Моделирование как метод познания. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

План-конспект

открытого урока информатики

в 11А классе.

Тема: «Моделирование как метод познания. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере».

Цель урока: сформировать у учащихся понимание этапов моделирования, закрепить алгоритм моделирования на примере построения геометрической модели; развить исследовательские навыки и мышление школьников через установление причинно-следственных связей.

Задачи урока:

Обучающие:

- проверить знания учащихся по теме «Моделирование как метод познания»;

- познакомиться с основными этапами разработки и исследования компьютерных моделей;

- построить информационную геометрическую модель и на её основе создать компьютерную модель;

-провести компьютерный эксперимент (анализ результатов моделирования).

Развивающие:

- развивать мировоззрение и личностно-нравственные качества учеников, готовых к самосовершенствованию и самообразованию;

- развивать навыки и умения учеников слушать учителя, друг друга;

- развивать способности анализировать и обобщать учебный материал;

- развивать умения самостоятельно работать.

Воспитательные:

- формирование умений рациональной организации учебной деятельности на уроке;

- воспитывать информационную культуру учащихся при работе на ПК;

- формировать культуру общения на уроке в процессе сотрудничества ученика и учителя, учеников между собой.

Тип урока: комбинированный.

Методическое обеспечение урока: учебник под редакцией Н. Угриновича «Информатика и информационные технологии» 11 класс.

Оборудование: персональный компьютер.

Используемые программные средства:

1.Табличный процессор Ms Excel.

2. Программа Ms Роwеr Роint.

План урока

№	Этапы урока	Виды и формы работы	Длительность
1.	Организационный момент	Приветствие, проверка присутствующих учащихся на уроке.	1 мин.
2.	Объявление темы урока, определение целей и задач занятия. Мотивация учащихся.	Озвучить тему урока. Описание задачи, постановка целей моделирования.	2 мин.
3.	Актуализация и проверка знаний. Тестирование с помощью программного комплекса Plikers.	Самостоятельная работа с QR-кодами и контролем учителя.	10 мин.
4.	Знакомство с основными этапами компьютерного моделирования.	Совместная (фронтальная) работа учителя с классом.	10 мин.
5.	Построение информационной геометрической модели. Построение компьютерной модели. Компьютерный эксперимент. Анализ результатов моделирования.	Совместная (фронтальная) работа учителя с классом, работа учащихся в тетрадях, практическая работа на компьютере в Ms Excel.	17 мин.
6.	Подведение итогов, проверка работы, выставление оценок домашняя работа	Совместная работа учителя с классом.	5 мин.

Ход урока:

1. Организационный момент.

1. Приветствие учеников;

2. Проверка присутствующих учащихся на уроке.

2. Объявление темы урока, определение целей и задач занятия.

Сегодня на уроке мы продолжим изучение темы «Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере». Многие объекты и процессы можно описать математическими формулами, связывающими их параметры. Эти формулы составляют математическую модель оригинала. По формулам можно сделать расчеты с различными значениями параметров и получить количественные характеристики модели. Расчеты, в свою очередь, позволяют сделать выводы и обобщить их. Среда электронных таблиц - это инструмент, который виртуозно и быстро выполняет трудоемкую работу по расчету и пересчету количественных характеристик исследуемого объекта или процесса. Рассмотрим особенности проведения моделирования в среде электронных таблиц по каждому этапу.

3. Актуализация и проверка знаний. Тестирование с помощью программного комплекса Plikers.

1) Моделирование - это метод познания, состоящий в …

A. удалении моделей

B. правильной работе за компьютером

C. создании и исследовании моделей

D. раздаче моделей

2) Модель...

A. не отражает особенностей объекта

B. отражает существенные особенности объекта

C. отражает все особенности объекта

D. не связана с каким-либо объектом

3) Модели делятся на

A. материальные и информационные

B. вербальные и невербальные

C. локальные и глобальные

D. графические и табличные

4) С помощью каких языков может быть описана информационная модель?

A. русского и английского

B. математического и графического

C. вербального и невербального

D. естественного и формального

5) Какие формальные информационные модели наиболее распространены?

A. Физические

B. Математические

C. Химические

D. Биологические

6) Система - это ...

A. любая часть окружающей действительности

B. некоторая совокупность

C. целое, состоящее из элементов, взаимосвязанных между собой

D. множество элементов, не требующих взаимосвязи друг с другом

7) Какое главное свойство любой системы?

A. принцип динамичности

B. системный эффект

C. принцип статичности

D. эффект нахождения системы в покое

8) С помощью каких информационных моделей можно описывать состояние систем во времени?

A. реальных и виртуальных

B. динамических и статических

C. объективных и субъективных

D. естественных и формальных

4. Знакомство с основными этапами компьютерного моделирования с помощью компьютерной презентации (Слайд №1)

I этап: Описательная информационная модель (Слайд №2)

Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования, параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.

II этап: Формализованная модель (Слайд №4)

В такой модели с помощью формул, уравнений или неравенств фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.

III этап: Компьютерная модель (Слайд №6)

Модель выраженная на понятном для компьютера языке:

1. Создание её в форме проекта на одном из языков программирования;

2. Построение её с использованием электронных таблиц или других приложений

IV этап: Компьютерный эксперимент (Слайд №8)

Если компьютерная модель существует в виде проекта на одном из языков программирования, её нужно запустить на выполнение, ввести исходные данные и получить результаты

V этап: Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели

В случае несоответствия результатов, полученных при исследовании информационной модели, измеряемым параметрам реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности.

5. Построение информационной геометрической модели. Построение компьютерной модели. Компьютерный эксперимент. Анализ результатов моделирования.

Практическая работа: «Решение уравнений графическим способом».

Задание: Найти наибольший отрицательный и наименьший положительный корни уравнения графическим способом.

I этап: Описательная информационная модель

Для решения задачи построим график функции 
и найдем точку пересечения графика с осью ОХ, имеющую наибольшую отрицательную наименьшую положительную абсциссу.

II этап: Формализованная модель

III этап: Компьютерная модель

Построим график функции средствами MsExcel.

Инструкция для построения графика функции.

1. Записать в ячейку А1 переменную х.

2. Ввести в ячейку А2 начальное значение -1.

3. Ввести в ячейку А3 формулу = А2 + 0,1

4. Растянуть ячейку А3 за правый нижний уголок до A112, до значения x = 10.

5. Записать в ячейку В1 переменную у.

6. Ввести в ячейку В2 формулу =COS(ПИ()/4*(2*A2-6))-КОРЕНЬ(2)/2

7. Растянуть ячейку В3 за правый нижний уголок до B112.

8. Выделить область значений от А2 до В112.

9. Для построения графика сделать следующее:

Вставка → Диаграммы → Точечная → Точечная с гладкими кривыми

IV этап: Компьютерный эксперимент

Построив график, подведём указатель мыши к точке пересечения графика с осью ОХ. При этом на экране компьютера высветятся координаты этой точки. Значения абсциссы этой точки и будут являться решением уравнения.

V этап: Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.

При подстановке значений x в исходное уравнение должны получить верное равенство. Если равенство не выполняется, следовательно, были допущены ошибки на предыдущих этапах моделирования.

6. Подведение итогов, проверка работы, выставление оценок. Домашнее задание.

Решить систему уравнений графическим способом. 

Практическая работа: «Решение уравнений графическим способом».

Задание: Найти наибольший отрицательный и наименьший положительный корни уравнения графическим способом.

Инструкция для построения графика функции в MsExcel

1. Записать в ячейку А1 переменную х.

2. Ввести в ячейку А2 начальное значение -1.

3. Ввести в ячейку А3 формулу = А2 + 0,1

4. Растянуть ячейку А3 за правый нижний уголок до A112, до значения x = 10.

5. Записать в ячейку В1 переменную у.

6. Ввести в ячейку В2 формулу =COS(ПИ()/4*(2*A2-6))-КОРЕНЬ(2)/2

7. Растянуть ячейку В3 за правый нижний уголок до B112.

8. Выделить область значений от А2 до В112.

9. Для построения графика сделать следующее:

Вставка → Диаграммы → Точечная → Точечная с гладкими кривыми