Анализ результатов моделирования

Информатика как наука и учебный предмет. Вклад отечественных и зарубежных ученых в становление информатики как науки.

 

Информатика - это наука об общих свойствах информации, закономерностях и методах её поиска и получения, записи, хранения, преобразования, передачи, переработки, распространения и использования в различных сферах человеческой деятельности. В качестве объектов изучения информатики выступают: информация, данные, информационные технологии и информационные процессы.
Главный критерий различия науки и учебной дисциплины – характер предмета информатики.

В предмет науки включаются знания о закономерностях природы и структуры информации, о закономерностях развития информационных процессов, формировании информационного общества, информационного сознания и информационной культуры. Предметом учебной дисциплины является элементар­ный уровень знаний о наиболее общих положениях инфор­матики, необходимый студенту для профессиональной дея­тельности (сущности информации и ее свойствах, методах и средствах информационных процессов).
Второй критерий разграничения заключается в харак­тере цели и задач изучения знаний в области информа­тики. Целью науки информатики является поиск истины, а главной ее задачей — производство новых знаний в обла­сти информатики на основе исследования объектов науки» а также научная аттестация специалистов высшей катего­рии. Целью учебной дисциплины является получение профессиональных знаний о предмете информатики и как итог этого образовательного процесса получение диплома высшего профессионального образования.
Третьим критерием является содержание самой деятельности в области информа­тики.Научная деятельность заключается в исследователь­ском характере научной деятельности. Объем научных знаний практически не имеет пределов , хотя предмет исследования ограничивается рамками выбранной темы. Научная информация содержится в научных библиотечных коллекциях, монографиях, диссертациях.
Образовательная деятельность сводится к изучению наиболее общих знаний информатики в форме лекционного материала, учебных изданий, обобщения практики, практических занятий.

 

В середине XX века – кибернетика. Ее основатель – американский математик Норберт Винер, выпустивший в 1948 г. книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Термин «кибернетика» на греческом языке означает «искусство управления». Центральным понятием кибернетики является информация.

Однако в СССР кибернетика определялась как «реакционная лженаука». В результате произошла задержка развития не только науки, но и электронной техники. Лишь в конце 1950-х в СССР кибернетика была признана как наука.

В 60-70-е годы XX века информатика выделилась из кибернетики как самостоятельная научная дисциплина. Предметом информатики является собственно информация, способы ее представления, передачи и обработки, т.е. информационные процессы и технологии.

Историю школьной информатики можно разделить на шесть этапов, соответствующих смене парадигм в школьном курсе информатики.

На первом этапе(с середины 1950-х гг. до 1985 г.) в рамках производственного обучения в школе и факультативных курсов возникло два направления обучения кибернетике и информатике в средней школе: общеобразовательное, связанное с изучением информационных процессов, принципов строения и функционирования самоуправляемых систем различной природы, автоматической обработкой информации (В.С. Леднев, А.А. Кузнецов: факультативный курс «Основы кибернетики» для 9-10 кл.) и прикладное в рамках дифференциации обучения в старших классах школы с производственным обучением, основанное на изучении программирования и устройства ЭВМ (В.М.Монахов, С.И.Шварцбурд и др.).

1950-е годы: Изучение программирования в ряде школ г.Новосибирска (А.П.Ершов и его сотрудники).

1960-е годы:Подготовка программистов в московских школах с математической специализацией.

1970-е годы: Подготовка школьников по специальностям, связанным с ЭВМ (Москва, Ленинград, Новосибирск). Министерство образования рекомендует программу факультативного курса «Основы кибернетики» (В.С.Леднев, А.А.Кузнецов).

Конец 70-х годов: Обоснование необходимости включения в структуру общего образования курсов, отражающих науки, изучающие информационные, кибернетические стороны мира (В.С. Леднев); разработка концепции школьной информатики (А.П.Ершов, Г.А.Звенигородский, Ю.А.Первин).

1982 год: Решение Министерства просвещения СССР о введении калькуляторов в учебный процесс школы.

1984 год: Разработка основных направлений реформы общеобразовательной и профессиональной школы

1985 год:Разработка программы предмета «Основы информатики и вычислительной техники».

Второй этап(1985 г. – конец 1980-х гг.) характеризуется включением в учебные планы школ обязательного курса «Основы информатики и вычислительной техники» (в 1985 г.). Один из его идеологов – А.П.Ершов, который видел цель курса в обеспечении компьютерной грамотности школьников, под которой понималось умение программировать («Программирование – вторая грамотность», А.П. Ершов). Соответственно, основными понятиями курса были «компьютер», «исполнитель», «алгоритм», «программа». Для преподавания курса использовался первый школьный учебник по информатике, составленный авторским коллективом под руководством А.П. Ершова и В.М. Монахова.

1985–1986 гг.: Разработка первого учебного пособия по информатике (А.П.Ершов, В.М.Монахов, А.А.Кузнецов, С.А.Бешенков, А.С.Лесневский, Э.И.Кузнецов, М.П.Лапчик и др.).

1 сентября 1985 г.: Начало преподавания основ информатики и ВТ в массовой школе. Обучение информатике проходило под лозунгом, выдвинутым академиком А.П. Ершовым, «Программирование – вторая грамотность». На преподавание курса ОИВТ было выделено 1-2 часа в неделю (соответственно, безмашинный и машинный варианты) в 9-10 классах.

1985 г.:Начало подготовки учителей информатики в пединститутах по новым учебным планам.

1986 г.:Начало издания журнала «Информатика и образование».

К концу 80-х в школы начала массово поставляться советская компьютерная техника.

Третий этап(конец 80-х – начало 90-х гг.) связан с использованием трех учебников, составленных разными авторскими коллективами.

В 1987 году для преподавания информатики в школе был рекомендован учебник ОИВТ, написанный авторским коллективом под руководством В.А.Каймина. Позднее школам были рекомендованы еще два учебника, созданные авторскими коллективами во главе с А.Г.Кушниренко и А.Г.Гейном. Учебник А.Г.Кушниренко, Г.В.Лебедева, Р.А.Свореня – наиболее близкий по идеологии к учебнику. Центральное понятие курса – алгоритмы, а основное содержание учебной деятельности – составление и анализ алгоритмов. Третий учебник ОИВТ подготовлен авторским коллективом в составе А.Г. Гейна, В.Г. Житомирского, Е.В. Линецкого, М.В. Сапира, В.Ф. Шолоховича. В программе учебного курса к данному учебнику сказано: «Основной целью курса является обучение школьников решению жизненных задач с помощью ЭВМ».

Четвертый этапв истории информатики в школе (1990-е гг.) связан с целым рядом новых обстоятельств. 1990-91 гг. и позже: в стране получила распространение компьютерная техника зарубежного производства. Формулируется новая цель: «Компьютерная грамотность – каждому школьнику». Существующие учебники А.П. Ершова, В.А. Каймина и др. уже не отвечают возросшим потребностям учителей информатики. Фактически новый этап истории школьной информатики начинается с 1993 года. Был принят новый базисный учебный план для школ Российской Федерации, согласно которому преподавание информатики было рекомендовано с 7-го класса. С этого года предмет сменил свое название с «ОИВТ» на «Информатика». Под этим названием он стоит в базисном учебном плане.

1995 г.: Принято решение Коллегии Министерства образования РФ от 22.02. 1995 г. об изменении структуры обучения информатике в общеобразовательной школе. Этим же документом рекомендован обязательный минимум содержания образования по информатике, включающий содержательные линии: «Информация и информационные процессы», «Представление информации», «Компьютер», «Алгоритмы и исполнители», «Формализация и моделирование», «Информационные технологии». В содержательном отношении он в значительной степени совпадает с ныне действующим. Решением коллегии Минобразования была рекомендована новая структура обучения информатике в школе, в которой выделяются три этапа:

- пропедевтический курс (1-6 классы);
- базовый курс (7-9 классы);
- профильные курсы (10-11 классы).

Заметим, что Базисные учебные планы (БУП) изменены не были, курс информатики включен в инвариантную часть лишь в старшем звене общеобразовательных школ, вследствие чего реально базовый курс преподавался в 10-11 кл., а в 1-9 классах информатика не велась или велась за счет школьного или регионального компонентов БУП, а также в рамках предметной области «Технология». 1997 г.:опубликован проект федерального компонента государственного образовательного стандарта по информатике.

1998 г.:Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации выпущен сборник программ по информатике для общеобразовательных учреждений всех ступеней образования (1-6 кл., 7-9 кл. и 10-11 кл.).

Пятый этап (с конца 90-х гг. по 2004 г.)характеризуется интенсивным осмыслением накопленного опыта вместе с тенденцией возвращения к общеобразовательным принципам, сформулированным еще в 60-е гг. 

1999 г.:Опубликованы рекомендации ЮНЕСКО по информатике в начальном образовании.

2001 г.: Утверждена новая трехуровневая структура изучения курса информатики. Изучение информатики рекомендовано начинать со II класса.

2002 г., март: Принят Региональный стандарт содержания образования по информатике для средней общеобразовательной школы.утверждение федерального компонента стандарта по информатике и ИКТ (05.03.2004 г.) и нового Базисного учебного плана (09.03.2004 г.) начинает новый, шестой этапв преподавании информатики в школе. Он характеризуется тем, что предмет получает новое название – «Информатика и информационно-коммуникационные технологии» или сокращенно «Информатика и ИКТ»; определены сроки его изучения: 3–4, 8–9 и 10–11 классы.

 

 

2.Моделирование. Понятие формализации. Этапы моделирования.

Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. С понятием модель мы сталкиваемся с детства. (Игрушечный автомобиль, самолет или кораблик, плюшевый медвежонок или кукла). Дети часто моделируют (играют в кубики, обыкновенная палка им заменяет коня и т.д.).

Слово «модель» произошло от латинского слова «мера», «образец». Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.В математических науках словом «модель» принято обозначать теорию, которая обладает структурным подобием по отношению к другой теории. В таких науках, как физика, химия, биология и других естественных науках термин «модель» употребляется в другом смысле, не для обозначения теории, а для обозначения того, что теория описывает. Здесь со словом «модель» связаны два значения. Во-первых, модель выступает как некоторая идеализация, упрощение действительности. Во - вторых, в более узком смысле, термин «модель» применяют для обозначения физической аналогии, как отношение сходства систем, состоящих из элементов разной физической природы, но обладающих одинаковой структурой.

Модели объектов: уменьшенные копии зданий, кораблей, самолетов, модели ядра атома, кристаллических решеток: чертежи

Модели процессов: изменение экологической обстановки; экономические модели; исторические модели

Модели явлений: землетрясение; солнечное затмение, цунами

Модели и моделирование используются человечеством давно. Под моделированием понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Оно тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез.

Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом, и с помощью которого изучает интересующий его объект.В самом общем случае при построении модели исследователь отбрасывает те характеристики, параметры объекта-оригинала, которые несущественны для изучения объекта. Выбор характеристик объекта-оригинала, которые при этом сохраняются и войдут в модель, определяется целями моделирования. Обычно такой процесс абстрагирования от несущественных параметров объекта называют формализацией.Более точно, формализация – это замена реального объекта или процесса его формальным описанием.

Когда используют моделирование:

- оригинал не существует (древний Египет, последствия ядерной войны (Н.Н. Моисеев, 1966)

- исследование оригинала опасно для жизни или дорого (управление ядерным реактором (Чернобыль, 1986), испытание нового скафандра для космонавтов, разработка нового самолета или корабля,

- оригинал сложно исследовать непосредственно: Солнечная система, галактика (большие размеры), атом, нейтрон (маленькие размеры), процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые), геологические явления (очень медленные)

- интересуют только некоторые свойства оригинала (проверка краски для фюзеляжа самолета)

Модель — упрощенное подобие реального объекта или процесса.

Цель моделирования — это назначение будущей модели ( определяет те свойства объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели).

«Объект моделирования»: это может быть и некоторый вещественный объект (предмет, система) и реальный процесс.

Этапы компьютерного моделирования

Постановка задачи.

Разработка модели.

Компьютерный эксперимент.

Анализ результатов моделирования.

---

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 336; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!