Презентация по информатике "компьютерное информационное моделирование". Презентация к уроку "компьютерное моделирование" Типы информационных моделей

Модель –

некое упрощенное подобие реального объекта

• В реальном времени оригинал

может уже не существовать, или

его нет в действительности

Причины, по которым прибегают к построению моделей:

2.Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то свойство, полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их

Причины, по которым прибегают к построению моделей:

3.Ориганил либо очень велик, либо очень мал

4. Процесс протекает очень быстро или очень медленно

5. Исследование объекта может привести к его разрушению

Моделирование

Процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений

Цель моделирования

Назначение будущей модели. Она определяет те свойства оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели

Модели

Информационные

Материальные

(натурные)

Физическое подобие объекта

Описание объекта моделирования

Явления

Поведение

Процессы

Объекты

• Гроза
• Землетрясение

• Экономические
• Развитие Вселенной

• Глобус
• Игрушки
• Макеты

МОДЕЛИРОВАНИЕ НАТУРНОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ

Натурные модели

Информационные модели

Фотография

Видеофильм

Скульптура

моделирования

Производственный

Медицинская

карточка

Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта будут разными, если они создаются для разных целей.

Типы информационных моделей

объектов и процессов

Вербальные

Графические

Математические

Табличные

Словесное описание на естественном языке

Карты

Чертежи

Графики

Графы

Объект-объект

Объект-свойство

Двоичные

Прочие

Описание на языке математики

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также их взаимосвязь с внешним миром.

Одному и тому же объекту можно поставить в соответствие разные информационные модели (вербальные, математические, табличные, графические); все зависит от цели моделирования.

Математические

Табличные

Графические

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

модели

Вербальная модель – это письменное или устное представление информационной модели средствами естественного языка.

Примеры вербальных моделей:

• информация в учебниках
• произведения художественной литературы
• тексты, описывающие алгоритмы
• текстовое описание объектов и процессов

Математические

Табличные

Графические

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Математическая модель - описание математическими формулами соотношений между количественными характеристиками объекта моделирования.

Примеры математических моделей:

• модель прямолинейного перемещения тела

• математическая модель периода колебаний пружинного маятника

Математические

модели

Табличные

Графические

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Табличная информационная модель – это модель, в которой объекты или их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной таблицы.

Типы табличных моделей:

• таблицы типа «объект-свойство»
• таблицы типа «объект-объект»

Математические

Табличные

модели

Графические

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Графическая информационная модель – это наглядный способ представления объектов и процессов в виде графических изображений.

Примеры графических информационных моделей:

Математические

Табличные

Графические

модели

диаграмма

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Математические

Табличные

карта

Графические

модели

диаграмма

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Математические

Табличные

чертеж

Графические

модели

диаграмма

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Математические

Табличные

схема

Графические

модели

диаграмма

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Ненаправленный

г р а ф

д. Е л о в о

ст. Озерная

д. Подгорная

Математические

Отношения: « соединение дорогой »

(симметричные связи)

• Элементы системы, изображенные овалами, называются вершинами
• Связи между элементами называются отношениями

• ребро – симметричная связь
• дуга – несимметричная связь

Ориентированный г р а ф

Начальная вершина

Лев Нилыч

Отношение:

«быть дедушкой»

Табличные

Конечная вершина

Графические

модели

граф

диаграмма

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Математические

Табличные

Графические

модели

диаграмма

ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

• ТИПЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ

Вербальные

Математические

Табличные

График изменения температуры

Графические

модели

график

диаграмма

• Пример таблицы «объект-свойство»

База данных «Домашняя библиотека»

НАЗВАНИЕ

Беляев А. Р.

Человек-амфибия

Кервуд Д.

Тургенев И. С.

Бродяги севера

Повести и рассказы

Олеша Ю. К.

Избранное

Беляев А. Р.

Звезда КЭЦ

Тынянов Ю. Н.

Толстой Л. Н.

Беляев А. Р.

Повести и рассказы

Избранное

• Пример таблицы «объект-объект»

База данных «Успеваемость»

Аликин Петр

Ботов Иван

Волков Илья

Галкина Нина

Методика информационного моделирования

Определение

моделирования

Определение

информационной

Построение

информационной

Системный

анализ объекта

моделирования

Домашнее задание

Учить: конспект в тетради,

§ 13,

Составить свое генеалогическое древо (Графическая модель)

• Какие свойства реальных объектов воспроизводят:

• Муляжи продуктов в магазине; Манекен
• Муляжи продуктов в магазине;
• Манекен

• Приведите пример материальной и информационной моделей самолета
• Составьте различные модели:

• Квадрата Прямой линии Человека
• Квадрата
• Прямой линии
• Человека

4. Постройте графическую модель (график ) Петиной успеваемости за год (по четвертям) для следующих предметов: физика, химия, алгебра, геометрия.

Петины оценки:

физика – 5 4 4 5

химия – 3 4 3 4

алгебра – 4 4 3 4

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Компьютерное моделирование физических процессов как средство формирования математических понятий

Актуальность Необходимыми становятся не сами знания, а знание о том, где и как их применять. Но еще важнее – знание о том, как информацию добывать, интегрировать или создавать.

Противоречия Социальный заказ Формальный подход Потенциальные возможности Реальная практика

Объект исследования: Процесс обучения математике в общеобразовательной школе.

Цель исследования: Разработать теоретически обоснованную методику для учебного курса, где реализуется компьютерное моделирование физических процессов как средство формирования математических понятий в курсе алгебры основной школы.

Гипотеза исследования: Компьютерное моделирование физических процессов как средство формирования математических понятий будет успешно реализовано, если будет: - разработана система взаимосвязанных математических понятий и физических процессов, где каждый физический процесс служит иллюстрацией конкретного математического понятия; - разработана методика создания компьютерных моделей физических процессов;

Задачи: Изучить теоретические основы формирования математических понятий в курсе алгебры основной школы посредством компьютерного моделирования физических процессов. Разработать методику создания компьютерных моделей физических процессов для формирования математических понятий. Составить комплекс задач с физическим содержанием, направленных на формирование математических понятий средством компьютерного моделирования.

В данном исследовании разобраны теоретические основы формирования математических понятий и компьютерного моделирования физических процессов: - раскрыты сущность и психолого-педагогические основы формирования математических понятий;

Определены понятие модели и моделирования, обосновано применение компьютерного моделирования физических процессов для формирования математических понятий;

Формирование понятий I этап- чувственное Восприятие объектов II этап – представление Об объекте III этап- Формирование абстр. понятия IV этап- Постепенное усвоение содержания и объема понятия V этап – применение понятия в решении учебно –позн. И практ. задач VI этап – классификация и систематизация понятий Моделирование Интуитивная модель Структурная и Динамическая Образная модель Стр. и дин. Образно-знаковая модель Стр. и дин. Знаковая модель Инф.-лог. Модель Компьютерная модель

Этапы решения задачи Формулировка проблемы Постановка задачи Построение модели Проверка Адекватности Модели. Решение задачи с использованием Построенной модели Моделирование Интуитивная модель Структурная и Динамическая Образная модель Стр. и дин. Образно-знаковая модель Стр. и дин. Знаковая модель Инф.-лог. Модель Компьютерная модель

Выводы: Математическое понятие является мысленной моделью объекта окружающей действительности; Моделирование – средство формирования математического понятия;

Компьютерное моделирование физических процессов выступает как один из действенных средств формирования математической компетентности, развития исследовательских и творческих способностей учащихся.

Методика решения задач с физическим содержанием с помощью компьютерного моделирования; Комплекс задач с физическим содержанием, направленных на формирование математических понятий.

Задача Камень брошен вертикально вверх со скоростью. Через какое время от начала движения он пройдет высоту h ?

Квадратичная функция Зависимость пути от времени при равноускоренном движении t, c Y, м h

Задачи с физическим содержанием - иллюстрации к абстрактным математическим понятиям, показывающие применение математических знаний для познания и исследования окружающей действительности.

Теоретический анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы; - Анкетирование и наблюдение; - Анализ образовательных программ, школьных учебников математики и физики; - Анализ и обобщение опыта; - Компьютерное моделирование.

Образовательная программа элективного курса «Решение задач с физическим содержанием с помощью компьютерного моделирования»

Проект «Использование имитационного моделирования свободного падения тел для исследования свойств квадратного уравнения».

Содержание курса Понятие модели. Виды модели. Компьютерная модель. Этапы компьютерного моделирования. Задачи с физическим содержанием. Решение задач с помощью математического моделирования. Динамическое моделирование физических процессов при решении задач. Лабораторный практикум по созданию моделей; - колебание отклоненного от положения равновесия груза на пружине (с учетом и без учета трения); - колебание математического маятника; - равномерное движение точки по окружности; - свободное падение тела; - движение тела под действием сил всемирного тяготения; - движения тела, брошенного под углом к горизонту; - вытекание воды из сосуда с отверстием в стенке вблизи дна;

Комплекс задач с физическим содержанием Задачи, направленные на формирование понятия «линейная функция»: Задачи на составление квадратных уравнений: Задачи на применение квадратичной функции

«Очень важно, чтобы изумительный мир природы, игры, красоты, музыки, фантазии, творчества, окружавший детей до школы, не закрылся перед ребенком классной дверью» В.А.Сухомлиский

Компьютерное моделирование По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные. Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды. Этапы моделирования 1. Постановка задачи. 2. Разработка модели. 3. Компьютерный эксперимент. 4. Анализ результатов моделирования. Этап 1. Постановка задачи Описание задачи Цель моделирования Анализ объекта Этап 2. Разработка модели Информационная модель Знаковая модель Компьютерная модель Этап 3. Компьютерный эксперимент План моделирования Технология моделирования Этап 4. Анализ результатов моделирования Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели Постановка задачи Описание задачи Задача (или проблема) формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным. Главное на этом этапе – определить объект моделирования и понять. Что собой должен представлять результат. Формулировка цели моделирования Целями моделирования могут быть: познание окружающего мира, создание объектов с заданными свойствами («как сделать, чтобы…»), определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения («что будет, если…»), эффективность управления объектом (процессом) и т.д. Анализ объекта На этом этапе, отталкиваясь от общей формулировки задачи, четко выделяют моделируемый объект и его основные свойства. Поскольку в большинстве случаев исходный объект – это целая совокупность более мелких составляющих, находящихся в некоторой взаимосвязи, то анализ объекта будет подразумевать разложение (расчленение) объекта с целью выявления составляющих и характера связей между ними. Разработка модели На этом этапе выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т.е. информационная модель. Информационная модель Знаковая модель Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме, которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной. Компьютерная модель Существует большое количество программных комплексов, которые позволяют проводить исследование (моделирование)информационных моделей. Каждая среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных объектов, что обуславливает проблему выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения поставленной задачи. Компьютерный эксперимент План моделирования План моделирования должен отражать последовательность работы с моделью. Первыми пунктами в таком плане должны стоять разработка теста и тестирование модели. Тестирование – процесс проверки правильности модели. Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат. В случае несовпадения тестовых значений необходимо искать и устранять причину. Технология моделирования Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над компьютерной моделью. Анализ результатов моделирования. Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели В этом случае происходит анализ самой модели, поиск и исправление ошибок моделирования.

1 слайд

DIM A(5) FOR I= 1 TO 5 INPUT A(I) NEXT I S=0 FOR I=1 TO 5 S=S+A(I) NEXT I PRINT S Разработка: Клинковская М.В., учитель информатики и ИКТ МОУ гимназии №7 г. Балтийска, 2008-09 уч.год.

2 слайд

ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОБЪЕКТЫ И ПРОЦЕССЫ В ОБРАЗНОЙ ИЛИ ЗНАКОВОЙ ФОРМЕ, ТАКЖЕ В ФОРМЕ ТАБЛИЦ, БЛОК-СХЕМ, И Т.Д.

3 слайд

DIM A(5) FOR I= 1 TO 5 INPUT A(I) NEXT I S=0 FOR I=1 TO 5 S=S+A(I) NEXT I PRINT S В БИОЛОГИИ: ВЕСЬ ЖИВОТНЫЙ МИР РАССМАТРИВАЕТСЯ КАК ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (ТИП, КЛАСС, ОТРЯД, СЕМЕЙСТВО, РОД, ВИД)

4 слайд

Словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций Математические модели – математические формулы, отображающие связь различных параметров объекта или процесса Геометрические модели – графические формы и объемные конструкции Структурные модели – схемы, графики, таблицы, и т.д. Логические модели – такие, в которых представлены различные варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий Специальные модели – ноты, химические формулы, и т.д.

5 слайд

Н.Коперник и изображение гелиоцентрической системы Коперника не Солнце движется вокруг Земли, а Земля вращается вокруг своей оси и Солнца; Орбиты всех небесных тел проходят вокруг Солнца. не Солнце движется вокруг Земли, а Земля вращается вокруг своей оси и Солнца; Орбиты всех небесных тел проходят вокруг Солнца.

6 слайд

Формализация – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков Формальные языки: системы специализированных языковых средств или их символов с точными правилами сочетаемости МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЯЗЫК АЛГЕБРАИЧЕСКИХ ФОРМУЛ F = ma ЯЗЫК ХИМИЧЕСКИХ ФОРМУЛ H 2 O НОТНАЯ ГРАМОТА

7 слайд

8 слайд

Работа 1. Объект моделирования: одноклассник. Цель моделирования: построение словесной модели человека. Параметры моделирования. Фамилия, имя, отчество объекта. Черты лица, телосложение (рост и вес) Любимый учебный предмет объекта, причины. Хобби объекта. Инструмент моделирования: текстовый процессор Microsoft Word. Тема: «Построение словесной модели в среде текстового редактора»

9 слайд

Ход работы. 1. Откройте текстовый редактор Microsoft Word. 2. Выберите объект моделирования (любого одноклассника). 3. Составьте его мысленный образ в соответствии с параметрами моделирования. 4. Оформите мысленный образ средствами текстового редактора. 5. Покажите результат учителю.

10 слайд

Работа 2. Тема: «Построение математической модели средствами редактора формул» Объект моделирования: математическая формула прямолинейного равноускоренного движения тела (изменение координаты x) Цель моделирования: построение математической модели Инструмент моделирования: редактор формул Microsoft Equation.

11 слайд

Ход работы. 1. Откройте текстовый процессор Microsoft Word. 2. Выбрать в меню Вставка команду Объект 3. Выбрать Microsoft Eqation 3.0. 4. Составить формулу с помощью наборов символов и шаблонов. 5. Ниже формулы в документе поясните обозначения, используемые в записи (описание величин). 5. Результат работы покажите учителю. 1. Откройте текстовый процессор Microsoft Word. 2. Выбрать в меню Вставка команду Объект 3. Выбрать Microsoft Eqation 3.0. 4. Составить формулу с помощью наборов символов и шаблонов. 5. Ниже формулы в документе поясните обозначения, используемые в записи (описание величин). 5. Результат работы покажите учителю.

12 слайд

Определите последовательность набора формулы; Все символы набираются последовательно, с помощью клавиатуры; Числа, знаки и переменные можно вводить с клавиатуры; Перемещаться между элементами формулы можно с помощью клавиш управления курсором или щелчком мыши установить курсор в нужное место; Если формул несколько, отделяйте одну от другой нажатием клавиши Enter; Если Вы хотите набрать текст, находясь в редакторе формул, следует выбрать Стиль, Текст. Для редактирования формулы дважды щелкните по ней. Инструкция СОВЕТЫ ПО НАБОРУ ФОРМУЛ

14 слайд

Знать классификацию моделей по форме представления. Приведите примеры словесных и математических моделей. С помощью каких программных инструментов можно создавать такие модели? Составьте словесную модель объяснения с родителями в ситуации, когда вы получили «двойку». Попробуйте убедить родителей в том, что ваша «двойка» является едва ли не благом. По приведенной словесной модели составьте математическую модель: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Выполните это задание с помощью компьютера.

15 слайд

Литература: Н. Угринович «Информатика. Базовый курс – 9» С.Бешенков, Е.Ракитина «Информатика. Систематический курс – 10» Н.В. Макарова «Информатика 7 –9», О.Л.Соколова. «Универсальные поурочные разработки по информатике. 10 класс». Москва. «ВАКО», 2006.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9