Моделирование как метод познания

Форма урока: Интегрированный урок (информатика + физика).

Тип урока: Комплексное применение знаний и способов действий. Обобщение  и  систематизация  знаний  и  способов  действий  в  сочетании  с элементами исследовательской практической работы.

• 1 урок: объяснительно-иллюстративный;
• 2 урок: практическая работа по разработке компьютерного моделирования.

Цель: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания.

Задачи урока:

Образовательная: познакомить с понятиями «компьютерное моделирование»; применение теоретических знаний на практике.     

 Развивающая: развивать у обучающихся исследовательские умения на основе освоения технологии компьютерного моделирования, используя знания, навыки и умения решения задач из курса физики; продолжать развивать у обучающихся осознание социальной и практической значимости учебного материала; обеспечение развития у обучающихся умений сравнивать и классифицировать познавательные объекты.

Воспитательная: воспитывать интерес к творческий и исследовательский работе; повышение мотивации обучающихся за счет интегрированности с другими предметами.

Методы:

• информационный (словесный);
• наглядный;
• иллюстративный;
• репродуктивный.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Программно-дидактическое обеспечение: ПК, программы Power Point, Excel и «Упругий удар» (работу с моделью упругого удара разработал Ершов М.Г., s15@ mai l.perm.ru ), авторская презентация по данной теме (используется в качестве сопроводительного материала лекции), навесной экран, проектор.

Этапы урока:

• актуализация знаний;
• электронное тестирование учащихся;
• постановка цели урока и мотивация учебной деятельности;
• объяснение нового материала, сопровождающееся электронным пособием;
• обобщение и систематизация понятий для выполнения практической работы;
• подведение итогов;
•  домашнее задание.

Требования к знаниям и умениям:

  Учащиеся должны знать:

-основные понятия «модель», «моделирование», «система», «системный анализ», «информационная модель»;

-«виды моделей, их классификацию;

  Учащиеся должны уметь:

-приводить примеры различных моделей;                                                           

- знать отличительные признаки различных моделей.

                                                           Ход урока

I. Актуализация знаний.

Тема  нашего урока «Моделирование как метод познания» (открывается 1 слайд презентации) На предыдущих занятиях вы познакомились с такими понятиями, как: модель, моделирование, виды моделей,  классификация моделей.  Домашним заданием было повторить весь изученный материал по теме «Моделирование».

II. Электронное тестирование учащихся.

Чтобы проверить домашнее задание, я предлагаю Вам ответить на вопросы электронного теста (Приложение 1). Перед началом работы учащиеся прослушивают инструкцию по выполнению теста.  Тест состоит из 8 вопросов. Оценка зависит от количества правильных ответов, каждый правильный ответ - 1 балл. Вам дается  только одна попытка, будьте внимательны, не торопитесь. Время на тест 7 минут.                                                                                                                             

III. Постановка целей урока.

1.  Что такое компьютерный эксперимент?

2. Какое значение имеет тестирование модели?

IV. Изложение нового материала.

Как мы уже знаем, моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. (открывается 2 слайд презентации)

Вопрос: Как Вы думаете, что можно моделировать?(Ответ: Объекты, явления, процессы, поведение ).

Модели позволяют представить  в наглядной форме объекты  и процессы, недоступные для непосредственного восприятия.  Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и    создании различных технических устройств,  машин и механизмов, зданий,  электрических цепей и т.д. (открывается 3 слайд презентации)                                      

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. (открывается 4 слайд презентации). В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и так далее.

География, военное дело, строительство невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт, плана местности. Различные типы географических карт (политические, физические и пр.) представляют информационные модели, отражающие различные особенности земной поверхности, то есть один и тот же объект отражают несколько моделей. (открывается 5 слайд презентации)

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.  

Конечно, никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается иногда единственным инструментом исследования.

Итак, мы с вами выяснили, что моделирование является одним из ключевых видов деятельности человека. Моделирование всегда предшествует любому делу в той или иной формы. Моделирование позволяет обоснованно принимать решение о том, как совершенствовать привычные объекты, надо ли  создавать новые, как изменять процессы управления.

Когда мы беремся за какую-либо работу, то сначала мы четко представляем себе отправной путь деятельности – прототип  (открывается 6 слайд презентации).  Далее мы продумываем эти этапы (этапы моделирования), выполняем её (моделируем) и принимаем решение. В результате мы получаем либо новый объект, либо улучшаем существующий, либо получаем о нем дополнительную информацию.

 А сейчас рассмотрим этапы моделирования. (открывается 7 слайд презентации) (смотри архив)

Вопрос:  Какие программные средства можно использовать для создания модели?

V. Закрепление изученного: (открывается 8 слайд презентации)

 Практическая работа "Моделирование. Исследование движения тела". (Приложение 2).

1 этап. Описание задачи.

Задача.

Тележки  с разным грузом едут навстречу друг другу, ударяются и откатываются назад. Экспериментально установить от каких величин зависит движение тележек

в одну сторону, найти условие, при котором не будет столкновения, найти импульс тела.

Цель  моделирования  исследовать процесс движения тележек.

2 этап. Разработка модели.

Информационная модель.

1. С помощью компьютерной модели определить как масса и скорость тележек влияют на  импульс тела, на направления тележек. 
2. Найти условие, при котором не будет столкновения.
3. Найти условие, при котором тележки будут двигаться одновременно в одну сторону.

Математическая модель.

Записать формулу для  расчета импульса тела до столкновения и после столкновения.

Компьютерная модель.  

В программе Excel разработать таблицу « Моделирование движения тележек», где  информационная и математическая модель объединяются в таблицу, которая содержит три области:

- исходные данные (масса, скорость до удара);

- промежуточные расчеты (скорость после удара);

- результаты (импульс тележек по формуле).

3 этап. Компьютерный эксперимент.

Провести тестовые расчеты компьютерной модели (для моделирования  открыть папку «Физика упругий удар»)  и заполнить таблицу  «Моделирование движения тележек».

План моделирования

Эксперимент 1

Исследовать движение столкновения тележек с  разными массами (скорость не меняется, а масса меняется). Построить график компьютерного исследования.

Эксперимент 2

Исследовать зависимость скорости  движение тележек от массы (масса не меняется, скорость меняется). Построить график компьютерного исследования.

Эксперимент 3

Найти условие, при котором не будет столкновения.

Эксперимент 4

Найти условие, при котором тележки будут двигаться одновременно в одну сторону.

4 этап. Анализ результатов моделирования.

Исследовать результаты тестирования,  полученные компьютерной моделью.

Построить график компьютерного исследования (параметры выбрать самостоятельно).  Анализируя  график, можно сделать вывод ………

VI. Итоги урока.

Оцениваю работу класса и называю оценки за практическую работу на уроке.

VII. Домашнее задание.

В электронной таблице построить модель, соблюдая, по возможности, основные этапы моделирования.  

Задача: рассчитать минимальное количество обоев и их стоимость, необходимые для оклейки жилой комнаты размером 4х4х2,5 метра. Рулон обоев имеет ширину   55 см. и длину 10м.