Особенности преподавания компьютерного моделирования в средней школе | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Педагогика

Опубликовано в Молодой учёный №44 (178) ноябрь 2017 г.

Дата публикации: 06.11.2017

Статья просмотрена: 465 раз

Библиографическое описание:

Богданова М. В., Рощупкина Е. В. Особенности преподавания компьютерного моделирования в средней школе // Молодой ученый. — 2017. — №44. — С. 152-155. — URL https://moluch.ru/archive/178/46259/ (дата обращения: 19.04.2019).



В статье рассматриваются основные особенности преподавания компьютерного моделировании я в средней школе.

Ключевые слова: моделирование, информационные технологии, образование

Моделирование используется многие столетия и давно является мощным инструментом науки и техники. Сегодня моделирование в подавляющем большинстве случаев — это компьютерное моделирование.

Модели и моделирование используются человечеством давно. С помощью моделей и модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика. Наскальные изображения наших предков, затем картины и книги — это модельные, информационные формы передачи знаний об окружающем мире последующим поколениям. Навыки моделирования очень важны человеку в жизни с малых лет. Они помогут разумно планировать свой распорядок дня, учебу, труд, выбирать оптимальные варианты при наличии выбора, разрешать удачно различные жизненные ситуации.

Модель — это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект-оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные его черты. [1]

Современное компьютерное моделирование выступает как средство общения людей (обмен информационными, компьютерными моделями и программами), осмысления и познания явлений окружающего мира (компьютерные модели солнечной системы, атома и т. п.), обучения и тренировки (тренажеры), оптимизации (подбор параметров). Появление компьютерного моделирования неразрывно связано с появлением первых компьютеров.

Компьютерное моделирование является одним из самых сложных разделов в школьном курсе информатики. Содержательно-структурный компонент «Моделирование и формализация» — новейшая составляющая в области исследуемой дисциплины, она постоянно усовершенствуется, поэтому исследование методологии ее изучения еще не окончены.

В результате изучения компьютерного моделирования ученики должны:

‒ продемонстрировать, что моделирование в любой области знаний имеет схожие черты, зачастую для различных процессов удается получить очень близкие модели;

‒ выделить преимущества и недостатки компьютерного эксперимента по сравнению с экспериментом натурным;

‒ показать, что и абстрактная модель, и компьютер представляют возможность познавать окружающий мир, управлять им в интересах человека. [7]

В имеющейся научно-методологической литературе используются разнообразные, совершенно отличные друг от друга, понятия и разделения по группам моделей. Также можно встретить разнообразные подходы в исследовании этой области информатики. Изучая явления и предметы с помощью компьютерного, численного, имитационного и математического моделирования, ученикам проще представлять с помощь задач самые разнообразные области человеческой деятельности. С помощью алгоритмов, моделирование позволяет выполнять вычислительные эксперименты [4].

В чем же преимущество компьютерного моделирования по сравнению с натурным экспериментом? Прежде всего, компьютерное моделирование позволяет получать наглядные динамические иллюстрации физических экспериментов и явлений, воспроизводить их тонкие детали, которые часто ускользают при наблюдении реальных явлений и экспериментов. При использовании моделей компьютер предоставляет уникальную, не достижимую в реальном физическом эксперименте, возможность визуализации не реального явления природы, а его упрощённой модели. При этом можно поэтапно включать в рассмотрение дополнительные факторы, которые постепенно усложняют модель и приближают ее к реальному физическому явлению. Кроме того, компьютерное моделирование позволяет варьировать временной масштаб событий, а также моделировать ситуации, не реализуемые в физических экспериментах.

Ранее на уроках информатики решались просто задачи по программированию на языках Basic и Pascal. Некоторым ученикам это было неинтересно, так как они не видели практическое применение результатов решения данной задачи. В современных условиях, когда на программировании по стандартам выделяется достаточно малое количество времени, раздел моделирование приобретает большую значимость, так как ученики не только учатся программировать, но и самостоятельно ставить задачу, находить математические модели и области использования результатов решения задачи.

Раздел «Моделирование и формализация» содержится в обязательном минимуме содержания образования в общеобразовательных учреждениях.

Во многих школьных учебниках используется понятие информационная модель, что само по себе абстрактное понятие. Информационная модель — набор величин и (или) изображений, содержащих необходимую информацию об исследуемых объектах или процессах. [5]

Воплощение моделей производят в различных программных обеспечениях таких как «Лого Миры», Pascal, Visual Basic, Delphi, в табличных средах и базах данных (Excel, Access, статистические пакеты), в специально предназначенных математических платформах (Mathcad, Mathematica, Matlab, Maple). Помимо вышеперечисленных сред, используются так же и среды для моделирования трехмерной графики, такие как Blender и Компас.

Исследуя опыт реальных учителей, которые преподавали тему «Моделирование и формализация» в курсе информатики, а в частности Кощеевой Тамары Ивановны. Уроки данного учителя направлены в основном на формирование теоретических понятий. [6] Большинство последующих, которые рассматривает Тамара Ивановна, разделов базового курса имеют прямое отношение к моделированию, в том числе и темы, относящиеся к технологической линии курса. Изучавшиеся ранее текстовые и графические редакторы, программное обеспечение телекоммуникаций можно отнести к средствам, предназначенным для рутинной работы с информацией: позволяющим набрать текст, построить чертеж, передать или принять информацию по сети. Программные средства информационных технологий, которые предстоит изучать дальше — СУБД, табличные процессоры, следует рассматривать как инструменты для работы с информационными моделями. Алгоритмизация и программирование также имеют прямое отношение к моделированию. Следовательно, линия моделирования является сквозной для многих разделов базового курса.

Опыт Кощеевой Т. И. подтверждает общую линию моделирования в школьном курсе для многих учителей, но существует опыт других педагогов, которые большую направленность делают на практическую составляющую.

Иванов Алексей Викторович учитель МБОУ СШ № 2 г. Вязьма предлагает программы на переливание из сосуда в сосуд. Одна задача на 8 литров, вторая на 12 литров (рис. 1). Для создания этих приложений использовал среду программирования Lazarus. Один из вариантов использования — интерактивная доска. [6]

Рис. 1. Программы на переливание из сосуда в сосуд

Программа Lazarus является достаточно сложной для изучения в средней школе, так как надо знать основы языка Pascal, и поэтому может изучаться только в старших классах. Поэтому старшеклассники вполне могут создать подобную программу в курсе моделирования.

Опыт другого учителя Шумилиной Ларисы Ивановны, МБОУ СОШ № 25 г. Шахты Ростовской области. Её ученик Малютин Богдан в свободно распространяемом редакторе 3D графики Blender сделал две модели «Моя родная школа» (рис. 2) и «Тепловоз» (рис. 3). [7]

I:\Богдан\Школа\vid55.jpg

Рис. 2. «Моя родная школа»

I:\Богдан\Поезд\tem2 5.jpg

Рис. 3. «Тепловоз»

Данный опыт показывает, что хотя при создании данных моделей не используется математическое моделирование, но результат выполнения модели повышает мотивацию обучения и развивает абстрактное мышление, расширяет кругозор в области информатики, формирует навыки самостоятельного освоения новых программных средств.

Таким образом, можно сделать следующие выводы: не следует считать, что тема моделирования носит чисто теоретический характер и автономна от всех других тем.

Анализируя различные программы по компьютерному моделированию и различные учебники, учитель может сам выбрать наиболее приемлемую для него как учебную программу, так и среды моделирования.

Хотелось заметить, что на уроках информатики, по нашему мнению, должны присутствовать модели, созданные как на языках программирования, так и в таких прикладных средах, как Excel, графические редакторы и в средах для 3D моделирования(Blender и Компас). Наличие других тем в учебной программе таких как стохастические модели, модели, созданные с помощью графов, деревья, могут быть выбраны в классах с физико-математической направленностью или в классах с более высокой успеваемостью по информатике.

Литература:

  1. «Модель. Моделирование. Роль моделирования в научных и практических исследованиях. Типы моделей. Компьютерное моделирование. Построение компьютерной модели» //. URL: http://pandia.ru/text/79/428/42197.php https://studopedia.ru/18_52832_kompyuternoe-modelirovanie.html
  2. Гусева Е. Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб. практикум / Е. Н. Гусева. — Магнитогорск: МаГУ, 2008. — 100с.
  3. Моделирование. Компьютерные модели //. URL: http://gigabaza.ru/doc/77430.html
  4. Переливашка_8_12 //. URL: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/srednjaja-shkola/informatika/57478-perelivashka_8_12.html
  5. Проектная работа по информатике «3 D моделирование. Моя родная школа» //. URL: https://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2014/01/30/proektnaya-rabota-po-informatike-3-d-modelirovanie-moya-rodnaya-shkola
  6. «Изучение темы «Моделирование и формализация» в курсе информатики 8-го класса» //. URL: http://открытыйурок.рф/статьи/528516/
  7. М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хенер Методика преподавания информатики //. URL: https://traditio.wiki/files/3/39/UDC.pdf
Основные термины (генерируются автоматически): компьютерное моделирование, моделирование, модель, окружающий мир, прямое отношение, область информатики, базовый курс, математическое моделирование, информационная модель, учебная программа.


Похожие статьи

Компьютерное моделирование в России | Статья в журнале...

Компьютерное моделирование в России. Автор: Астафьева Виктория Владиславовна. Рубрика: Информатика.

Математическое и компьютерное моделирование. Учебное пособие.

Учебные компьютерные модели маятников | Статья в журнале...

Ключевые слова: вычислительный эксперимент, компьютерное моделирование, маятник, математический маятник, модель, пружинный маятник, учебная компьютерная модель, физический маятник.

Математическое моделирование комплексных экономических...

Математическое моделирование включает в себя построение математических моделей экономических объектов, методы решения и анализ полученных результатов. В итоге очевидно, что сегодня математическое моделирование актуально как никогда, особенно...

Применение систем компьютерной математики...

Основу системы компьютерной математики составляет представительный набор базовых функций и

Научные исследования с численным моделированием.

Рекомендации по применению информационных компьютерных технологий в преподавании математики.

Как компьютерное моделирование помогает школьникам...

В статье приводятся примеры использования компьютерных моделей электростатических полей точечных зарядов для формирования понятия электрического поля. Ключевые слова: обучение физике, теория поля, визуализация, компьютерное моделирование...

Ключевые слова: имитационное моделирование, виртуальная...

Компьютерное моделирование — это один из альтернативных методов исследования системы. Моделирование сводится к построению модели объекта, которая послужила заместителем оригинала и позволяет воспринимать интересующие нас свойства и...

Приложения математического моделирования

Математическое моделирование понимается как процесс создания математической модели и оперирования ею с целью получения новой информации об объекте исследования.

Использование учебно-творческих задач при обучении...

Включение в содержательную линию «Моделирование и формализация» базового курса информатики модуля «Информационное моделирование» позволит создать прочную основу для

Моделирование как средство повышения эффективности...

В статье анализируется возможности математического моделирования при обеспечении интеграции курсов математики и информатики в профессиональных колледжах. Ключевые слова:модель, математическая модель, моделирование, интеграция...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Компьютерное моделирование в России | Статья в журнале...

Компьютерное моделирование в России. Автор: Астафьева Виктория Владиславовна. Рубрика: Информатика.

Математическое и компьютерное моделирование. Учебное пособие.

Учебные компьютерные модели маятников | Статья в журнале...

Ключевые слова: вычислительный эксперимент, компьютерное моделирование, маятник, математический маятник, модель, пружинный маятник, учебная компьютерная модель, физический маятник.

Математическое моделирование комплексных экономических...

Математическое моделирование включает в себя построение математических моделей экономических объектов, методы решения и анализ полученных результатов. В итоге очевидно, что сегодня математическое моделирование актуально как никогда, особенно...

Применение систем компьютерной математики...

Основу системы компьютерной математики составляет представительный набор базовых функций и

Научные исследования с численным моделированием.

Рекомендации по применению информационных компьютерных технологий в преподавании математики.

Как компьютерное моделирование помогает школьникам...

В статье приводятся примеры использования компьютерных моделей электростатических полей точечных зарядов для формирования понятия электрического поля. Ключевые слова: обучение физике, теория поля, визуализация, компьютерное моделирование...

Ключевые слова: имитационное моделирование, виртуальная...

Компьютерное моделирование — это один из альтернативных методов исследования системы. Моделирование сводится к построению модели объекта, которая послужила заместителем оригинала и позволяет воспринимать интересующие нас свойства и...

Приложения математического моделирования

Математическое моделирование понимается как процесс создания математической модели и оперирования ею с целью получения новой информации об объекте исследования.

Использование учебно-творческих задач при обучении...

Включение в содержательную линию «Моделирование и формализация» базового курса информатики модуля «Информационное моделирование» позволит создать прочную основу для

Моделирование как средство повышения эффективности...

В статье анализируется возможности математического моделирования при обеспечении интеграции курсов математики и информатики в профессиональных колледжах. Ключевые слова:модель, математическая модель, моделирование, интеграция...

Задать вопрос