Задачи компьютерного моделирования в школьном курсе информатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАДАЧИ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ

Никулина Надежда Михайловна¹, Гусева Елена Николаевна^{2 1}ФГБОУ ВО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова”, студентка, институт строительства, архитектуры и искусства, кафедра художественной обработки материалов ²ФГБОУ ВО “Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова”, кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры бизнес-информатики и информационных технологий

Аннотация

Статья посвящена применению задач компьютерного моделирования в школьном курсе информатики. Создание информационных моделей решения учебных задач на основе Microsoft Excel, навыки формализации и анализа данных повысят эффективность усвоения знаний учащимися.

Ключевые слова: информатика

Abstract

The article is devoted to discussion of problems of computer simulation in the school course of informatics. Creating information models solving learning tasks based on Microsoft Excel, formalization and data analysis skills will enhance the efficiency of absorption of knowledge by students.

Модель - это упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении. Для каждого человека очень важно умение качественно и оперативно работать с информацией, особенно в период перехода к информационному обществу. Для работы с информацией нужно привлекать современные средства и методы. Одной из целей школьного образования является формирование высокого уровня информационной культуры учащихся, соответствующего требованиям современного информационного общества. Учитывая размытость границ научной области информатики и невозможность в рамках школьного образования осветить весь спектр ее направлений, актуальной представляется разработка такой концепции преподавания, где наиболее ярко выделены те направления, которые послужат развитию учащихся, помогут сформировать у них системное мировоззрение, позволят овладеть современными информационными технологиями. В школьном курсе информатики одним из базовых инструментов научного анализа является информационное моделирование, проводимое на компьютере. Обязательный минимум школьного образования по информатике включает линию “Моделирование и формализация”. Содержание этой линии определено следующим перечнем понятий: моделирование как метод познания, формализация, материальные и информационные модели, основные типы информационных моделей. Линия моделирования является теоретической основой базового курса информатики.[1]

Моделирование представляет собой один из основных методов познания, является формой отражения действительности и заключается в выяснении или воспроизведении тех или иных свойств реальных объектов, предметов и явлений с помощью других объектов, процессов, явлений, либо с помощью абстрактного описания в виде изображения, плана, карты, совокупности уравнений, алгоритмов и программ [3]. Задачи компьютерного моделирования в школьном курсе информатики:

1) развитие системного мышления учащихся;

2) формирование мировоззрения учащихся;

3) формирование системно-информационной картины мира через освоение основных понятий моделирования.

Задачи обучения линии “Моделирование и формализация”:

· научиться представлять и понимать информационные модели объекта, использовать их для решения задач;

· формализовывать и систематизировать множество данных о реальном объекте или процессе и создавать информационную модель;

· строить информационные модели на компьютере, использовать для практических целей.

Учащиеся должны знать: что такое модель, типы моделей, этапы решения задач на ЭВМ, этапы моделирования, принципы построения модели задачи, цели проведения компьютерного эксперимента, основные виды классификации моделей; основные признаки классификации моделей; характеристику рассматриваемых классов моделей; классификацию информационной модели; методику и основные этапы моделирования; технологию работы в средах общего назначения.

Учащиеся должны уметь: приводить примеры моделирования и формализации, строить модели с помощью компьютера, проводить компьютерные вычислительные эксперименты, приводить примеры моделей, относящихся к определенному классу.

При изучении темы “Компьютерное моделирование” применение современных программных средств позволит учащимся не просто заучивать, а понимать и получать объемное представление об объекте, правильно воспринимать его свойства, и облегчит решение задачи.

Microsoft Excel - табличный процессор, программа для обработки числовых данных и их графического представления. Microsoft Excel или свободно-распространяемые аналоги программы Open Office Calc, LibreOffice Calc существуют в открытом доступе, обладают интуитивно понятным интерфейсом, большим набором математических, статистических, логических и других встроенных функций, а также удобными средствами для построения графиков и диаграмм. Создание компьютерных математических моделей в среде Microsoft Excel поможет учащимся быстрее запомнить формулы, выявить существующие математические зависимости, научиться формализовать данные задачи, анализировать достоверность результатов моделирования.

Рассмотрим пример построения математических функций в Microsoft Excel. Пусть даны две функции окружность и парабола

компьютерный моделирование информатика excel

Нужно определить точки пересечения графиков этих функций.

Обсуждая решение задачи с учащимися, надо вспомнить уравнения окружности и параболы, описать значение каждой переменной в уравнениях:

По уравнению окружности обговариваем, какими будут координаты ее центра А(a,b), величина радиуса R. Можно также вспомнить физические процессы, в которых мы можем наблюдать траектории круга и параболы: движение небесных тел; падение тел, брошенных под углом к горизонту. Для того, чтобы учащиеся представили как в итоге будет выглядеть график, оцениваем направление ветвей параболы (при a > 0 - вверх, при a < 0 -вниз) и приводим формулы расчета координат ее вершины:

Затем нужно приступить к созданию табличной информационной модели в Microsoft Excel. В таблице задаем значения Х в интервале [-1,2; 3,2] и рассчитываем для них по уравнениям круга и параболы значения Y. Переменная Y₁ описывает верхнюю часть окружности и рассчитывается по формуле:

Переменная Y₂ описывает нижнюю часть окружности и рассчитывается по формуле:

Затем надо построить точечную диаграмму на основе рядов Х и значений Y1 и Y2. Для построения параболы нужно создать набор точек Y₃ по формуле:

Нужно ввести соответствующую формулу в ячейку таблицы, затем добавить график параболы на уже построенную диаграмму с окружностью, выбирая точечную диаграмму с гладкими кривыми (рис. 1).

Рисунок 1. Модель задачи в Microsoft Excel

Возможности компьютерного моделирования позволяют школьникам глубже усваивать знания, как в области математики, так и в области информационных технологий. Моделирование в школьном курсе информатики является новым направлением, поэтому разработка методики преподавания этого раздела еще не завершены. Создание и изучение математических моделей способствует развитию логического и творческого мышления учащихся, помогает сформировать системно-информационную картину мира.

Библиографический список

1. Макарова Н.В. Информатика. 7-9 класс: Учебник/Под ред. Н.В. Макаровой. - СПб.: Питер, 2014,- 432 с.

2. Королев А. Компьютерное моделирование / А. Королев: Бином, 2010.

3. Гусева Е. Н. Дидактические условия использования педагогических программных средств в процессе профессиональной подготовки будущих учителей/ дис. канд. пед. наук:13.00.08/Гусева Елена Николаевна; МГПИ:-Магнитогорск, 1999, - 168 с.

4. Гусева Е. Н. Информатика: [электронный ресурс] учеб. пособие/ Е. Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, Р.И. Коробков, К.В. Коробкова, И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева. - 3-е изд., стереотип. - М.: Флинта, 2011.- 260 с. -Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/116085

5. Гусева Е. Н. Математика и информатика: [электронный ресурс] учеб. пособие/ Е. Н. Гусева, И.Ю. Ефимова, И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева. - 3-е изд., стереотип. -М.: Флинта, 2015- 400 с. -Режим доступа: lf5.com/Knigi/Nauka-Obrazovanie/Matematika/Matematika-i-informatika-148-103807

6. Гусева Е. Н. Экономико-математическое моделирование: учеб. пособ.: / Е. Н. Гусева. - Москва: МПСИ, 2011.-216 с.

7. Гусева Е.Н. Основы имитационного моделирования экономических процессов: лаб. практикум / Е.Н. Гусева. - Магнитогорск: МаГУ, 2007. - 140с.

8. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование экономических процессов в среде “Arena”: учеб. пособие: [электронный ресурс]. М.: Флинта, 2011. - 132 с. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/114189

9. Гусева Е.Н. Математические основы информатики/ Е.Н. Гусева, И.И. Боброва, И.Ю. Ефимова, И.Н. Мовчан, С.А. Повитухин, Л.А. Савельева. -Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016.- 234 с.

10. Гусева Е.Н. Задачи на измерение количества информации с использованием понятия вероятности// Информатика и образование. - М.: № 2, 2008. -С. 61-64.

11. Гусева Е.Н. Имитационное моделирование социально-экономических процессов. - Магнитогорск: изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. - 25с.

Размещено на Allbest.ru