Раздел «Моделирование» в профильном курсе информатики Введение

Как известно, моделирование бывает натурным и абстрактным. Натурное моделирование находится за пределами информатики и поэтому далее не обсуждается. Понятие же «абстрактное молели­рование» в педагогической литературе большинством авторов по существу отождествляется с понятием «информационное модели­рование». Соответствую­щая классификация в первом приближе­нии отражена на рисунке.

При этом к моделям классификационного типа относятся: экспертные системы, системы статистиче­ского анализа, базы данных; к динамическим моделям относятся: кибернетические системы (техника, биология), компьютер, испол­нитель, глобальное моделирование, алгоритм как формальная мо­дель дискретного процесса, системы передачи информации.

Абстрактное (информационное) моделирование появилось за­долго до создания компьютера и, по вполне оправданной тради­ции, все, что можно сделать в моделировании без компьютеров, делается без них. Привлечение компьютеров к моделированию вносит, как правило, дополнительное абстрагирование. Однако возможности компьютеров в моделировании очень велики, с их помощью можно в большинстве случаев продвинуться существенно дальше. В курсах, обсуждаемых здесь, стоят две рав­ноправные задачи: донести до учащихся как принципы модели­рования сами по себе, так и технологию моделирования, опира­ющуюся на компьютеры.

Изучение моделирования решает разнообразные задачи и по­зволяет оказать су­щественное влияние на общее развитие и фор­мирование мировоззрения учащ­ихся, интегрировать знания по различным дисциплинам, осущ­ествлять работу с компьютерны­ми программами на более профессиональном уровне.

Основные дидактические задачи в процессе обучения модели­рованию могут быть сформулированы следующим образом.

1. Общее развитие и становление мировоззрения учащихся.

2. Овладение моделированием как методом познания.

3. Выработка практических навыков компьютерного моделиро­вания.

4. Содействие профессиональной ориентации учащихся.

5. Преодоление предметной разобщенности, интеграция зна­ний.

6. Развитие и профессионализация навыков работы с компь­ютером.

Основными формами обучении компьютерному моделированию являются лекционные, лабораторные и зачетные занятия. В ходе изложения теоретического материала ставятся задачи, которые в дальнейшем должны быть решены уча­щимися самостоятельно, в общих чертах намечаются пути их решения. Формулируются воп­росы, ответы на которые должны быть получены при выполне­нии заданий. Указывается дополнительная литература, где могут быть получены вспомогательные сведения для более успешного выполнения заданий.

Формой организации занятий при изучении нового материала рекомендуется лекция, охватывающая, как правило, весь урок. После завершения обсуждения очередной модели учащ­иеся име­ют в своем распоряжении необходимые теоретические сведения и набор заданий для дальнейшей работы над предложенным заданием. Если моделей рассматривалось несколько, то работа ведется над одной из них по выбору учащ­ихся или учителя, если одна — все работают над ней, различаться могут лишь конкретные зада­ния (уровень сложности которых может зависеть от подготовлен­ности соответствующ­его учащегося).

Наиболее адекватным практической части обучения компь­ютерному моделированию является метод проектов. Задание фор­мулируется для ученика в виде учебного проекта и выполняется в течение нескольких уроков, причем основной организационной формой при этом являются компьютерные лабораторные работы. Экспериментальная апробация подтвердила целесообразность при­менения такой формы организации занятий. Обучение модели­рованию с помощью метода учебных проектов может быть реа­лизовано на разных уровнях. Первый — проблемное изло­жение процесса выполнения проекта, которое ведет учитель. Второй — выполнение проекта учащ­имися под руководством учителя. Третий — самостоятельное выполнение учащимися учеб­ного исследовательского проекта.

Результаты работы должны быть представлены в численном виде, в виде графиков, диаграмм, если имеется возможность, про­цесс представляется на экране ЭВМ в динамике. По окончании расчетов и получении результатов проводится их анализ, сравне­ние с известными фактами из теории, подтверждается достовер­ность и проводится содержательная интерпретация, что в даль­нейшем отражается в письменном отчете.

Если результаты удовлетворяют ученика и учителя, то работа считается завершенной и ее конечным этапом является составле­ние отчета. Отчет включает в себя краткие теоретические сведения по изучаемой теме, математическую постановку задачи, алгоритм решения и его обоснование, программу для ЭВМ, результаты работы программы, анализ результатов и выводы, список исполь­зованной дополнительной литературы. Когда все отчеты составле­ны, на зачетном занятии учащ­иеся выступают с краткими сообщениями о проделанной работе, защищают свой проект. В итоге учащ­иеся могут получить две оценки: первую за проработанность проекта и успешность его защ­иты, вторую - за программу, опти­мальность ее алгоритма, интерфейс и т.д. Также отметки учащ­и­еся получают в ходе опросов по теории.