Проект Як пізнати світ

Проект створено у рамках очно-дистанційного курсу Intel Навчання для майбутнього. TEO Новосибірськ 2010 .

Зміст

Автор проекту

Предмет, клас

Інформатика, 10-11 класи

Коротка інструкція проекту

Моделювання є одним із способів вивчення навколишнього світу. Комп'ютер може стати хорошим помічником. Не важливо з якої предметної галузі вирішується завдання: біологія чи хімія, математика чи економіка, фізика чи географія. Технологія досліджень залишається однією і тією ж. Учасники проекту матимуть змогу освоїти всі етапи комп'ютерного моделювання від постановки завдання до проведення експериментів.

Питання, що спрямовують проект

Основне питання

Як комп'ютер може допомогти у вивченні об'єктів, процесів чи явищ навколишнього світу?

Проблемні питання

  • Чим комп'ютер кращий за пластилін?
  • Навіщо потрібні експерименти?
  • Як формалізувати завдання?

Учбові питання

  • Що таке об'єкт? Модель? моделювання?
  • Які моделі є?
  • Які моделі нам потрібні?
  • На які етапи поділяється моделювання?
  • Що таке формалізація?

Візитна картка проекту

План проекту

2 етап (основний)- 4 тижні, побудова моделей різних типів з різних предметних областей відповідно до різних цілей моделювання. Підсумок - подання готової моделі, доказ її правильності та відповідності поставленої мети моделювання.Оцінювання:тестування моделі.

3 етап (заключний)- 3 тижні, використання моделей для досліджень об'єктів, процесів чи явищ; проведення експериментів; аналіз таподання результатів досліджень. Підсумок – звіт дослідження.Оцінювання:аргументованість експериментів та плану їх проведення, вибору способу фіксації даних; Глибина аналізу результатів, правильність зроблених висновків, наочність та ефективність подання результатів та висновків.

Публікація вчителя

Презентація вчителя для виявлення уявлень та інтересів учнів

Приклад продукту проектної діяльності учнів

Що таке модель ми знали давно. На уроках математики вчитель колись показував моделі геометричних постатей, хімії - моделі атома, біології - моделі будови людини, рослин чи тварин, географії - модель будови землі тощо. Усюди нас оточують моделі. Вони виготовлені з різних матеріалів. Ми самі будували моделі з пластиліну та паперу. За допомогою них ми можемо дізнатися, як улаштований світ навколо нас. Виявляється, вся історія людства пов'язана із побудовою моделей. У 1870 р. англійське Адміралтейство спустило на воду новий броненосець "Кептен". Корабель вийшов у море і перекинувся. Загинув корабель. Загинули 523 людини. Це було несподівано для всіх. Для всіх, окрім однієї людини. Ним був англійський вчений-кораблебудівник В.Рід, який попередньо провів дослідження на моделі броненосця і встановив, що корабель перекинеться навіть за невеликого хвилювання. Але вченому, який робить якісь несерйозні досліди з “іграшкою”, не повірили лорди з Адміралтейства. І сталося непоправне. Модель - неоціненний і безперечний помічник інженерів та вчених. Архітектор готується збудувати будівлю небаченого досі типу. Але перш ніж спорудити його, він споруджує цю будівлю з кубиків на столі, щоб подивитися, як вона виглядатиме. Це модель. Щоб пояснити, як функціонує системакровообігу, лектор демонструє плакат, на якому стрілками зображені напрямки руху крові. Це модель. Перед тим як запустити у виробництво новий літак, його поміщають в аеродинамічну трубу і за допомогою відповідних датчиків визначають величини напруги, що виникають у різних місцях конструкції. Це модель. На стіні висить картина, що зображує яблуневий сад у кольорі. Це модель. Звісно, ​​архітектор міг би звести будинок без попередніх експериментів із кубиками. Але він не впевнений, що будинок виглядатиме досить добре. Якщо воно виявиться негарним, то багато років потім воно буде німим докором своєму творцю, краще вже поекспериментувати з кубиками. Звичайно, лектор міг би для демонстрації скористатися докладним анатомічним атласом. Але ця подробиця йому зовсім не потрібна щодо системи кровообігу. Понад те, вона заважає вивченню, т.к. заважає до уваги зосередитися на головному. Краще скористатися плакатом. Звичайно, можна запустити літак у виробництво і не знаючи, які напруги виникають, скажімо, у крилах. Але ці напруги, якщо вони виявляться досить великими, можуть призвести до руйнування літака. Краще спочатку спочатку дослідити літак у трубі. Звичайно, найбагатші емоційні враження можна отримати стоячи в запашному яблуневому саду. Але якщо ми живемо на Крайній Півночі і у нас немає можливості побачити яблуневий сад у цвіті (була така чудова пісня “Яблуні у цвіті, яке диво”). Можна подивитися на картину та уявити цей сад.

На уроці інформатики ми зібрали все, що знали про моделі, одну купу і сформулювали загальне визначення моделі.

Модель- це такий матеріальний або уявний об'єкт, який в процесі вивчення замінює об'єкт-оригінал,зберігаючи деякі важливі для цього дослідження типові його риси. Ми також спробували скласифікувати всі моделі за різними ознаками. Потім порівняли свою класифікацію з тими, що вже були збудовані до нас. Для цього довелося пошукати необхідну інформацію у підручниках та інтернет. Добре побудована модель, як правило, доступніша для дослідження, ніж реальний об'єкт. Більше того, деякі об'єкти взагалі не можуть бути вивчені безпосередньо: неприпустимі, наприклад, експерименти з економікою країни з пізнавальною метою; принципово нездійсненні експерименти з минулим чи, скажімо, із планетами Сонячної системи тощо. Експериментувати в цих цілях з реальним об'єктом у кращому випадку буває незручно, а часто просто шкідливо або взагалі неможливо через ряд причин (великої тривалості експерименту в часі, ризику привести об'єкт у небажаний і незворотний стан, об'єкт занадто малий або, навпаки, величезний і т.п. .п.)

Тоді на допомогу нам приходять комп'ютерні моделі. Комп'ютерне моделювання починається зазвичай з об'єкта вивчення, якою можуть виступати: явища, процес, предметна область, життєві ситуації, завдання. Після визначення об'єкта вивчення будується модель. При побудові моделі виділяють основні, домінуючі чинники, відкидаючи другорядні. Виділені чинники перекладають зрозумілою машині мову. Будують алгоритм, програму.

Коли програма готова, проводять комп'ютерний експеримент та аналіз отриманих результатів моделювання під час варіації модельних параметрів. І вже в залежності від цих висновків роблять необхідні корекції на одному з етапів моделювання: або уточнюють модель, або алгоритм, або точніше, коректніше визначають об'єкт вивчення.