Задания к уроку по теме «Понятие модели. Назначение и свойства моделей. Виды инфор¬мационных моделей»
Полярная звезда находится в созвездии Малая Медведица. Бетельгейзе находится в созвездии Орион. Расстояние до Спики – 260 световых лет. Денеб находится в созвездии Лебедь. Акрукс ярче Солнца в 2200 раз. Расстояние до Бетельгейзе – 650 световых лет. Ригель ярче Солнца в 55000 раз. Канопус находится в созвездии Стрекоза. Расстояние до Капеллы – 46 световых лет. Спика находится в созвездии Дева. Антарес находится в созвездии Скорпион. Расстояние до Арктура – 36 световых лет. Альдебаран ярче Солнца в 165 раз. Бетельгейзе ярче Солнца в 22000 раз. Расстояние до Акрукса – 260 световых лет. Денеб ярче Солнца в 72500 раз. Расстояние до Антареса – 425 световых лет. Альдебаран находится в созвездии Телец. Антарес ярче Солнца в 6600 раз. Расстояние до Канопуса – 181 световой год. Арктур находится в созвездии Волопас. Капелла ярче Солнца в 150 раз. Расстояние до Полярной звезды – 780 световых лет. Ригель находится в созвездии Орион. Спика ярче Солнца в 2200 раз. Акрукс находится в созвездии Южный Крест. Расстояние до Альдебарана – 70 световых лет. Арктур ярче Солнца в 105 раз. Расстояние до Денеба – 1600 световых лет. Канопус ярче Солнца в 6600 раз. Капелла находится в созвездии Возничий. Полярная звезда ярче Солнца в 6000 раз. Расстояние до Ригеля – 820 световых лет.
- Составьте сетевую информационную модель. В первом ряду укажите имена своих друзей, во втором – их увлечения. Изобразите дугами связи: имя — увлечение.
- Составьте иерархическую информационную модель родословного дерева потомков Владимира Мономаха.
Потомки Владимира Мономаха
Владимир Мономах умер в 1125 г. Он оставил 4 сы новей: Мстислава (1132), Ярополка (1139), Вячеслава Туровского (1154) и Юрия Долгорукого (1157). После Мстислава осталось 3 сына: Изяслав Волынский (1154), Всеволод Новгородский (1138) и Ростислав Смоленс кий (1168). У Изяслава Волынского был сын Мсти слав (1170), у Мстислава сын Роман (1205), у Романа — Даниил Галицкий (1264). Ростислав Смоленский имел 4 сыновей: Романа (1180), Рюрика (1215), Давида (1197) и Мстислава Храброго (1180). После Романа
Ростиславича остался сын Мстислав Киевский (1224), после Мстислава Храброго — сын Мстислав Удалой (1228). Юрий Долгорукий имел 3 сыновей: Андрея Бо голюбского (1175), Михаила (1177) и Всеволода (1212). Сыновьями Всеволода были Константин (1217), Юрий (1238) и Ярослав (1246). У Ярослава Всеволодовича было 3 сына: Александр Невский (1263), Андрей Суздальский (1264) и Ярослав Тверской (1272). Сыновья Александра Невского: Дмитрий Переяславский (1294), Андрей Городецкий (1304) и Даниил Московский (1303). У Андрея Суздальского был сын Василий (?), у Яро слава Тверского — сын Михаил (1318).
Структурирование информации с использованием информационных моделей
Образовательная : сформировать у учащихся понятие формализация, информационная модель. Научить строить табличную информационную модель с помощью электронных таблиц и осуществлять визуализацию модели.
Развивающая: развивать исследовательскую компетентность учащихся при формализации модели через структурирование учебного материала с помощью электронных таблиц.
Воспитательная: способствовать обогащению внутреннего мира учащихся, повышению интереса к изучению предмета, воспитание культуры поведения и компьютерной грамотности.
Тип урока: урок усвоения новых знаний.
Программно-дидактическое обеспечение: ПК, ПО:Excel, PowerPoint, MS Word, Internet, карточки с заданиями, интерактивная доска, презентация, учебное пособие «Информатика 10» , §8 .
Требования к знаниям и умениям:
Учащиеся должны знать:
- Что такое модель, моделирование, формализация;
- Основные этапы построения табличной модели.
Учащиеся должны уметь:
- Структурировать информацию, с помощью электронных таблиц;
- Осуществлять визуализацию модели с помощью диаграмм.
1. Организационный момент – 2 минуты
2. Усвоение новых знаний и способов действий – 20 минут
3. Первичная проверка понимания – 10 минут
4. Физкультпауза – 4 минуты
5. Подведение итогов урока – 4 минуты
6. Домашнее задание с пояснением – 2 минуты
Организационный момент.
1.Проверка готовности к уроку.
2. Проверка присутствующих.
Усвоение новых знаний и способов действия.
Проблемный вопрос «Как можно с помощью компьютера отображать информационные модели?»
Давайте сегодня это попытаемся выяснить.
Человек издавна использует моделирование для исследования объектов, процессов, явлений (в дальнейшем все это будем называть объектами моделирования) в различных областях. На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков. В настоящее время информационные модели обычно строятся и исследуются с помощью современных компьютерных технологий.
Первым этапом любого исследования является постановка задачи, которая определяется заданной целью. Задача формулируется на обычном языке. По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы. К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него, «что будет, если?…». Вторая группа задач: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию, «как сделать, чтобы. ».
Второй этап – анализ объекта. Результат анализа объекта – выявление его составляющих (элементарных объектов) и определения связей между ними.
Третий этап – разработка информационной модели объекта. Построение модели должно быть связано с целью моделирования. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные, свойства, которые соответствуют цели.
Все то, о чем говорилось выше – это формализация, т. е замена реального объекта или процесса его формальным описанием, т.е. его информационной моделью. Как это происходит?
Примеры из математики, физики, химии, географии, музыки и т.д.
Информационная модель молекулы воды
Словесная модель: «Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода»
Геометрическая модель:
Химическая модель : H2O
Информационная модель прямоугольного треугольника
Словесная модель: «Прямоугольным треугольником называется треугольник, у которого один из углов прямой»
Геометрическая модель:
Обращаю ваше внимание на математическую модель. Она записана математическим языком или формальным языком. Мы с вами знаем, что языки бывают естественные и формальные. Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формальных языков является математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Однако в некоторых случаях используются специализированные формальные языки (в химии – язык химических формул, в музыке – нотная грамота и т.д.)
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.
Моделирование любой системы невозможно без предварительной формализации. По сути, формализация – это первый и очень важный этап процесса моделирования.
В процессе исследования формальных моделей часто используется их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок схемы, пространственных соотношений между объектами– чертежи , моделей электрических цепей – электрические схемы. При визуализации формальных моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения величин и т.д. Пример на слайде.
Для отражения систем с различными структурами используются следующие типы информационных моделей: табличные, иерархические, сетевые.
Одной из самых распространенных форм представления информационных моделей являются таблицы. Очень часто в табличной форме представляется информация в различных документах, справочниках, учебниках. С помощью таблиц строятся информационные модели в различных предметных областях Н-р, в математике – таблица умножения, химии таблица Менделеева, расписание уроков, поездов.
Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках).
Давайте разберем такую жизненную ситуацию: вам необходимо приобрести мобильный телефон. При покупке на что вы обращаете внимание в первую очередь (внешний вид)? Какие сведения имеют значения?
Информация представляется в виде таблице.
Это полная информация об объекте? Что является наилучшей формой представления информации о внешнем виде телефона? На что ещё вы обращаете внимание при покупке телефона (функции телефона)? Какие сведения имеют значения? Информация представляется в виде таблице.
Работа в режиме разговора
Данная таблица является наилучшей формой представления функциональных возможностей телефона? В этом примере построены две табличные модели одного реального объекта – мобильный телефон. Первая модель удобна в графическом представлении, а вторая в табличном. При построении табличной информационной модели особое значение имеет цель создания модели.
Таким образом, табличная форма придает лаконичность и наглядность данным, структурирует данные, позволяет увидеть закономерности в характере данных.
Важную роль играют информационные модели, которые отображают иерархические системы. В биологии весь животный мир рассматривается как иерархическая система (тип, класс, отряд, семейство, род, вид), в информатике используется иерархическая файловая система, классификация компьютеров. Для описания исторического процесса смены поколений семьи используются динамические информационные модели в форме генеалогического дерева. В качестве примера можно рассмотреть фрагмент (X – XI) век генеалогического дерева династии Рюриковичей. В иерархической модели объекты расположены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня может содержать несколько элементов нижнего уровня, а при этом каждый элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента верхнего уровня.
Удобным способом наглядного представления иерархических информационных моделей являются графы. Элементы иерархической модели отображаются в графе овалами (вершинами графа). Графы, имеющие одну вершину верхнего уровня, напоминают деревья ,которые растут сверху вниз, поэтому называются деревьями. В качестве примера можно рассмотреть фрагмент генеалогического дерева династии Рюриковичей.
Представим схематически следующее описание: «Природные ресурсы по запасам разделяются на исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы бывают невозобновимыми и возобновимыми. Кроме того, по назначению природные ресурсы разделяются на многоцелевые, промышленные, сельскохозяйственные».
А теперь представим эту информацию в виде иерархии.
Сетевые информационные модели – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру. Примером сетевых моделей являются, например,различные региональные части глобальной компьютерной сети Интернет (американская, европейская, российская, австралийская и так далее) связаны между собой высокоскоростными линиями связи. При этом одни части (например, американская) имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут обмениваться информацией между собой только через американскую часть (например, российская и австралийская). Вершинами графа являются региональные сети. Связи между вершинами носят двусторонний характер и поэтому изображаются ненаправленными линиями (ребрами), а сам граф поэтому называется неориентированным.
Первичная проверка понимания
Постройте табличную модель по позиционным системам счисления.
Что такое система счисления? На каких два класса делятся системы счисления?
Чем отличается позиционная система счисления от непозиционной?