілення. Наприклад: дитячі іграшки, чучела птахів, карти, схеми, макети і т.д.

Інформаційні моделі не можна помацати або побачити, вони не мають матеріального втілення, тому що будуються тільки на інформації.

Інформаційна модель - сукупність інформації, що характеризує властивості і стану об'єкта, процесу, явища, а також взаємозв'язок із зовнішнім світом. Наприклад, будь-який опис об'єкта на одному з розмовних або формальних мов.

До інформаційних моделей можна віднести вербальні і знакові моделі.

Вербальна модель - інформаційна модель в уявній або розмовної формі. Це моделі, отримані в результаті роздумів, висновків. Вони можуть так і залишитися уявними або бути виражені словесно.

Знакова модель - інформаційна модель, виражена спеціальними знаками, тобто засобами будь-якого формального мови. Знакові моделі оточують нас всюди. Це малюнки, тексти, графіки та схеми.

Вербальні та знакові моделі, як правило, взаємопов'язані. Уявний образ, що народився в голові людини, може бути наділений в знакову форму. Наприклад, мелодія, яка народилася в голові композитора, буде представлена ​​у вигляді нот на папері.

Для створення моделей використовується величезний спектр інструментів. Якщо модель має матеріальну природу. Те для її створення використовуються традиційні інструменти: фотоапарат, токарний і фрезерний верстати, пила, сокира, пензель художника, олівець, лінійка і т.д. і, нарешті найдосконаліший в наші дні інструмент - комп'ютер.

За способом реалізації інформаційні знакові моделі діляться на:

  • комп'ютерні, модель реалізована засобами програмного середовища. Наприклад: електронні варіанти малюнків, креслень, текстів. формул, звуків і їх створення і редагування за допомогою різного програмного забезпечення;
  • некомп'ютерні, модель створена за допомогою традиційних інструментів інженера, художника, письменника і ін. Наприклад: малюнки, креслення, графіки, тексти, створені вручну.

По області використання:

  • навчальні - наочні посібники, навчальні програми, різні тренажери;
  • досвідчені - модель корабля (випробовується в басейні для визначення стійкості судна при хитавиці);
  • науково-технічні - прилад, що імітує розряд; стенд для перевірки телевізора;
  • ігрові - економічні, спортивні та інші;
  • імітаційні - експеримент або багаторазово повторюється для вивчення і оцінки впливу будь-яких дій на реальну обстановку, або проводиться одночасно з багатьма об'єктами, перехожими, але поставленими в різні умови.
  • біологічні;
  • історичні;
  • соціологічні та ін.
  1. Подумки уявіть квадрат і складіть різні знакові моделі даного об'єкта. (Креслення, текст, формули)
  2. Заповніть таблицю: