Модели и моделирование. Классификация моделей
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться распознавать информационные модели, классифицировать их по форме представления и назначению, а также обосновывать выбор модели для практической ситуации.
- Сформировать представление о модели, моделировании, объекте-оригинале и цели моделирования.
- Научиться различать материальные и информационные модели, а также знаковые, образные и смешанные информационные модели.
- Развивать умение анализировать условие задачи, выделять существенные свойства объекта и выбирать подходящий способ моделирования.
- Формировать ответственное отношение к подготовке к ОГЭ через разбор типичных заданий без избыточного напряжения и с опорой на понятный алгоритм.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическую ценность моделирования в учебной, профессиональной и повседневной деятельности.
- Проявляют познавательную мотивацию при анализе реальных моделей: карты, схемы, расписания, чертежа и компьютерной программы.
- Понимают, что ошибка в модели может привести к неверному решению, поэтому важны проверка данных и осознанный выбор существенных свойств.
- Снижают тревожность перед заданиями ОГЭ благодаря освоению пошагового алгоритма классификации моделей.
Метапредметные
- Выделяют существенную информацию в описании объекта и соотносят её с целью моделирования.
- Классифицируют объекты по заданному основанию, устанавливают сходства и различия между моделями.
- Формулируют гипотезу, аргументируют ответ и корректируют его после проверки по критериям.
- Работают с таблицей, схемой, изображением и кратким текстом как с разными способами представления информации.
- Распределяют время при выполнении тренировочного задания и используют самооценку результата.
Предметные
- Знать определения понятий «модель», «моделирование», «объект-оригинал», «информационная модель».
- Уметь отличать материальные модели от информационных.
- Уметь классифицировать информационные модели как образные, знаковые и смешанные.
- Уметь определять назначение модели: описательное, прогностическое, учебное, исследовательское или практическое.
- Уметь объяснять, какие свойства объекта отражены в модели, а какие намеренно не отражены.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Осмысливают связь информатики с будущей профессией и повседневными решениями.
- Оценивают собственную готовность применять алгоритм классификации модели.
- Проявляют ответственность за точность формулировок и аргументацию ответа.
- Принимают учебную ошибку как источник для коррекции способа действия.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель урока на основе проблемного вопроса.
- Планируют последовательность: определить объект, цель, свойства, форму и назначение модели.
- Сверяют решение с критериями и исправляют найденные ошибки.
- Распределяют время при выполнении индивидуальной карточки.
- Оценивают степень освоения материала с помощью листа самооценки и рефлексии.
Познавательные УУД
- Сравнивают объект-оригинал и его модель, выделяя существенные признаки.
- Классифицируют модели по форме представления и назначению.
- Преобразуют текстовое описание в таблицу или схему.
- Устанавливают причинно-следственную связь между целью моделирования и набором свойств модели.
- Используют информацию с экрана, карточки и схемы для решения учебной задачи.
Коммуникативные УУД
- Работают в парах по алгоритму «Подумай — обсуди в паре — поделись».
- Формулируют уточняющие вопросы к условию задания.
- Аргументируют классификацию модели двумя признаками.
- Слушают позицию партнёра и корректно предлагают исправление.
- Представляют общий вывод группы классу в краткой форме.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображениями глобуса, карты, расписания, чертежа, формулы, макета моста и компьютерной симуляции.
- Вывести на доску памятку-алгоритм: «Объект — цель — свойства — форма — назначение».
- Распечатать карточки с шестью примерами моделей: по одной карточке на пару, всего 15 комплектов.
- Распечатать индивидуальные карточки с четырьмя заданиями трёх уровней — по одной на каждого ученика, всего 30 экземпляров.
- Подготовить лист самооценки со шкалой «могу объяснить — могу классифицировать — могу обосновать».
- Подготовить стикеры трёх цветов для приёма «Светофор»: зелёные, жёлтые и красные — по одному комплекту на ученика.
- Подготовить таймер на 2–4 минуты для парной и индивидуальной работы.
- Подготовить проектор, компьютер и интерактивную доску; проверить отображение схем и таблиц.
- Освободить небольшой участок пространства перед партами для короткой физкультминутки с движениями по классификации.
- Разместить на доске проблемный вопрос: «Почему одна и та же модель может быть полезной для одной цели и бесполезной для другой?»
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и показать практическую значимость темы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, готовность: тетрадь, ручка, карточка для работы. Сегодня мы будем не просто запоминать определения, а разбираться, почему люди используют модели вместо самих объектов. Это встречается и в информатике, и в инженерии, и в заданиях ОГЭ." | Проверяют готовность рабочего места, записывают дату и тему урока. |
2 мин | Учитель показывает на экране глобус, карту метро, расписание уроков и компьютерную игру-симулятор: "Посмотрите на эти объекты. Все они чем-то похожи: помогают представить реальный объект или процесс, но не являются им самим. Какое общее понятие можно предложить? Почему карта не является самой территорией, а расписание — самим учебным днём?" | Рассматривают изображения, формулируют предположения: "Это модели", "Они заменяют реальный объект", "В них оставлены только нужные сведения". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже назвали главное свойство модели: она заменяет объект в некоторой деятельности. Сейчас проверим, какие признаки модели являются обязательными и как классифицировать модели без угадывания."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать знания об информации, объектах и способах её представления.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель организует приём "Подумай — обсуди в паре — поделись": "Вспомните, что такое объект и какие свойства объекта можно описать. Сначала 30 секунд подумайте самостоятельно, затем обсудите ответ с соседом. Назовите пример объекта и три его свойства." | Записывают пример объекта, например "автомобиль: цвет, скорость, масса", обсуждают в парах и предлагают варианты классу. |
3 мин | Учитель показывает на доске слова «текст», «число», «рисунок», «таблица», «схема» и спрашивает: "Какими способами можно представить одну и ту же информацию? Например, как представить расписание школьных занятий? Что изменится, если вместо таблицы использовать текст?" Учитель фиксирует ответы в виде кластера. | Называют способы представления информации, сравнивают текстовое и табличное описание, делают вывод: форма представления зависит от цели и удобства использования. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что объект имеет свойства, а информация об объекте может быть представлена по-разному. Теперь найдём границу между обычным описанием и моделью и выясним, почему полное описание объекта не всегда нужно."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и совместно построить план её решения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает ситуацию: "Инженер строит модель моста для проверки прочности. Нужно ли ему указывать цвет перил, запах краски и фамилию строителя? А если модель моста создаётся для презентации внешнего вида, будут ли важны те же свойства? Обсудите, почему ответы различаются." | Обсуждают ситуацию в парах, отвечают: "Нужные свойства зависят от цели", "Для проверки прочности важны размеры и материал, а для презентации — внешний вид". |
2 мин | Учитель записывает проблемный вопрос и обращается к классу: "Какой план поможет нам ответить? Предлагаю проверить пять шагов: определить объект, цель, существенные свойства, форму представления и назначение модели. Согласны ли вы с таким планом? Сформулируйте цель урока своими словами." | Формулируют цель: "Научиться определять и классифицировать модели, объясняя свой выбор"; записывают алгоритм в кратком виде. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема поставлена: модель нельзя классифицировать только по внешнему виду, нужно учитывать цель и способ представления. Переходим к открытию понятий и проверим алгоритм на конкретных примерах."
Этап 4. Открытие нового знания (11 мин)
Цель этапа: вывести определения модели и моделирования, а также построить классификацию моделей.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает изображение макета здания и фотографию самого здания: "Макет не совпадает с оригиналом по размеру, материалу и назначению, но сохраняет некоторые свойства. Запишем определение: модель — это объект, который замещает объект-оригинал и отражает существенные для поставленной цели свойства. Моделирование — создание и исследование моделей. Почему модель не обязана содержать все свойства оригинала?" | Записывают определения, отвечают: "Потому что модель создаётся для конкретной цели и должна быть удобной". |
4 мин | Учитель выводит схему классификации: "По способу существования выделяем материальные и информационные модели. Материальная модель существует как предмет: глобус, макет, манекен. Информационная модель представлена сведениями: текстом, рисунком, формулой, таблицей, схемой или программой. По форме информационные модели бывают образными, знаковыми и смешанными." | Заполняют в тетради схему классификации, приводят примеры: "фотография — образная, формула — знаковая, карта — смешанная". |
4 мин | Учитель раздаёт парам карточки с примерами и задаёт вопросы: "Классифицируйте карту города, расписание поездов, глобус, формулу площади круга и компьютерную модель движения планет. Для каждого примера назовите объект-оригинал, цель и форму." Учитель просит одну пару объяснить спорный пример — карту. | В парах заполняют таблицу «модель — оригинал — цель — форма — вид», затем объясняют: "Карта — информационная смешанная модель территории; она нужна для ориентирования, содержит изображения, условные знаки и масштаб". |
Запись в тетрадях
Модель — объект, который замещает объект-оригинал и отражает существенные для цели моделирования свойства. Моделирование — создание и исследование моделей. Информационные модели: образные, знаковые, смешанные. Алгоритм классификации: объект — цель — существенные свойства — форма — назначение.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть не отдельные примеры, а система признаков. В следующем задании вы примените её самостоятельно и увидите, что один объект иногда можно описать несколькими моделями."
Этап 5. Физкультминутка «Живая классификация» (2 мин)
Цель этапа: снять напряжение и закрепить классификацию моделей через двигательное действие.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель объясняет: "Встаньте рядом с партами. Если я называю материальную модель, поднимите руки вверх; если информационную — вытяните руки вперёд; если смешанную информационную — выполните поворот корпуса вправо и влево. Глобус, фотография, формула, карта, макет самолёта. После каждого примера быстро назовите признак." | Выполняют движения и проговаривают: "Глобус — материальная модель", "Фотография — образная информационная", "Формула — знаковая", "Карта — смешанная", "Макет — материальная". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы проверили классификацию движением и убедились, что признаки можно быстро распознавать. Садимся и переходим к заданиям, похожим на формат ОГЭ."
Этап 6. Первичное закрепление и тренировка в формате ОГЭ (6 мин)
Цель этапа: применить алгоритм классификации к типовым заданиям и научиться обосновывать ответ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель демонстрирует задание: "Перед вами четыре объекта: фотография класса, план эвакуации, макет здания и таблица успеваемости. Распределите их по группам: материальные и информационные модели. Информационные дополнительно разделите по форме. Не называйте только ответ — укажите признак, по которому вы его получили." | Индивидуально распределяют примеры, затем сверяют ответы в парах: "Макет — материальная модель; фотография — образная информационная; план эвакуации и таблица — смешанная или знаковая информационная в зависимости от преобладающих средств". |
3 мин | Учитель организует проверку: "Сравним не только результаты, но и основания. Почему план эвакуации нельзя назвать просто рисунком? Какие условные знаки и текстовые подписи помогают использовать его по назначению?" | Формулируют аргумент: "План содержит изображения помещений, условные обозначения, стрелки и текст, поэтому является смешанной информационной моделью". |
Эталон решения
1. Определить, является ли объект предметом или описанием: макет — предмет, остальные примеры — сведения об объекте. 2. Для информационной модели определить форму: фотография преимущественно образная; таблица — знаковая; план эвакуации — смешанная, так как объединяет графические элементы, условные знаки и текст. 3. Обосновать ответ целью: план помогает выбрать маршрут эвакуации, поэтому в нём сохранены только необходимые для ориентирования сведения.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Хороший ответ в информатике — это не только выбранный вариант, но и короткое объяснение признака. Сейчас каждый проверит себя без подсказки, а затем мы разберём типичные ошибки."
Этап 7. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: диагностировать индивидуальное освоение алгоритма классификации и выполнить дифференцированные задания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: "Выберите уровень по своей готовности. Базовый вариант обязателен для всех, повышенный можно выбрать при уверенной работе. Сначала прочитайте все условия, затем применяйте пять шагов алгоритма. Время — пять минут." | Выбирают карточку, записывают фамилию и начинают индивидуальную работу. |
5 мин | Учитель наблюдает и адресно задаёт вопросы, не сообщая ответ: "Каков объект-оригинал? Для какой цели создана модель? Какие свойства в ней сохранены? Что подсказывает форма представления?" На экране появляется памятка с алгоритмом. | Решают задания: классифицируют расписание, карту, макет и формулу; для одного примера записывают развёрнутое обоснование; проверяют, не перепутали ли форму модели с её назначением. |
2 мин | Учитель показывает эталон на экране и говорит: "Проверьте каждый пункт по критериям: определён оригинал, названа цель, указан вид модели, приведено основание. Ошибку не стирайте полностью — поставьте рядом знак коррекции и запишите правильный вариант." | Сверяют решения с эталоном, исправляют ошибки, подсчитывают результат и отмечают в листе самооценки уровень уверенности. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самопроверка показала, что чаще всего ошибаются не в терминах, а в выборе основания классификации. На завершающем этапе сформулируем, как связаны цель моделирования и свойства модели."
Этап 8. Рефлексия, межпредметные связи и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: обобщить изученное, связать моделирование с другими предметами и зафиксировать индивидуальный результат.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит межпредметную связь: "Вспомните, где вы встречали модели на других уроках. В географии это карта и глобус, в физике — схема опыта и график, в математике — чертёж и формула, в биологии — модель клетки. Для каждого примера назовите объект, цель и существенные свойства." | Называют межпредметные примеры и объясняют: "График показывает зависимость величин", "Карта помогает ориентироваться", "Чертёж передаёт размеры и форму детали". |
2 мин | Учитель предлагает рефлексию "Светофор": "Поднимите зелёную карточку, если можете самостоятельно классифицировать модель и обосновать ответ; жёлтую — если нужен ещё один пример; красную — если пока трудно. Запишите рядом с цветом, какой шаг алгоритма вызывает затруднение." | Поднимают карточки, записывают затруднение: "цель модели", "различие образной и смешанной", "назначение". |
2 мин | Учитель сообщает домашнее задание: "Выберите уровень. В каждом варианте работайте не с готовым термином, а с описанием конкретной модели. Перед уходом ответьте на контрольные вопросы: что такое модель, зачем нужна цель моделирования и чем материальная модель отличается от информационной?" | Записывают домашнее задание и отвечают на контрольные вопросы: "Модель замещает оригинал", "цель определяет существенные свойства", "материальная модель существует как предмет". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы научились смотреть на модель не как на картинку или предмет сами по себе, а как на результат выбора цели и существенных свойств. Этот алгоритм поможет и в практических задачах, и в заданиях ОГЭ."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены все задания карточки, для каждого примера определены объект-оригинал и вид модели, приведено обоснование минимум для двух примеров, исправления после самопроверки выполнены осознанно.
- «4» — правильно выполнено не менее 75% заданий, классификация в основном верна, допущена одна неточность в определении формы или назначения модели, аргументация приведена хотя бы для одного примера.
- «3» — правильно выполнено не менее 50% заданий, различаются материальные и информационные модели, но есть ошибки в разделении образных, знаковых и смешанных моделей или отсутствует полное обоснование.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое модель и чем она отличается от объекта-оригинала? | Проверка осознания основного предметного понятия. |
Какой шаг алгоритма классификации оказался для вас самым трудным? | Выявление точки затруднения для последующей коррекции. |
Почему цель моделирования определяет свойства модели? | Проверка понимания причинно-следственной связи. |
Сможете ли вы самостоятельно объяснить классификацию модели в задании ОГЭ? | Субъективная оценка готовности применять алгоритм и снижение тревожности перед экзаменом. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что модель не обязана быть похожей на оригинал во всех деталях: она сохраняет только свойства, важные для конкретной цели. Мы научились различать материальные и информационные модели, а информационные — образные, знаковые и смешанные. Типичная ошибка — определять модель только по внешнему виду и забывать о назначении. На следующем уроке мы продолжим работу с информационными моделями и рассмотрим этапы построения модели для решения практической задачи."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Составить таблицу из 6 примеров моделей из повседневной жизни или школьных предметов. Для каждой указать объект-оригинал, цель, существенные свойства, форму и вид модели. | Закрепляет определения и алгоритм классификации; при проверке смотреть на наличие цели и корректность основания классификации. |
Средний (повышающий) | Разобрать 4 описания моделей: карта маршрута, расписание транспорта, макет комнаты и график изменения температуры. Для каждого дать классификацию и обоснование двумя предложениями. | Развивает умение применять понятия к новым ситуациям и различать форму модели и её назначение. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать две разные модели одного объекта, например школьного кабинета: одну для эвакуации, другую для расстановки мебели. Описать, какие свойства включены и почему. | Формирует умение создавать модель под заданную цель и объяснять выбор существенных свойств. |
Контрольные вопросы перед выходом из класса: «Что называют моделью? Что такое моделирование? Какие признаки используются для классификации информационных моделей? Почему одна и та же модель может быть полезной для одной цели и недостаточной для другой?»
