Использование учебно-творческих задач при обучении компьютерному моделированию для развития творческих способностей учащихся МБОУ Хе

Галыгина И.В. считает, что обучение информационному моделированию  целесообразно проводить на основе следующих подходов:

модельного, в соответствии, с которым моделирование рассматривается  как инструмент познания, объект изучения и средство обучения;

объектного, подразумевающего выделение и анализ разных типов  объектов: объекта изучения, информационной модели как нового объекта, объектов языка моделирования, используемых для построения модели.

Информационное моделирование  в педагогике может рассматриваться  в трех аспектах, как:

инструмент познания, поскольку  получение новых знаний о реальном объекте, соответствующей информационной модели, объектах языка моделирования, используемых для описания этой модели, происходит в процессе построения и  исследования модели;

средство обучения, так  как процесс обучения в большинстве  случаев связан с оперированием  информационными моделями изучаемого объекта, такими как словесное описание, графическое изображение,

формульное представление  закономерностей и др.;

объект изучения, поскольку  информационная модель может рассматриваться  как самостоятельный информационный объект, с присущими ему особенностями, свойствами, характеристиками.

Основное отличие данных аспектов с точки зрения обучаемого заключается в том, что в первом случае в процессе познавательной деятельности обучаемый сам строит модель изучаемого объекта на базе собственного опыта, знаний, ассоциаций. Во втором случае обучаемому предоставляется модель изучаемого объекта, разработанная учителем, автором  учебного пособия или создателем научной теории. В последнем случае совокупность моделей является изучаемым  объектом.

Включение в содержательную линию "Моделирование и формализация" базового курса информатики модуля "Информационное моделирование" позволит создать прочную основу для:

сознательного использования  информационных моделей в учебной  деятельности;

знакомства учащихся с  методикой научной исследовательской  деятельности;

последующего углубленного изучения информационного моделирования  в профильных курсах информатики.

Титова Ю.Ф. считает, что  важнейшей образовательной функцией является развитие творческого потенциала учащихся. Опыт творческой деятельности формируется через решение проблемных задач разной направленности и, в частности, через исследовательскую деятельность. Одним же из важнейших инструментов исследовательской деятельности является моделирование. Автором была разработана методика обучения моделированию в базовом курсе информатики, сочетающая теоретический материал, в основе которого лежит формализованный подход к разработке и исследованию моделей, и комплекс исследовательских задач, обеспечивающий интеграцию знаний из различных образовательных областей. Автор считает, что применение данной методики обеспечит развитие у учащихся широкого спектра интеллектуальных умений, таких как абстрагирование и конкретизация, обобщение, классификация, анализ, осмысление результатов своих действий.

1.2.1 Цели и задачи обучения моделированию

Цели и задачи обучения информатики в основной школе сформулированы следующим образом:

- приобретение компьютерной  грамотности и начальной компетентности  в использовании информационных  и коммуникационных технологий, простейших компьютерных моделей  при решении учебных и практических  задач в школе и вне ее; получение  необходимой подготовки для использования  методов информатики и средств  информационных технологий при  изучении учебных дисциплин основной  школы и образовательных программ  последующего этапа обучения, а  также для освоения профессиональной  деятельности, востребованной на  рынке труда: овладение навыками  работы с различными видами  информации с помощью компьютера  и других средств информационных  технологий, умением применять эти  навыки: искать, отбирать, критически  оценивать, организовывать, представлять  и передавать информацию, планировать  и организовывать собственную  информационную деятельность и  ее результаты;

- приобретение опыта  выполнения индивидуальных и  коллективных проектов, относящихся  к различным учебным дисциплинам,  в том числе - издания школьных  журналов, создания школьных страниц  в Интернете, виртуальных краеведческих  музеев и т.д. с применением  информационных и коммуникационных  технологий; использования информации  имеющейся в Интернете и на  различных носителях;

- освоение системы знаний, относящихся к информационной  картине мира, в том числе: базовых  понятий, необходимых для формирования  конкретных представлений об  информационных процессах, системах  и технологиях; представлений  об общности и закономерностях  информационных процессов в различных  социальных и технологических  системах, о механизмах восприятия  и обработки информации человеком,  технологическими и социальными  системами, о современной информационной  цивилизации;

- ознакомление с использованием  информационных и коммуникационных  технологий как методов познания  природы и общества, наблюдения  и регистрации природных и  социальных явлений, представления  их результатов в виде информационных  объектов;

- развитие познавательных  интересов, интеллектуальных творческих  способностей в информационной  деятельности;

- воспитание необходимых  норм поведения и деятельности  в соответствии с требованиями  информационного общества как  закономерного этапа развития  цивилизации.

Несомненно то, что компьютерное моделирование играет немаловажную роль для достижения целей и задач  обучения информатики.

Государственный образовательный  стандарт предусматривает изучение вопросов, относящихся к информационному  моделированию, как в базовом  курсе основной школы, так и в  старших классах. Примерная программа  курса информатики рекомендует  изучение темы "Формализация и моделирование" в 8-м классе на уровне примеров моделирования  объектов и процессов. Прежде всего предполагается использование графических и табличных моделей. В старших классах предусмотрено общее (теоретическое) введение в тему и изучение различных видов компьютерного моделирования на уровне математических ("расчетных"), графических, имитационных моделей, связанных с социальными, биологическими и техническими системами и процессами. Эффективной формой углубленного изучения компьютерного моделирования являются элективные курсы для старшеклассников.

Основные понятия, которые  должны быть усвоены учащимися после  изучения раздела "Формализация и  программирование":

Объект, модель, моделирование; формализация; информационная модель; информационная технология решения  задач; компьютерный эксперимент.

В конце изучения раздела  учащиеся должны знать:

о существовании множества  моделей для одного и того же объекта;

этапы информационной технологии решения задач с использованием компьютера.

учащиеся должны уметь:

приводить примеры моделирования  и формализации;

приводить примеры формализованного описания объектов и процессов;

приводить примеры систем и их моделей.

строить и исследовать  простейшие информационные модели на компьютере.

В примерной программе  по информатике и информационным технологиям, составленной на основе федерального компонента государственного стандарта  основного общего образования на содержательную линию "Формализация и моделирование" отводится 8 часов. Здесь предполагается изучение следующих  вопросов:

Формализация описания реальных объектов и процессов, примеры  моделирования объектов и процессов, в том числе - компьютерного. Модели, управляемые компьютером.

- Виды информационных  моделей. Чертежи. Двумерная и  трехмерная графика.

- Диаграммы, планы, карты.

- Таблица как средство  моделирования.

- Кибернетическая модель управления: управление, обратная связь.

Практические работы:

1. Постановка и проведение  эксперимента в виртуальной компьютерной  лаборатории.

2. Построение генеалогического  дерева семьи.

3. Создание схемы и  чертежа в системе автоматизированного  проектирования.

4. Построение и исследование  компьютерной модели, реализующей  анализ результатов измерений  и наблюдений с использованием  системы программирования.

5. Построение и исследование  компьютерной модели, реализующей  анализ результатов измерений  и наблюдений с использованием  динамических таблиц.

6. Построение и исследование  геоинформационной модели в электронных  таблицах или специализированной  геоинформационной системе.

Исходя из этого возможно следующее разделение линии "Формализация и моделирование" на темы:

Объект. Классификация  объектов. Модели объектов. 2ч.

Классификация моделей. Основные этапы моделирования. 2ч.

Формальная и неформальная постановка задачи.

Основные принципы формализации. 2ч.

Понятие об информационной технологии решения задач.

Построение информационной модели. 2ч.

Образовательные задачи, решаемые в ходе изучения информационного  моделирования.

Решение указанных ниже задач позволяет оказать существенное влияние на общее развитие и формирование мировоззрения учащихся, интегрировать  знания по различным дисциплинам, осуществлять работу с компьютерными программами на более профессиональном уровне.

Общее развитие и становление мировоззрения  учащихся.

При обучении информационному  моделированию должна выполняться  развивающая функция, учащиеся продолжают знакомство еще с одним методом  познания окружающей действительности - методом компьютерного моделирования. В ходе работы с компьютерными  моделями приобретаются новые знания, умения, навыки. Некоторые ранее  полученные сведения конкретизируются и систематизируются, рассматриваются  под другим углом зрения.

Овладение моделированием как методом познания.

Основной упор необходимо сделать на выработку общего методологического  подхода к построению компьютерных моделей и работе с ними. Необходимо:

1. продемонстрировать, что  моделирование в любой области  знаний имеет схожие черты;  зачастую для различных процессов  удается получить очень близкие  модели;

2. выделить преимущества  и недостатки компьютерного эксперимента  по сравнению с экспериментом  натурным;

3. показать, что и абстрактная  модель, и компьютер представляют  возможность познавать окружающий  мир, а иногда и управлять  им в интересах человека.

Выработка практических навыков компьютерного моделирования.

На примере ряда моделей  из различных областей науки и  практической деятельности необходимо проследить все этапы компьютерного  моделирования с исследования моделируемой предметной области и постановки задачи до интерпретации результатов, полученных в ходе компьютерного  эксперимента, показать важность и  необходимость каждого звена. При  решении конкретных задач следует  выделять и подчеркивать соответствующие  этапы работы с моделью. Решение  данной задачи предполагает поэтапное  формирование практических навыков  моделирования, для чего служат учебные  задания с постепенно возрастающим уровнем сложности и компьютерные лабораторные работы.

Содействие  профессиональной ориентации и развитию творческого потенциала учащихся.

Учащиеся старшей ступени  школы стоят перед проблемой  выбора будущей профессии. Проведение курса компьютерного моделирования  способно выявить тех из них, кто  имеет способности и склонность к исследовательской деятельности. Способности учащихся к проведению исследований следует развивать  различными способами, на протяжении всего  курса поддерживать интерес к  выполнению компьютерных экспериментов  с различными моделями, предлагать для выполнения задания повышенной сложности. Таким образом, развитие творческого потенциала учащихся и  профориентация - одна из задач курса.

Преодоление предметной разобщенности, интеграция знаний.

В рамках учебного курса  целесообразно рассматривать модели из различных областей науки, что  делает курс частично интегрированным. Для того чтобы понять суть изучаемого явления, правильно интерпретировать полученные результаты, необходимо не только владеть приемами моделирования, но и ориентироваться в той  области знаний, где проводится модельное исследование. Реализация межпредметных связей в таком курсе не только декларируется, как это иногда бывает в других дисциплинах, но является зачастую основой для освоения учебного материала.

Развитие и  профессионализация навыков работы с компьютером.

Перед учащимися ставится задача не только реализовать на компьютере предложенную модель, но и наиболее наглядно, в доступной форме отобразить полученные результаты. Здесь может  помочь построение графиков, диаграмм, динамических объектов, пригодятся и  элементы мультипликации. Программа  должна обладать адекватным интерфейсом, вести диалог с пользователем. Все  это предполагает дополнительные требования к знаниям и умениям в области  алгоритмизации и программирования, приобщает к более полному  изучению возможностей современных парадигм и систем программирования.

1.2.2 Формирование основных понятий при обучении компьютерному моделированию

На современном этапе развития человечества нельзя найти такую область знания, в которой в той или иной мере не использовались бы модели. Науки, в которых обращение к модельному исследованию стало систематическим, не полагаются больше лишь на интуицию исследователя, а разрабатывают специальные теории, выявляющие закономерности отношений между оригиналом и моделью.

История моделирования  насчитывает тысячи лет. Человек  рано оценил и часто использовал  в практической деятельности метод  аналогий. Моделирование прошло долгий путь - от интуитивного аналогизирования до строго научного метода.