|
Тема урока: Компьютерный эксперимент. Анализ результатов моделирования |
|
Цель урока:
Опорные понятия:
Новые понятия:
Задачи учителя:
Методика проведения урока > Ввод понятия «компьютерный эксперимент» Большое внимание при моделировании уделяется не только построению модели, но и проведению компьютерного эксперимента и анализу результатов. Эксперимент — это опыт, который производится с объектом или моделью, состоящий в воздействии на изучаемый объект посредством специальных инструментов и приборов. В процессе эксперимента устанавливается реакция объекта на все эти воздействия. В школе учащимся предоставлено не так много возможностей проведения экспериментальных исследований. На уроках биологии, химии,физики в основном используется метод натурного эксперимента. Существует довольно много ограничений для проведения эксперимента с достаточной полнотой. Во-первых, это временной фактор. Натурный эксперимент часто занимает много времени. Как, например, показать в учебных условиях выполнение законов Менделя или вывести новые сорта растений? Кроме того, необходимо время на осмысление результатов. Натурные эксперименты требуют также тщательного соблюдения техники безопасности, поэтому на уроках химии и физики все натурные опыты проводятся под строгим контролем и по заранее разработанному учителем плану. Наконец, натурный эксперимент требует материального оснащения, которое есть не во всех школах. С самого начала проведения вычислительных расчетов с использованием компьютера стал использоваться термин вычислительный эксперимент. В многочисленных научных источниках, посвященных вопросам проведения компьютерных исследований, в это понятие вкладывается разный смысл, например «деятельность по созданию и исследованию моделей из различных областей знаний с помощью вычислительных систем, которая сводится, в конечном счете, к решению задачи, а конкретнее, к экспериментированию с математической моделью, варьированию параметрами, "проигрыванию" с помощью построенной модели самых разных ситуаций...». Учитывая то, что в предлагаемой методике рассматривается более широкий аспект моделирования, связанный с разработкой и исследованием не только математических моделей, но и более широкого класса информационных моделей, и с применением для их разработки и построения прикладных программных сред, нами предлагается использовать понятие компьютерного эксперимента. Такой эксперимент заключается в воздействии на модель (изменении ее параметров инструментами прикладной программной среды) и, таким образом, приближается по способам действия к натурному эксперименту. Однако компьютерный эксперимент лишен всех перечисленных выше недостатков натурного эксперимента, поэтому учебное компьютерное моделирование предоставляет возможность проведения широкомасштабного исследования. Следует также отметить, что в школьных учебниках по информатике, изданных ранее, вопросы проведения компьютерного эксперимента не рассматривались. В комплекте учебников по информатике под редакцией профессора Н. В. Макаровой компьютерный эксперимент впервые рассматривается не только с позиций практического решения задач, но и с позиций теории научного исследования. В ходе урока рекомендуется сначала спросить у учащихся, известно ли им, что такое эксперимент, а затем записать определение в тетрадь. Далее учитель просит привести примеры экспериментов, которые приходилось проводить учащимся. Затем следует записать определение компьютерного эксперимента. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Компьютерный эксперимент — воздействие на компьютерную модель инструментами программной среды с целью определения, как изменяются параметры модели. > Стадии компьютерного эксперимента Подготовка и проведение компьютерного эксперимента включает в себя ряд последовательных операций, связанных с тестированием модели, разработкой плана экспериментов, и собственно проведения исследования. Поэтому, проводя компьютерный эксперимент, учащиеся осваивают общие подходы к экспериментальному исследованию. Этап проведения компьютерного эксперимента включает в себя две стадии:
Учитель на доске, а ученики — в тетрадях дорисовывают начатую на предыдущем уроке схему, добавляя третий блок — «Компьютерный эксперимент» . План эксперимента должен четко отражать последовательность работы с моделью. Первым пунктом такого плана всегда является тестирование модели. ОПРЕДЕЛЕНИЕ Тест — набор исходных данных, позволяющий определить правильность построения модели. До настоящего времени тестирование и эксперимент были связаны в основном с моделированием в среде программирования. Важно показать учащимся методы проведения тестирования и экспериментов в различных прикладных программных средах. Этап анализа результатов Конечная цель моделирования — принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа результатов моделирования. Этот этап решающий: либо вы продолжаете исследование, либо заканчиваете. Учитель на доске, а ученики — в тетрадях дорисовывают начатую ранее схему, добавляя четвертый блок — «Анализ результатов моделирования». На этой схеме видно, что этап анализа результатов не может существовать автономно. Полученные выводы часто способствуют проведению дополнительной серии экспериментов, а подчас и изменению задачи. Основой выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, это значит, что допущены ошибки на предыдущих этапах. Если такие ошибки выявлены, то требуется корректировка модели, то есть возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования. Проведение компьютерного эксперимента и анализ результатов очень важны при формировании исследовательских умений, поэтому ни в коем случае нельзя останавливаться на построении модели. Без проведения завершающих этапов моделирования цель методики не будет достигнута. Домашнее задание 1. Читать: глава 6, параграф 5, 6. 2. Устно: глава 6, вопросы 7-12.
|
