Моделирование как метод познания

Цель: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания; рассмотреть формы представления моделей.

Тип урока: Урок объяснения нового материала и первичного закрепления знаний.

Задачи урока:

Обучающие:

применение теоретических знаний на практике;

организация деятельности учащихся по изучению и первичному закреплению способов действий.

Развивающие:

помощь учащимся в осознании социальной и практической значимости учебного материала;

обеспечение развития у школьников умений сравнивать и классифицировать познавательные объекты;

создание условий для развития у школьников умения работать во времени.

Воспитывающие:

осуществление эстетического воспитания;

способствовать обогащению внутреннего мира школьников.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

основные понятия “модель”, “моделирование”;

виды моделей.

Учащиеся должны уметь:

приводить примеры различных моделей;

знать отличительные признаки различных моделей.

Методы:

информационный (словесный);

наглядный;

иллюстративный;

репродуктивный.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Ход урока

I. Постановка целей урока

1. Детская игрушка, часы на стене, глобус, кристаллическая решетка, формула квадратного уравнения - это все модели. Как же получается назвать такие разные понятия одним словом?

2. Существует огромное количество моделей. Как понять к какому типу они относятся? Как отличить их по разным признакам?

II. Изложение нового материала:

1. Моделирование.   В своей деятельности человек очень часто использует модели окружающего мира. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы). (открывается2 слайд презентации)

Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам. (открывается 3 слайд презентации)

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей часто изготавливают макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе.

Разработка электрической схемы обязательно предшествует созданию электрических цепей. (открывается 4 слайд презентации)

   Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет представление человечества об окружающем мире (гелиоцентрическая система мира Коперника, модель атома Резерфорда-Бора, модель расширяющейся Вселенной, модель генома человека). (открывается 5 слайд презентации)

   Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений.

А сейчас, давайте рассмотрим пример такой модели, созданной великим баснописцем И.А.Крыловым:

Лебедь, щука и рак

Когда в товарищах согласья нет,
На лад их дело не пойдёт,
И выйдет из него не дело, только мука.
Однажды, Лебедь, Рак и Щука
Везти с поклажей воз взялись,
И вместе трое все в него впряглись;
Из кожи лезут вон, а возу всё нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, - судить не нам;
Да только воз и ныне там.

   Какие человеческие отношения смоделировал Крылов, переложив отношения между людьми на животных?

   Практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и т.д. (открывается 6 слайд презентации)

   Успешность наших социальных контактов в немалой степени определяется тем, насколько верно мы строим модель человека. Это не просто. Как говорится в пословице, для этого нужно пуд соли съесть. Если у ученика и учителя, невесты и жениха, у соседей и сослуживцев есть время на изучение друг друга, то социальные контакты в городе измеряются всего лишь несколькими десятками секунд. За это время строят взаимные модели продавец и покупатель, контролер и безбилетник, водитель и сотрудник ГАИ, пассажир и водитель такси. Подходя к прилавку, мы должны успеть выяснить, не нахамит ли нам продавец, если мы его попросим заменить гнилые фрукты. Продавец по нашему виду мгновенно строит модель покупателя и в соответствии с ней корректирует свое поведение.

Опытный водитель такси уже только по тому, как вы останавливаете машину, определяет, получит ли он чаевые или нет. Неправильно построенная модель может привести к очень печальным результатам. Люди часто умышленно стремятся к искажению той модели, которая создается о них. Иванушка работает под дурачка, дурак хочет казаться умным, бедный форсит, богатый прибедняется, подросток работает под взрослого и т. д. Вполне естественно, что ошибки неминуемы.

Рассмотрите пример построения модели читателя на основе диалога читателя с библиотекарем.

– Здравствуйте.

– Добрый день. Какие книги вас интересуют?

– Мне нужны подробные правила футбола и инструкция для арбитров.

– Вы готовитесь судить матчи?

– Нет. Просто я завтра иду на футбол и хочу досконально знать тонкости игры, чтобы не освистать арбитра невпопад, а свистеть только тогда, когда он ошибется.

– Вот, пожалуйста, вам инструкция и правила. Что еще хотите взять?

– Еще я хочу взять складной зонтик, на случай дождя. А вдруг он сломается? Нет ли у вас какой–нибудь книги про устройство и ремонт зонтиков?

– Пожалуйста. Как раз недавно наша библиотека получила такую книгу. Перевод с японского.

– Спасибо. После футбола я пойду в театр и хотел бы как можно точнее оценить игру актеров, чтобы узнать, кому аплодировать, а кому – нет.

– Могу предложить книгу Станиславского “Моя жизнь в искусстве”.

– С удовольствием изучу. Еще мне нужна книжка про устройство театральных биноклей. Вдруг мой неожиданно сломается.

– Пожалуйста. Вот вам такая брошюра.

– Спасибо. Запишите мне все эти книги. Больше я ничего брать не буду.

Учитель:

Как вы можете охарактеризовать данного человека?

Попробуйте сформировать модель читателя, добавьте несколько предложений, продолжающих данный диалог.

(Читатель, видимо, некоммуникабельный дотошный человек, у которого вся жизнь разложена по полочкам. Он не смотрит на других, не советуется и не подражает, единственный авторитет для него печатное слово. Исходя из этого, библиотекарь может прогнозировать, какая книга необходима еще этому читателю.

– Хорошо. Скажите, а сегодня вечером вы никуда не собираетесь?

– Нет. Сразу из библиотеки я иду домой.

– Идете домой?

– Да.

– Тогда обязательно возьмите “Правила уличного движения” (Хорт А. “Диалог в библиотеке”))

   Можете ли вы по стилистическим, лексическим и грамматическим признакам построить модель автора текста, определить, например, его возраст, пол, образование?

Прочитайте предложенные отрывки произведений и попытайтесь определить автора текста.

   “Значит было так: я приезжаю – на столе записка. Я ее не буду пирисказывать: она там обзываться начала. Главное я же знаю, почему она сделала такой финт ушами. Ей все говорили, что она похожая на какую–то артистку. Я забыл на какую. Но она дурочка не понимает: ну и что? Мало ли на кого я похожий, я и давай теперь скакать, как блоха на зеркале. А ей когда говорили, что она похожа, она прямо щастливая становилась...” (В. Шукшин).

“Когда я читаю, я люблю грызть сухарь, или еще что–нибудь. Я люблю гостей. Еще я очень люблю ужей, ящериц и лягушек. Они такие ловкие. Я ношу их в карманах. Я люблю, чтобы ужик лежал на столе, когда я обедаю... Когда у меня хорошее настроение, я люблю скакать. Я люблю ходить в зоопарк. Там чудесные слоны и есть один слоненок. Когда мы будем жить просторней, мы купим слоника. Я высмотрю ему гараж.” (Н. Носов).

(В первом случае – это рабочий с начальным образованием, во втором – мальчик десяти лет.)

   Построения модели человека по тексту оказываются весьма важными в криминалистике. На основе какой–либо записки, письма, заявления, анонимки криминалист должен построить как можно более детальную модель преступника.

При создании различного рода программ необходимо также учитывать различного рода аспекты пользователей. Это только кажется, что программист работает только с голыми цифрами и строками программы, но ему необходимо учитывать и различные пользовательские нюансы общения с компьютером, т.е. строить модели пользователей. Ведь не секрет, что программа будет тем лучше, чем большее количество тестеров принимало участие при ее разработке. Программа должна максимально подстраиваться под пользователя, а не наоборот.

   Но как компьютеру определить, с кем он имеет дело? Вспомним, как это делают люди. Когда вам предстоит устраиваться на работу, то для того, чтобы ваша зарплата соответствовала вашим способностям, необходимо заполнить анкету, побеседовать с будущим начальником, под руководством которого вам предстоит работать и выполнить некоторую испытательную работу.

   При обращении пользователя к персональному компьютеру компьютер тоже должен вначале выяснить, работал ли он на нем. Если – нет, то персональный компьютер собирает информацию о пользователе.

   Согласитесь, что достаточно просто при работе с компьютером на клавиатуре по звуку отличить новичка от специалиста.

Приведите примеры явных критериев.

(Поскольку новичок еще не знает клавиатуры, он затрачивает массу времени на поиск отдельных литер. Более того, компьютер позволяет не только измерять интервалы между нажатиями клавиш, но и количество допущенных ошибок и сделанных исправлений.)

Учитель:

   Неуверенность работы на клавиатуре выдает новичка после первого же сеанса работы с компьютером, пользователь уже находится “под колпаком” компьютера. Он фиксирует, как часто пользователь обращается к его услугам, сколько допускает ошибок и каких, как часто обращается за помощью к подпрограмме подсказки и т. п.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. (открывается 7 слайд презентации)

Вопрос учащимся: Как Вы думаете, что можно моделировать?

Ответ: Объекты, явления, процессы, поведение.

  У замечательного американского писателя-фантаста Рея Брэдбери есть рассказ «И грянул гром». Не читали? В нем повествуется о фирме, организующей путешествия на 60 мил­лионов лет в прошлое. Все «посетители прошлого» должны передвигаться только по специально проложенной тропе, ибо один неосторожный шаг уже способен нарушить последующую Историю. Устами одного из служащих фирмы это описано так:

   «Допустим, мы случайно убили здесь мышь. Это значит, что всех будущих потомков этой мыши не будет... Вы уничто­жите не одну, а миллион мышей... А как с лисами, для питания которых нужны были именно эти мыши? Не хватит десяти мышей — умрет одна лиса. Десятью лисами меньше — подохнет от голода лев... И вот итог: через 59 миллионов лет пещерный человек, один из дюжины, населяющей весь мир, выходит на охоту за кабаном или саблезубым тигром. Но вы, раздавив одну мышь, раздавили всех тигров в этих местах. И пещерный человек умирает от голода... Это смерть миллиарда его потомков. Может быть, Рим не появится на своих семи холмах...»

   Напрасно один из героев рассказа умолял вернуть его на те же 60 миллионов лет назад, чтобы оживить случайно раздавленную им бабочку. Он оказался уже совсем в иной Истории и погиб.

    Это, конечно, всего лишь фантастика, сказка, смоделированная автором ситуация, но в ней намек всем нам, как осторожны должны мы быть в нашем общении с природой. Как часто наши решения оказываются непродуманными: то мы вдруг решаем уничтожить всех вол­ков, якобы приносящих только вред, то заселяем весь материк кроликами (так случилось в Австралии) и потом не знаем, как от них избавиться... Каждый раз хочется вернуться в тот роковой миг и сделать, как нам кажется, более правильный шаг. Но это, увы, невозможно — нет такой «машины вре­мени», которая перенесла бы нас в прошлое.

   Есть, однако, «машина времени», позволяющая заглянуть в будущее, проанализировать,  смоделировать процесс, ситуацию и т. п. — это наука.

Рассмотрим пример из жизни. В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523 человека.

   Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В. Рид, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему какие-то несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...

   Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства.

Например: В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическое подобие оригинала, но не важен, например, ее цвет.

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

   Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению.

   География, военное дело, судоходство невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт. 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.

   С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.

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

(открывается 8 слайд презентации)

   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.

Формы представления моделей.

   Как мы убедились, существует огромное количество объектов моделирования. Для того чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо их все классифицировать, то есть упорядочить, систематизировать.

Классификация - это систематизация, разделение объектов на родственные группы, имеющих один или несколько общих признаков.

Существуют различные способы классификации:

1. По области использования:

- учебные (обучающие программы, наглядные пособия);

- опытные (модель корабля);

- научно - технические (динамо-машина, осциллограф);

- игровые (игра “Зарница”, военные учения);

- имитационные (мышь Шеннона).

2. По временному фактору:

- статические (фотография, кристаллическая решетка);

- динамические (в физике - движение тел, в химии - химические реакции).

3. По способу представления. Это способ мы рассмотрим более подробно.

Классификация по способу представления:

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные. (открывается 9 слайд презентации)

  Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

  Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Образная модель - это модель в мысленной или разговорной форме.

Знаковая модель - это модель, выраженная средствами формального языка (графики, таблицы, тексты и т.д.). (открывается 10 слайд презентации)

Образные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму.

Например: Мелодия, родившаяся в голове композитора, будет представлена в виде нот на бумаге.

Вопрос к учащимся: Программа, написанная на языке программирования, к какому классу относится эта модель?

   На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий. В дальнейшем мы рассмотрим основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере.

III. Закрепление изученного: (открывается 11 слайд презентации)

1. Для чего существуют модели? Приведите примеры различных моделей.
2. На какие два класса можно разбить модели по способу представления? Приведите примеры.

Практическая работа:

1. Построить описательную модель строения цветка.

Домашнее задание:

Уровень знания: выучить определения основных терминов и понятий.

Уровень понимания: Построить математическую модель конъюнкции двух простых высказываний А и В.

Уровень применения: Воспользуйтесь дополнительной литературой и приведите примеры различных моделей, используемых в быту.

Творческий уровень: Сделать любую предметную модель.

Проверка полученных знаний в процессе изучения данной темы: тест.

Цель: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания; рассмотреть формы представления моделей.

Тип урока: Урок объяснения нового материала и первичного закрепления знаний.

Задачи урока:

Обучающие:

• применение теоретических знаний на практике;

• организация деятельности учащихся по изучению и первичному закреплению способов действий.

Развивающие:

• помощь учащимся в осознании социальной и практической значимости учебного материала;

• обеспечение развития у школьников умений сравнивать и классифицировать познавательные объекты;

• создание условий для развития у школьников умения работать во времени.

Воспитывающие:

• осуществление эстетического воспитания;

• способствовать обогащению внутреннего мира школьников.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

• основные понятия “модель”, “моделирование”;

• виды моделей.

Учащиеся должны уметь:

• приводить примеры различных моделей;

• знать отличительные признаки различных моделей.

Методы:

• информационный (словесный);

• наглядный;

• иллюстративный;

• репродуктивный.

Формы организации учебной деятельности: фронтальная, индивидуальная.

Ход урока

I. Постановка целей урока

1. Детская игрушка, часы на стене, глобус, кристаллическая решетка, формула квадратного уравнения - это все модели. Как же получается назвать такие разные понятия одним словом?

2. Существует огромное количество моделей. Как понять к какому типу они относятся? Как отличить их по разным признакам?

II. Изложение нового материала:

1. Моделирование. В своей деятельности человек очень часто использует модели окружающего мира. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы). (открывается2 слайд презентации)

Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам. (открывается 3 слайд презентации)

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей часто изготавливают макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе.

Разработка электрической схемы обязательно предшествует созданию электрических цепей. (открывается 4 слайд презентации)

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет представление человечества об окружающем мире (гелиоцентрическая система мира Коперника, модель атома Резерфорда-Бора, модель расширяющейся Вселенной, модель генома человека). (открывается 5 слайд презентации)

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений.

А сейчас, давайте рассмотрим пример такой модели, созданной великим баснописцем И.А.Крыловым:

Лебедь, щука и рак

Когда в товарищах согласья нет,
На лад их дело не пойдёт,
И выйдет из него не дело, только мука.
Однажды, Лебедь, Рак и Щука
Везти с поклажей воз взялись,
И вместе трое все в него впряглись;
Из кожи лезут вон, а возу всё нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвётся в облака,
Рак пятится назад, а Щука тянет в воду.
Кто виноват из них, кто прав, - судить не нам;
Да только воз и ныне там.

Какие человеческие отношения смоделировал Крылов, переложив отношения между людьми на животных?

Практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и т.д. (открывается 6 слайд презентации)

Успешность наших социальных контактов в немалой степени определяется тем, насколько верно мы строим модель человека. Это не просто. Как говорится в пословице, для этого нужно пуд соли съесть. Если у ученика и учителя, невесты и жениха, у соседей и сослуживцев есть время на изучение друг друга, то социальные контакты в городе измеряются всего лишь несколькими десятками секунд. За это время строят взаимные модели продавец и покупатель, контролер и безбилетник, водитель и сотрудник ГАИ, пассажир и водитель такси. Подходя к прилавку, мы должны успеть выяснить, не нахамит ли нам продавец, если мы его попросим заменить гнилые фрукты. Продавец по нашему виду мгновенно строит модель покупателя и в соответствии с ней корректирует свое поведение.

Опытный водитель такси уже только по тому, как вы останавливаете машину, определяет, получит ли он чаевые или нет. Неправильно построенная модель может привести к очень печальным результатам. Люди часто умышленно стремятся к искажению той модели, которая создается о них. Иванушка работает под дурачка, дурак хочет казаться умным, бедный форсит, богатый прибедняется, подросток работает под взрослого и т. д. Вполне естественно, что ошибки неминуемы.

Рассмотрите пример построения модели читателя на основе диалога читателя с библиотекарем.

– Здравствуйте.

– Добрый день. Какие книги вас интересуют?

– Мне нужны подробные правила футбола и инструкция для арбитров.

– Вы готовитесь судить матчи?

– Нет. Просто я завтра иду на футбол и хочу досконально знать тонкости игры, чтобы не освистать арбитра невпопад, а свистеть только тогда, когда он ошибется.

– Вот, пожалуйста, вам инструкция и правила. Что еще хотите взять?

– Еще я хочу взять складной зонтик, на случай дождя. А вдруг он сломается? Нет ли у вас какой–нибудь книги про устройство и ремонт зонтиков?

– Пожалуйста. Как раз недавно наша библиотека получила такую книгу. Перевод с японского.

– Спасибо. После футбола я пойду в театр и хотел бы как можно точнее оценить игру актеров, чтобы узнать, кому аплодировать, а кому – нет.

– Могу предложить книгу Станиславского “Моя жизнь в искусстве”.

– С удовольствием изучу. Еще мне нужна книжка про устройство театральных биноклей. Вдруг мой неожиданно сломается.

– Пожалуйста. Вот вам такая брошюра.

– Спасибо. Запишите мне все эти книги. Больше я ничего брать не буду.

Учитель:

Как вы можете охарактеризовать данного человека?

Попробуйте сформировать модель читателя, добавьте несколько предложений, продолжающих данный диалог.

(Читатель, видимо, некоммуникабельный дотошный человек, у которого вся жизнь разложена по полочкам. Он не смотрит на других, не советуется и не подражает, единственный авторитет для него печатное слово. Исходя из этого, библиотекарь может прогнозировать, какая книга необходима еще этому читателю.

– Хорошо. Скажите, а сегодня вечером вы никуда не собираетесь?

– Нет. Сразу из библиотеки я иду домой.

– Идете домой?

– Да.

– Тогда обязательно возьмите “Правила уличного движения” (Хорт А. “Диалог в библиотеке”))

Можете ли вы по стилистическим, лексическим и грамматическим признакам построить модель автора текста, определить, например, его возраст, пол, образование?

Прочитайте предложенные отрывки произведений и попытайтесь определить автора текста.

“Значит было так: я приезжаю – на столе записка. Я ее не буду пирисказывать: она там обзываться начала. Главное я же знаю, почему она сделала такой финт ушами. Ей все говорили, что она похожая на какую–то артистку. Я забыл на какую. Но она дурочка не понимает: ну и что? Мало ли на кого я похожий, я и давай теперь скакать, как блоха на зеркале. А ей когда говорили, что она похожа, она прямо щастливая становилась...” (В. Шукшин).

“Когда я читаю, я люблю грызть сухарь, или еще что–нибудь. Я люблю гостей. Еще я очень люблю ужей, ящериц и лягушек. Они такие ловкие. Я ношу их в карманах. Я люблю, чтобы ужик лежал на столе, когда я обедаю... Когда у меня хорошее настроение, я люблю скакать. Я люблю ходить в зоопарк. Там чудесные слоны и есть один слоненок. Когда мы будем жить просторней, мы купим слоника. Я высмотрю ему гараж.” (Н. Носов).

(В первом случае – это рабочий с начальным образованием, во втором – мальчик десяти лет.)

Построения модели человека по тексту оказываются весьма важными в криминалистике. На основе какой–либо записки, письма, заявления, анонимки криминалист должен построить как можно более детальную модель преступника.

При создании различного рода программ необходимо также учитывать различного рода аспекты пользователей. Это только кажется, что программист работает только с голыми цифрами и строками программы, но ему необходимо учитывать и различные пользовательские нюансы общения с компьютером, т.е. строить модели пользователей. Ведь не секрет, что программа будет тем лучше, чем большее количество тестеров принимало участие при ее разработке. Программа должна максимально подстраиваться под пользователя, а не наоборот.

Но как компьютеру определить, с кем он имеет дело? Вспомним, как это делают люди. Когда вам предстоит устраиваться на работу, то для того, чтобы ваша зарплата соответствовала вашим способностям, необходимо заполнить анкету, побеседовать с будущим начальником, под руководством которого вам предстоит работать и выполнить некоторую испытательную работу.

При обращении пользователя к персональному компьютеру компьютер тоже должен вначале выяснить, работал ли он на нем. Если – нет, то персональный компьютер собирает информацию о пользователе.

Согласитесь, что достаточно просто при работе с компьютером на клавиатуре по звуку отличить новичка от специалиста.

Приведите примеры явных критериев.

(Поскольку новичок еще не знает клавиатуры, он затрачивает массу времени на поиск отдельных литер. Более того, компьютер позволяет не только измерять интервалы между нажатиями клавиш, но и количество допущенных ошибок и сделанных исправлений.)

Учитель:

Неуверенность работы на клавиатуре выдает новичка после первого же сеанса работы с компьютером, пользователь уже находится “под колпаком” компьютера. Он фиксирует, как часто пользователь обращается к его услугам, сколько допускает ошибок и каких, как часто обращается за помощью к подпрограмме подсказки и т. п.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. (открывается 7 слайд презентации)

Вопрос учащимся: Как Вы думаете, что можно моделировать?

Ответ: Объекты, явления, процессы, поведение.

У замечательного американского писателя-фантаста Рея Брэдбери есть рассказ «И грянул гром». Не читали? В нем повествуется о фирме, организующей путешествия на 60 мил­лионов лет в прошлое. Все «посетители прошлого» должны передвигаться только по специально проложенной тропе, ибо один неосторожный шаг уже способен нарушить последующую Историю. Устами одного из служащих фирмы это описано так:

«Допустим, мы случайно убили здесь мышь. Это значит, что всех будущих потомков этой мыши не будет... Вы уничто­жите не одну, а миллион мышей... А как с лисами, для питания которых нужны были именно эти мыши? Не хватит десяти мышей — умрет одна лиса. Десятью лисами меньше — подохнет от голода лев... И вот итог: через 59 миллионов лет пещерный человек, один из дюжины, населяющей весь мир, выходит на охоту за кабаном или саблезубым тигром. Но вы, раздавив одну мышь, раздавили всех тигров в этих местах. И пещерный человек умирает от голода... Это смерть миллиарда его потомков. Может быть, Рим не появится на своих семи холмах...»

Напрасно один из героев рассказа умолял вернуть его на те же 60 миллионов лет назад, чтобы оживить случайно раздавленную им бабочку. Он оказался уже совсем в иной Истории и погиб.

Это, конечно, всего лишь фантастика, сказка, смоделированная автором ситуация, но в ней намек всем нам, как осторожны должны мы быть в нашем общении с природой. Как часто наши решения оказываются непродуманными: то мы вдруг решаем уничтожить всех вол­ков, якобы приносящих только вред, то заселяем весь материк кроликами (так случилось в Австралии) и потом не знаем, как от них избавиться... Каждый раз хочется вернуться в тот роковой миг и сделать, как нам кажется, более правильный шаг. Но это, увы, невозможно — нет такой «машины вре­мени», которая перенесла бы нас в прошлое.

Есть, однако, «машина времени», позволяющая заглянуть в будущее, проанализировать, смоделировать процесс, ситуацию и т. п. — это наука.

Рассмотрим пример из жизни. В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523 человека.

Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В. Рид, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему какие-то несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое...

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства.

Например: В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическое подобие оригинала, но не важен, например, ее цвет.

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

Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению.

География, военное дело, судоходство невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт. 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.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.

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

(открывается 8 слайд презентации)

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.

Формы представления моделей.

Как мы убедились, существует огромное количество объектов моделирования. Для того чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо их все классифицировать, то есть упорядочить, систематизировать.

Классификация - это систематизация, разделение объектов на родственные группы, имеющих один или несколько общих признаков.

Существуют различные способы классификации:

1. По области использования:

- учебные (обучающие программы, наглядные пособия);

- опытные (модель корабля);

- научно - технические (динамо-машина, осциллограф);

- игровые (игра “Зарница”, военные учения);

- имитационные (мышь Шеннона).

2. По временному фактору:

- статические (фотография, кристаллическая решетка);

- динамические (в физике - движение тел, в химии - химические реакции).

3. По способу представления. Это способ мы рассмотрим более подробно.

Классификация по способу представления:

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные. (открывается 9 слайд презентации)

Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Образная модель - это модель в мысленной или разговорной форме.

Знаковая модель - это модель, выраженная средствами формального языка (графики, таблицы, тексты и т.д.). (открывается 10 слайд презентации)

Образные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму.

Например: Мелодия, родившаяся в голове композитора, будет представлена в виде нот на бумаге.

Вопрос к учащимся: Программа, написанная на языке программирования, к какому классу относится эта модель?

На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий. В дальнейшем мы рассмотрим основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере.

III. Закрепление изученного: (открывается 11 слайд презентации)

1. Для чего существуют модели? Приведите примеры различных моделей.

2. На какие два класса можно разбить модели по способу представления? Приведите примеры.

Практическая работа:

1. Построить описательную модель строения цветка.

Домашнее задание:

Уровень знания: выучить определения основных терминов и понятий.

Уровень понимания: Построить математическую модель конъюнкции двух простых высказываний А и В.

Уровень применения: Воспользуйтесь дополнительной литературой и приведите примеры различных моделей, используемых в быту.

Творческий уровень: Сделать любую предметную модель.

Проверка полученных знаний в процессе изучения данной темы: тест.