Формирование представлений об адекватности модели при обучении компьютерному моделированию в общеобразовательной школе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Уральский государственный технический университет, г. Екатеринбург

Формирование представлений об адекватности модели при обучении компьютерному моделированию в общеобразовательной школе

С.В. Поршнев, Л.М. Ставцева

В современном мире умение моделировать стало необходимым условием успешного осуществления любой профессиональной деятельности, поскольку его составляющими являются такие действия как целеобразование и целеполагание, преобразование объекта действительности в соответствии с замыслом и прогнозированием событий, разработка целенаправленных и целесообразных способов достижения цели, а также их оптимизация и обобщение. В некоторых профессиях модели являются не только средством решения профессиональных задач, но и продуктом деятельности, например, макет газеты, юридический договор, рекламный ролик, конструкторский чертеж представляют разные виды моделей.

Важность обучения основам компьютерного моделирования подчеркнута включением линии «формализация и моделирование» в Государственный образовательный стандарт среднего общего образования 1998 года [1]. обучение моделирование научный познание

В последнее время при рассмотрении вопросов изучения моделирования на уроках информатики происходит смещение акцентов с умения строить модель на умение оценивать адекватность построенной модели. В новом Государственном образовательном стандарте среднего общего образования по информатике в разделе «Информационные модели и системы» отдельно выделен пункт «оценка адекватности модели объекту и целям моделирования (на примерах задач различных предметных областей)». Одним из умений, которым должен обладать ученик является оценивание соответствия информационной модели реальному объекту и целям моделирования [2].

Внимание к важности вопроса оценивания адекватности модели и формированию соответствующего умения в школе, на наш взгляд, обусловлено следующими факторами:

адекватность модели является одним из ключевых понятий процесса моделирования, без которого исследование объекта становится неполноценным;

значительную роль в формировании научной картины мира играет свойство адекватности модели.

В работе [3] отмечается, что при изучении моделирования на занятиях по информатике должны быть рассмотрены вопросы, связанные с этапами построения модели, анализом её свойств, проверкой адекватности модели объекту и цели моделирования, выяснением влияния выбора языка моделирования на то, какую информацию об объекте мы можем получить, изучая его модель и т.п.

В учебной литературе и в практике преподавания при изучении моделей объектов и явлений достаточно часто отсутствует требование проверки адекватности модели объекту моделирования и определения границ применимости модели.

Формирование умений оценивания модели у учащихся является очень важным этапом. Однако, попытка обучения моделированию при игнорировании данного этапа приводит к целому ряду нежелательных последствий:

1. Критерием истинности знаний становятся не эксперимент, а учитель и учебник.

2. Такое изучение не позволяет сформировать у учащихся важные в методологическом отношении представления о границах использования моделей.

3. Исключение этапа проверки адекватности модели создает опасность принятия учащимися модели только в силу ее логической проработанности. Иными словами, у учащихся формируется представление о достоверности только в силу логичности. Такое представление не соответствует сущности естественно-научного познания, а также опасно в социальном отношении.

Формирование представлений об адекватности модели, а также умения её оценивать, с нашей точки зрения, оказывается возможным именно в старших классах, так как при моделировании сложных процессов в отличии от случая решения стандартной задачи необходимо установить границы области параметров, в которых построенная модель оказывается работоспособной.

Одним из методов способствующих целенаправленной работе по формированию умения оценивать адекватность модели при обучении моделированию, на наш взгляд, является метод «сквозных задач».

Данный метод с одной стороны, является методом обучения, способствующим организации учения и согласно квалификации И.Я. Лернера может быть отождествлен с одним из общепринятых методов обучения (репродуктивным, проблемным или исследовательским), в зависимости от вида предъявляемых учителем задач. С другой стороны, он является методом для организации деятельности учителя, который описывает основные положения способа конструирования системы «сквозных задач».

Рассмотрим технологию применения метода «сквозных задач» при обучении моделированию на примере темы из «Моделирование колебательных процессов», которая являются одной наиболее популярных при изучении курсов, ориентированных на моделирование.

В качестве примера, иллюстрирующего предлагаемую методику, рассмотрим движение математического маятника. Здесь традиционно изучается движения линейного и нелинейного математического маятника, однако, на основе этих задач можно рассмотреть другие не менее познавательные случаи (табл. 1), доступные для изучения в старших классах.

Таблица 1 Пример построения темы моделирование колебательных процессов

Предложенное построение темы, когда каждая последующая задача является развитием предыдущей, дает возможность обратить внимание учащегося, что изменение условий задачи влечет за собой не просто изменение математической модели, но и границ применимости данной модели. Каждый переход к новой задаче связан с анализом предыдущей, с оценкой области значений параметров, при которых результаты исследования будут согласовываться с данными экспериментов о рассматриваемом в задаче процессе. При расширении области значений параметров построенная модель становится неадекватной, и приходится пересматривать физическую и математическую модель задачи, а затем снова оценивать границы её применимости.

На основе изложенного можно выделить следующие положения, которые определяют обучение моделированию как методу научного познания, ориентированные на оценку достоверности модели.

Формирование представлений об адекватности модели позволяет раскрыть перед учащимся сущность естественнонаучного познания и является необходимым в социальном отношении.

В старших классах вопросы об адекватности модели, границах её применимости являются наиболее актуальными.

В процессе обучения образ изучаемого объекта, складывающийся у обучаемого, должен быть адекватен модели этого объекта, признаваемой как современной наукой, так и обучающим.

Переход от одной модели к другой рассматривается как результат построения новой модели объекта на основе возникновения противоречий получаемых выводов при изменении границ применения параметров старой модели с реальностью.

В процессе обучения у учащихся создается важное представление о том, что результат познания может быть не окончательным, он находится в постоянном развитии. Представление о незавершенности познания также важный результат обучения, достигаемый в процессе моделирования.

Данные положения легли в основу построения методики обучения элективному курсу «Основы компьютерного моделирования» для учащихся старших классов, эффективность которой доказана в результате проведения педагогического эксперимента в общеобразовательной школе №64 г. Н.Тагил.

Литература

1. Обязательный минимум содержания образования по информатике.//Информатика и образование. 1999. № 7. С.2-4.

2. Введение в математическое моделирование: Учебное пособие под ред. П. В. Турусова. - М.: «Интермет Инжиниринг», 2000.

3. Ракитина Е. А. Построение методической системы обучения информатике на деятельностной основе: Дис… д-ра пед. наук. - М., 2002.

Размещено на Allbest.ru