Обучение компьютерному моделированию в школьном курсе информатики

Формализация.

К предметной области информатики относятся средства и методы компьютерного моделирования. Компьютерная модель может быть создана только на основе хорошо формализованной информационной модели. Что же такое формализация?

Формализация информации

о некотором объекте - это ее отражение в определенной форме. Можно еще сказать так: формализация - это сведение содержания к форме. Формулы, описывающие физические процессы, - это формализация этих процессов. Радиосхема электронного устройства - это формализация функционирования этого устройства. Ноты, записанные на нотном листе, - это формализация музыки и т.п.

Формализованная информационная модель - это определенные совокупности знаков (символов), которые существуют отдельно от объекта моделирования, могут подвергаться передаче и обработке. Реализация информационной модели на компьютере сводится к ее формализации в форматы данных, с которыми "умеет" работать компьютер.

Но можно говорить и о другой стороне формализации применительно к компьютеру. Программа на определенном языке программирования есть формализованное представление процесса обработки данных. Это не противоречит приведенному выше определению формализованной информационной модели как совокупности знаков, поскольку машинная программа имеет знаковое представление. Компьютерная программа - это модель деятельности человека по обработке информации, сведенная к последовательности элементарных операций, которые умеет выполнять процессор ЭВМ. Поэтому программирование на ЭВМ есть формализация процесса обработки информации. А компьютер выступает в качестве формального исполнителя программы.

Этапы информационного моделирования

В процессе моделирования выделяют 4 этапа (См. Схему 3

):

1. Постановка задачи.

2. Разработка модели.

3. Компьютерный эксперимент.

4. Анализ результатов моделирования.

1.

· 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 (эта цель соответствует постановке задачи "как сделать, чтобы…");

- определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения (эта цель соответствует постановке задачи "что будет, если…");

- определение эффективности управления объектом (процессом).

· 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.

2.

Разработка модели

· Информационная модель

На этом этапе выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т.е. 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.

3.

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.

Статьи о педагогике:

Из истории использования текстовых задач в России
В традиционном российском школьном обучении математике текстовые задачи всегда занимали особое место. С одной стороны, практика применения текстовых задач в процессе обучения во всех цивилизованных государствах идет от глиняных табличек Древнего Вавилона и других древних письменных источников, то е ...

Системы действий учителя и учащихся
С целью выделения систем действий учителя и учащихся пред­варительно важно определить этапы разработки проекта. Обязательное требование — каждый этап работы над проектом должен иметь свой конкретный продукт. Системы действий учителя и учащихся на разных стадиях работы над проектом. Стадии Деятельно ...

Анализ результатов экспериментальной работы
Дошкольное природоведение ставит своей целью формирование элементарной системы знаний о живой и неживой природе (умение различать "живое", "неживое"), некоторых существенных особенностях растений и животных как живых организмов, влиянии факторов внеш­ней среды на их жизнь, взаим ...