Линия "Формализация и моделирование" учебного курса "Информатика"
Исследование наиболее существенных сторон линии "Формализация и моделирование". Методика разработки и практическая апробация урока по изучению понятия "модель" на примере математической модели, его анализ оценка эффективности в усвоении студентами.
| Рубрика | Педагогика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.01.2011 |
| Размер файла | 127,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
На основе поступающих данных экспертная система, анализируя имеющиеся правила, принимает решение о необходимых действиях. Например: ЕСЛИ температура в помещении ?15° ТО включить отопление.
Продукционные модели часто используются в промышленных экспертных системах.
Семантические сети. Семантической сетью называется система понятий и отношений между ними, представленная в форме ориентированного графа. Это одна из наиболее гибких и универсальных форм моделей знаний. На рис. 3 приведен пример, представляющий в форме графа сведения, заключенные в предложении: «Петух Петя является птицей, и он умеет кукарекать».
Рис. 3. Пример семантической сети
Фреймы. Фрейм - это некоторый абстрактный образ, относящийся к определенному типу объектов, понятий. Фрейм объединяет в себе атрибуты (характеристики), свойственные данному объекту. Фрейм имеет имя и состоит из частей, которые называются слотами. Изображается фрейм в виде цепочки:
Имя фрейма = <слот 1><слот 2>…<слот N>
Вот пример фрейма под названием «Битва»:
Битва = <кто?><с кем?><когда?><где?><результат>
Такое представление называется прототипом фрейма. Если же в слоты подставить конкретные значения, то получится экземпляр фрейма. Например:
Битва = <Царевич><Кощей Бессмертный><утром><в чистом поле><победил>
Слоты сами могут быть фреймами. Таким образом, возможны иерархии фреймов, сети фреймов. К фреймам применимо понятие наследования свойств. Для реализации моделей знаний с использованием фреймов хорошо подходит технология объектно-ориентированного программирования.
Логическая модель знаний представляет собой совокупность утверждений. О каждом утверждении можно сказать: истинно оно или ложно. Утверждения делятся на факты и правила. Совокупность фактов представляет собой базу данных, лежащую в основе базы знаний. Правила имеют форму «ЕСЛИ А, ТО Б» (здесь есть сходство с продукционной моделью). Механизм вывода основан на аппарате математической логики (он называется исчислением предикатов первого порядка). Прикладные возможности этой модели весьма ограничены. Логическая модель знаний лежит в основе языка ПРОЛОГ.
ПРОЛОГ является языком логического программирования. Как известно, в программировании для ЭВМ существует несколько различных направлений (парадигм): процедурное программирование, функциональное программирование, логическое программирование, объектно-ориентированное программирование. В языке Пролог реализована логическая парадигма. Однако в рамках базового курса информатики использование Пролога очень ограничено и о программировании, в полном смысле этого слова, здесь речи не идет. Пролог рассматривается лишь как средство построения несложных баз знаний логического типа. При таком подходе систему Пролог можно рассматривать как своеобразную систему управления базами знаний (по аналогии с СУБД). Она позволяет создавать базу знаний и обращаться к ней с запросами.
Реализации Пролога существуют для большинства компьютеров, доступных школам. Поэтому представляется возможным предлагать Пролог в качестве средства для практической работы по теме «Искусственный интеллект и моделирование знаний».
Требования к знаниям и умениям учащихся по линии формализации и моделирования
Учащиеся должны знать:
ь что такое модель; в чем разница между натурной и информационной моделью;
ь какие существуют формы представления информационных моделей (графические, табличные, вербальные, математические);
ь что такое реляционная модель данных; основные элементы реляционной модели: запись, поле, ключ записи;
ь что такое модель знаний, база знаний;
ь из чего строится логическая модель знаний;
ь какие проблемы решает раздел информатики «Искусственный интеллект»;
ь что такое система, системный анализ, системный подход;
ь что такое граф, элементы графа;
ь что такое иерархическая система и дерево;
ь состав базы знаний на Прологе;
ь как в Прологе представляются факты и правила;
ь как в Прологе формулируются запросы (цели).
Учащиеся должны уметь:
ь приводить примеры натурных и информационных моделей;
ь проводить в несложных случаях системный анализ объекта (формализацию) с целью построения его информационной модели;
ь ставить вопросы к моделям и формулировать задачи;
ь проводить вычислительный эксперимент над простейшей математической моделью;
ь ориентироваться в таблично организованной информации;
ь описывать объект (процесс) в табличной форме для простых случаев;
ь различать декларативные и процедурные знания, факты и правила.
ь ориентироваться в информационных моделях на языке графов;
ь описать несложную иерархическую систему в виде дерева;
ь построить базу знаний на Прологе для предметной области;
ь сформулировать на Прологе запросы к данной базе знаний;
ь работать на компьютере в среде системы программирования Пролог.
Примерное содержание и планирование линии «Формализация и моделирование» в базовом курсе средней школы по учебнику Макаровой Н.В. «информатика 7-9 кл.»
|
№ раздела, темы |
Название раздела, темы |
Определения |
Класс, в котором изучается данная тема |
Количество часов, отведенных на данную тему |
|||
|
Всего |
теор |
практ |
|||||
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
|
РАЗДЕЛ 2 |
ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТИНА МИРА |
||||||
|
Тема 6. |
Представление об объектах окружающего мира |
7 кл. |
2 |
2 |
0 |
||
|
8 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
9 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
6.1. |
Что такое объект |
Объект (материальный, нематериальный) |
7 кл. |
1 |
1 |
0 |
|
|
6.2. |
Свойства и параметры объекта |
Параметр (значение, свойство, величина, признаки) |
7 кл. |
||||
|
6.3 |
Действие как характеристика объекта |
Состояние объекта, процесс |
7 кл. |
1 |
1 |
0 |
|
|
6.4 |
Среда существования объекта |
Среда |
7 кл. |
||||
|
Тема 7. |
Информационная модель объекта |
7 кл. |
1 |
1 |
0 |
||
|
8 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
9 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
7.1. |
Понятие модели |
Модель (предметные и абстрактные), примеры моделей |
7 кл. |
1 |
|||
|
7.2 |
Информационная модель объекта |
Информационная модель, цель, формы представления моделей |
|||||
|
7.3. |
Примеры информационных моделей объектов |
||||||
|
Тема 8. |
Представление о системе объектов |
7 кл. |
3,5 |
2 |
1,5 |
||
|
8 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
9 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
8.1 |
Отношения объектов |
Пространственные, временные, части и целого, формы и содержания, математические, общественные, примеры отношений |
7 кл. |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
8.2. |
Связи объектов |
Связи (примеры связей: механические, электромеханические, межличностные, географические, экономические, экологические) |
|||||
|
8.3. |
Понятие о системе |
- Элемент системы, система, цель изучения системы (примеры систем: организационная, техническая, знаковая, биологическая), - связи и отношения между элементами системы (примеры связей: пространственные, временные, социальные, генетические, материальные), - среда, целостность, работоспособность. |
7 кл. |
0,5 |
0,5 |
||
|
8.4. |
Информационная модель системы |
-Система как объект, ее информационная модель (анализ); - информационные модели элементов системы - связи и отношения между элементами - взаимодействие элементов (системный подход, системное мышление) - примеры |
7 кл. |
2 |
1 |
1 |
|
|
Тема 9. |
Основы классификации (объектов) |
7 кл. |
0 |
0 |
0 |
||
|
8 кл. |
3 |
2 |
1 |
||||
|
9 кл. |
0 |
0 |
0 |
||||
|
9.1. |
Классы и классификация |
Класс, классификация (дерево, иерархическая схема) |
8 кл. |
1 |
1 |
0 |
|
|
9.2. |
Основание классификации |
Классификация (группировка по намеченным признакам, основание классификации (несколько признаков)) |
|||||
|
9.3. |
Наследование свойств |
Наследование, роль классификации, |
|||||
|
9.4. |
Примеры классификации различных объектов |
8 кл. |
1 |
0,5 |
0,5 |
||
|
9.5. |
Классификация компьютерных документов |
Текст, графика, таблица, БД, составной документ |
8 кл. |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
Тема 10. |
Классификация моделей |
7 кл. |
4 |
1 |
3 |
||
|
8 кл. |
6 |
2 |
4 |
||||
|
9 кл. |
4 |
1 |
3 |
||||
|
10.1 |
Виды классификации моделей |
По области использования (учебные, опытные, научно - технические, игровые, имитационные); По фактору времени (статистическая, динамическая) |
8 кл. |
2 |
1 |
1 |
|
|
10.2. |
Классификация моделей по способу представления |
По способу представления (материальные, абстрактные (мысленные, вербальные, информационные) |
|||||
|
10.3 |
Инструменты моделирования |
Компьютерные и некомпьютерные информационные модели, аппаратная и программная поддержка (прикладные программные среды, среда программирования) |
7 кл. моделирование в графическом и текстовом редакторах |
4 |
1 |
3 |
|
|
8 кл. моделирование в табличном редакторе |
4 |
1 |
3 |
||||
|
9 кл. Моделирование в среде БД |
4 |
1 |
3 |
||||
|
Тема 11. |
Основные этапы моделирования |
7 кл. |
10 |
3 |
7 |
||
|
8 кл. |
12 |
3,5 |
8,5 |
||||
|
9 кл. |
11 |
2,5 |
8,5 |
||||
|
11.1 |
Место моделирования в деятельности человека |
Моделирование (модели материальных объектов, модели явлений, модели процессов, модель системы) Этапы деятельности при исследовании объекта, этапы моделирования, |
7 кл. |
1 |
1 |
0 |
|
|
8 кл. |
2 |
1 |
1 |
||||
|
11.2 |
Постановка задачи |
Описание задачи, цель моделирования, формализация, |
7 кл |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
8 кл |
2 |
1 |
1 |
||||
|
9 кл |
3 |
1 |
2 |
||||
|
11.3 |
Разработка модели |
Информационная модель, компьютерная модель, алгоритм построения, программная среда |
7 кл |
4 |
1 |
3 |
|
|
8 кл |
4 |
1 |
3 |
||||
|
9 кл |
4 |
1 |
3 |
||||
|
11.4 |
Компьютерный эксперимент |
Компьютерный эксперимент, план эксперимента (тестирование, тест), проведение исследования, анализ результатов. |
7 кл |
3 |
0 |
3 |
|
|
8 кл |
3 |
0 |
3 |
||||
|
9 кл |
3 |
0 |
3 |
||||
|
11.5 |
Анализ результатов моделирования |
Корректировка |
7 кл |
1 |
0,5 |
0,5 |
|
|
8 кл |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
|
9 кл |
1 |
0,5 |
0,5 |
||||
|
Всего за год при нагрузке 2 часа в неделю (по плану 68 часов) |
7 кл. |
20,5 |
9 |
1,5 |
|||
|
8 кл. |
21 |
7,5 |
13,5 |
||||
|
9 кл. |
15 |
3,5 |
11,5 |
Заключение
В заключении можно сказать, что линия «Формализации и моделирования» достаточно сложна для обучающихся, в следствии чего просто необходим профессиональный, качественный подход к организации учебной деятельности. Эта область не только обеспечивает развитие, но и структурирует мышление и образ действий ребят. В ходе изучения линии учащиеся должны достаточно четко различать все этапы моделирования и уметь использовать их в своей деятельности (и не только в учебной).
Список литературы
1. Бешенков В.А., Лыскова В.Ю., Матвеева Н.В., Ракитина Е.А. Формализация и моделирование. // Информатика и образование. - 1999. - №6. - с. 21-27.
2. Информатика: 7-9 кл. Задачник по моделированию / Под редакцией Макаровой Н.В. - М., 2001
3. Информатика: 7-9 кл./ Под редакцией Макаровой Н.В. - М., 2003
4. Лапчик М.П., Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Методика преподавания информатики. - Москва: Академия, 2001.
5. Лыскова В.Ю., Ракитина У.Ф. Учебные задачи в курсе информатики. // Информатика и образование. - 1998. - №4. - с. 49-55.
6. Лыскова В.Ю., Ракитина У.Ф. Учебные задачи в курсе информатики. // Информатика и образование. - 1998. - №4. - с. 49-55.
7. Обязательные минимумы содержания образования по информатике и информационным технологиям.
8. Островская Е.М. Моделирование на компьютере. // Информатика и образование. - 1999. - №1. - с. 54-61.
9. Пономарева Е.А. Урок по изучению понятия модели. // Информатика и образование. - 1999. - №6. - с. 47-50.
10. Селиванов В.Л., Гришаева А.П, Селиванова Э.Т. Организация учебно-исследовательской работы студентов и школьников по информатике. - Новосибирск: 2003
11. Семенов А.Л. Школьная информатика от истоков к будущему. // Информатика и образование. - 1998. - №3. - с. 79-85.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Подходы к раскрытию понятий "информационная модель", "информационное моделирование". Моделирование знаний в курсе информатики. Требования к знаниям и умениям учащихся по линии формализации и моделирования. Планирование урока информатики в средней школе.
дипломная работа [200,4 K], добавлен 23.05.2008Формы организации учебной деятельности при обучении информатике. Возрастные особенности младшего школьного возраста. Способы организации практической деятельности с целью повышения мотивации учеников при изучении темы "Моделирование и формализация".
дипломная работа [1,4 M], добавлен 22.04.2011Методика преподавания темы "Формализация и моделирование". Рассмотрение подходов к введению представлений об информационных моделях. Составление конспектов уроков по темам: конструирование; табличные информационные модели в среде Microsoft Excel.
курсовая работа [240,2 K], добавлен 30.03.2012Моделирование учебного процесса на примере темы: "Издержки производства и себестоимость продукции сельхозпредприятий". Методика проведения занитий. Дидактическая эффективность использования ЭВМ в моделировании учебного процесса.
дипломная работа [52,1 K], добавлен 03.03.2003Существующая система заданий для старшеклассников по темам "Формализация и моделирование", "Microsoft Excel" курса информатики. Использование индивидуальных систем заданий в курсе информатики с учетом профессиональной ориентации старшеклассников.
дипломная работа [148,9 K], добавлен 31.03.2011Задачи моделирования предметного содержания образования. Построение структуры стержневых линий на примере предмета алгебры. Составление технологической карты изучаемой темы как форма моделирования. Схема процесса конструирования учебного занятия.
статья [243,1 K], добавлен 21.11.2011Дискурсивное мышление - суждения, осуществляемые посредством языка, его значение для планирования и организации деятельности. Элементы и средства рассуждающего мышления. Формализация как способ выражения научной теории через знаки искусственного языка.
реферат [28,8 K], добавлен 12.06.2016Научно-теоретические аспекты моделирования в социально-педагогических исследованиях. Анализ специфики и существенных признаков понятий модели и моделирования в контексте социально-педагогических иследований. Характеристика основных типов моделей.
реферат [28,9 K], добавлен 09.01.2012Изучение студентами педагогических вузов дисциплины "Компьютерная графика и моделирование". Содержание учебного материала: сведения о Corel Draw; работа с текстом; заливки и средства точности. Методика применения инструкционных карт в виде плана урока.
курсовая работа [616,9 K], добавлен 05.12.2012Повышение эффективности обучения информатике базового курса на примере программно-методического комплекса "Информатика и ИКТ". Системообразующая роль информатики в организации учебного процесса с использованием информационно-коммуникационных технологий.
дипломная работа [334,2 K], добавлен 07.12.2014
