Методика изучения темы моделирование и формализации

Затем следует рассмотреть  цель моделирования, которая состоит  в назначении будущей модели. Именно цель определяет те свойства оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели.

Далее необходимо перейти к рассмотрению того, что моделироваться могут не только материальные объекты, но и различные  процессы. Поэтому моделирование  следует понимать в более широком  смысле. Например, синоптики моделируют на мощных компьютерах атмосферные  процессы и дают прогноз погоды, физики в лабораториях моделируют различные  физические процессы, авиационные конструкторы используют аэродинамическую трубу для моделирования процесса обтекания воздушным потоком модели самолета.

Рассмотрев цепочку понятий «объект моделирования - цель моделирования - модель», следует перейти к рассмотрению информационных моделей. Под информационной моделью понимают описание объекта моделирования. Другими словами, информационная модель - это информация об объекте моделирования.

Важным моментом при рассмотрении является показ учащимся того, что  моделирование является мощным способом познания окружающей действительности, а метод моделирования считается фундаментальным методом научного познания. Поэтому моделирование определяют как метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Методика  изучения информационных моделей и  формализации.

 

Материал этой темы достаточно абстрактен для учащихся 7–9 классов, поэтому целесообразно подойти к классификации моделей по формам представления информации, так как модель - это информация об объекте. Форма модели будет зависеть от цели её создания. Тогда формами информационных моделей будут:

• словесные или вербальные;
• графические;
• математические;
• табличные.

На рис. 1 показана структура процесса моделирования и основные типы информационных моделей. Учащимся следует на примерах показать, что для описания одного и того же объекта могут использоваться несколько различных моделей. Например, карты поверхности Земли бывают: физические, политические, климатические и др. И, наоборот, одна и та же модель может использоваться для описания и исследования различных объектов - например, уравнения движения материальной точки в механике используется для описания движения камня, автомобиля, поезда, планет.

На углублённом уровне изучения можно рассмотреть такие  понятия, как «система», «структура», «графы», «сети», «системный анализ». Это  позволит учителю подойти к решению  важной задачи развития системного мышления учащихся. Для этого необходимо решать задачи на систематизацию различных данных, приведенных в вербальной форме, и приведение их к представлению в табличной или графовой форме. Например, составить родословную семьи и представить её в виде графа (родословного дерева).

Рис.1 Структура моделирования  и типы моделей.

 

Рассматривая понятие формализации, учителю вначале следует остановиться на том, что для построения информационных моделей используются самые различные способы и инструменты. Для создания вербальных моделей обычно используют естественные языки и рисунки. Но этих средств часто недостаточно для построения таких моделей, которые позволяли бы производить их исследование с привлечением математических методов и получения количественных характеристик. Поэтому математики, физики, химики уже давно создают математические модели объектов, явлений и процессов. В математических моделях для описания используются математические понятия, алгебраические формулы, геометрические фигуры, т. е. специальный, так называемый формальный язык. Примером формальных языков являются известные учащимся язык химических формул, нотная грамота и даже смайлики, которыми они пользуются при передаче текстовых сообщений по мобильному телефону.

После такого рассмотрения можно сформулировать определение  понятия формализация. Формализация - это процесс построения информационной модели с помощью формальных языков. Формализованные модели позволяют во многих случаях перейти к математическим моделям, рассчитать их на компьютере и получить количественные результаты.

Затем на примерах можно  продемонстрировать, как осуществляют визуализацию формальных моделей для  их наглядного представления с помощью  различных средств, в частности, компьютерной графики. Например, для  представления алгоритмов используют блок-схемы; для моделей электрических цепей, которые учащиеся собирают на лабораторных работах по физике, используют электрические схемы.

В конце изучения данной темы следует провести систематизацию и обобщение знаний и предложить для рассмотрения схему, на которой  показана структура основных понятий.

Поурочное планирование я составил следующим образом:

№	Тема занятия	Часы
1.	«Понятие модели. Назначение и свойства моделей. Виды моделей. Моделирование»	1
2.	«Формализация. Этапы построения моделей»	1
3.	«Табличные информационные модели»	1
4.	«Практическая работа: создание модели в среде Microsoft Excel»	1
5	Практическое занятие: работа с моделью  «Жизнь»	1
6	Практическое занятие: создание моделей  в Pascal

 

 

 

 

Мышление является формой человеческого познания. В Российской педагогической энциклопедии под мышлением  понимается «процесс познавательной активности человека, характеризующийся обобщенным и опосредованным отражением предметов  и явлений действительности в  их существенных свойствах, связях и  отношениях».

Мышление подразделяется на виды в зависимости от используемых средств, характера решаемых задач, степени развернутости и осознанности производимых операций, преследуемых при этом целей и качества получаемого  результата.

Теоретическое и практическое мышление.

Теоретическое мышление направлено на познание наиболее общих законов  и правил. Оно оперирует наиболее общими категориями и понятиями. Всякого рода научные концепции, теории, методологические основания  науки являются продуктом этого  вида мышления.

Основная задача практического  мышления - подготовка физических преобразований действительности, то есть постановка цели, создание плана, проекта, схемы  действий и преобразований. Его способность  заключается в том, что оно  часто развертывается в условиях дефицита времени, а также в том, что в условиях практической деятельности его субъект обладает ограниченными  возможностями для проверки гипотез.

Теоретическое  и эмпирическое мышление отличаются друг от друга по характеру понятий, которыми мышление оперирует. Эмпирическое мышление- это мышление интуитивно и ситуативно определяемыми понятиями, кроме того, в данном случае между понятиями, используемыми разными людьми, может быть низкая степень согласованности.

Продуктивное и репродуктивное мышление. Продуктивное мышление порождает новые знания, новый материальный или идеальный результат. Репродуктивное - это мышление, повторно открывающее уже известные знания или воссоздающее то, что кем-то когда-то уже было создано. Репродуктивное мышление характерно для людей, которые многократно решают типичные задачи.

Различают также интуитивное  и аналитическое мышление. Аналитическое  мышление развернуто во времени, имеет  более или менее четко очерченные этапы, а сам процесс мышления в достаточной мере осознан. В отличие от аналитического, интуитивное мышление свернуто во времени, иногда решение проблемы производится молниеносно, в нем отсутствуют этапы, и, наконец, его процесс осознается в минимальной степени.

Очень важным с точки зрения приспособительных функций мышления является его деление на реалистическое и аутистическое. Реалистическое мышление основывается на реальных знаниях о мире, направлено на достижение целей, обусловленных жизненно важными потребностями и обстоятельствами, оно регулируется логическими законами, а его течение осознанно контролируется и направляется. Аутистическое мышление основывается на произвольных, иррациональных допущениях при игнорировании реальных фактов. Оно плохо контролируется сознанием.

Наглядно-действенное - мышление, которое сводится к реальным, практическим действиям человека в наглядно воспринимаемой ситуации (обстановке). Этот вид мышления можно наблюдать уже у детей  раннего возраста, начиная с 6-8-го месяца жизни.

Наглядно-образным мышлением  называют мышление, при котором задачи решаются не путем манипуляций с  реальными, материальными предметами, а с помощью внутренних действий с образами этих предметов.

Словесно-логическое мышление- высший вид мышления человека, имеющий дело с понятиями о предметах и явлениях, а не с самими предметами, явлениями или их образами.

[3, 7, 8]

Гальперин П.Я. Введение в  психологию - М., 2000

Маслов А.С. Психологические  процессы – М., 1994/

Лихачёв Б. Педагогика. Курс лекций. – М., 1998

 

К приемам мыслительной деятельности относятся анализ, синтез, сравнение, абстрагирование, обобщение, конкретизация, классификация. Основными являются анализ и синтез. Остальные же –  производные от первых двух. Какие  из этих логических операций применит человек, будет зависеть от задачи и  от характера информации, которую  он подвергает мыслительной переработке.

Анализ - это мысленное разложение целого на части или мысленное выделение из целого его сторон, действий, отношений.

Синтез - обратный анализу процесс мысли, это - объединение частей, свойств, действий, отношений в одно целое. Анализ и синтез - две взаимосвязанные логические операции. Синтез, как и анализ, может быть как практическим, так и умственным.

Анализ и синтез сформировались в практической деятельности человека. В трудовой деятельности люди постоянно  взаимодействуют с предметами и  явлениями. Практическое освоение их и  привело к формированию мыслительных операций анализа и синтеза.

Сравнение - это установление сходства и различия предметов и явлений. Сравнение основано на анализе. Прежде чем сравнивать объекты, необходимо выделить один или несколько признаков их, по которым будет произведено сравнение.

Сравнение может быть односторонним, или неполным, и многосторонним, или более полным. Сравнение, как  анализ и синтез, может быть разных уровней - поверхностное и более  глубокое. В этом случае мысль человека идёт от внешних признаков сходства и различия к внутренним, от видимого к скрытому, от явления к сущности.

Абстрагирование - это процесс мысленного отвлечения от некоторых признаков, сторон конкретного с целью лучшего познания его. Человек мысленно выделяет какой-нибудь признак предмета и рассматривает его изолированно от всех других признаков, временно отвлекаясь от них. Изолированное изучение отдельных признаков объекта при одновременном отвлечении от всех остальных помогает человеку глубже понять сущность вещей и явлений. Благодаря абстракции человек смог оторваться от единичного, конкретного и подняться на самую высокую ступень познания - научного теоретического мышления.

Конкретизация - процесс, обратный абстрагированию и неразрывно связанный с ним. Конкретизация есть возвращение мысли от общего и абстрактного к конкретному с целью раскрытия содержания.

Мыслительная деятельность всегда направлена на получение какого-либо результата. Человек анализирует  предметы, сравнивает их, абстрагирует отдельные свойства с тем, чтобы  выявить общее в них, чтобы  раскрыть закономерности, управляющие  их развитием, чтобы овладеть ими.

Обобщение, таким образом, есть выделение в предметах и явлениях общего, которое выражается в виде понятия, закона, правила, формулы и т.п.

Каждый акт мышления представляет собой процесс решения какой-либо задачи, возникающей в ходе познания или практической деятельности. Результатом  этого процесса может быть понятие - форма мышления, отражающая существенные свойства, связи и отношения предметов и явлений, выраженная словом или группой слов.

Поспелов Н.Н., Поспелов И.Н. Формирование мыслительных операций у  школьников. М.: Просвещение, 1989.

Столяренко Л.Д. Основы психологии. 3-е издание. М., 1999.

 

 

Особенности развития мышления при изучении информатики.

Развитие мышления учащихся – одна из основных задач образования. В процессе изучения информатики  учащиеся погружаются в новую  для них виртуальную среду, что  накладывает на данный учебный предмет  особые задачи. Моделирование, алгоритмизация - основные составляющие лежащие в основе развития мышления на уроках информатики.

Информатика как научная  дисциплина, отраженная в образовательном  предмете, появилась как ответ  на социальный заказ – сформировать у молодого поколения стиль мышления, адекватный требованиям современного, очень быстро меняющегося информационного  общества.

Уровень развития мышления, во многом, определяется способностью оперативно обрабатывать информацию и  принимать на ее основе обоснованные решения. Развивать мышление надо целенаправленно, чтобы постепенно формировалось  умение рассуждать, проводить исследование с системных позиций. Именно в  этом аспекте наиболее продуктивной может оказаться образовательная  область информатики, где аккумулирован  огромный потенциал компьютерных методов  исследования для любых предметных областей. Одной из сильнейших сторон информатики является ее интегративный  характер. Это своего рода метапредмет, где можно, используя идеологию системного подхода, изучать объекты разных предметных областей. При этом помимо развития системного мышления, может быть достигнута не менее важная цель - закрепление знаний и умений, полученных при изучении других дисциплин.

Первый этап  развития системного мышления должен выработать абстрактное мышление, первые ростки которого заложены на уроках математики. Основа первого этапа – моделирование  окружающей среды в процессе изучения информатики. Научить понимать, что  же такое объект, как его можно  описать, что можно с ним делать, какая может быть создана информационная модель, и какой инструмент можно  использовать для исследования модели, а значит и объекта – задача данного этапа. Необходимо научить  корректно формулировать цель. Задавшись некоей формой представления информации об объекте, отобрать в соответствии с целью наиболее важную. Информация об объекте, представленная совокупностью параметров и действий (информационной моделью), будет служить базой для исследований на компьютере.