Моделирование как метод познания
Цели и задачи
- Цель по SMART: к концу урока научиться объяснять назначение информационной модели, различать объект, его свойства и модель, а также выбирать подходящую модель для учебной и практической ситуации с аргументацией не менее чем в двух примерах.
- Сформировать представление о моделировании как методе познания и о причинах замены реального объекта моделью.
- Научить выделять существенные для цели исследования свойства объекта и представлять их в информационной модели.
- Развивать умение анализировать условие задания, выбирать способ моделирования и аргументировать решение в формате, близком к заданиям ОГЭ по информатике.
- Формировать ответственное отношение к точности представления информации, сотрудничеству и самопроверке.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают практическую ценность моделирования для учёбы, профессионального самоопределения и решения повседневных задач.
- Понимают, что любая модель отражает только выбранные свойства объекта и не заменяет объект полностью.
- Снижают тревожность перед ОГЭ за счёт освоения понятного алгоритма анализа задания.
- Проявляют готовность проверять точность и достаточность выбранной модели.
- Осознают ценность сотрудничества и аргументированного обмена мнениями.
Метапредметные
- Формулируют учебную цель и планируют последовательность действий при построении модели.
- Извлекают из условия существенную информацию, классифицируют объекты и их свойства.
- Сравнивают несколько моделей одного объекта по назначению и степени соответствия цели.
- Аргументируют выбор модели в устной и письменной форме, участвуют в диалоге.
- Осуществляют самопроверку по заданным критериям и корректируют ответ.
Предметные
- Знать определения объекта-оригинала, модели, информационной модели и моделирования.
- Уметь приводить примеры материальных и информационных моделей.
- Уметь определять, какие свойства объекта отражены в конкретной модели.
- Уметь выбирать модель для поставленной цели и объяснять, почему другие свойства можно не учитывать.
- Владеть алгоритмом анализа простого задания о моделях, аналогичного типовым заданиям ОГЭ.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный смысл изучения моделирования как универсального инструмента будущей учебной и профессиональной деятельности.
- Оценивают собственную готовность применять алгоритм выбора модели.
- Осознают связь точности модели с ответственностью человека за принятое решение.
- Проявляют устойчивую учебную мотивацию через связь темы с форматом ОГЭ и реальными задачами.
Регулятивные УУД
- Принимают и уточняют цель урока на основе проблемного вопроса.
- Планируют действия: определить цель, выделить свойства, выбрать форму модели, проверить соответствие.
- Контролируют полноту и точность собственного ответа по критериям.
- Обнаруживают ошибку в выборе модели и предлагают способ коррекции.
- Оценивают результат с помощью самооценки и билета на выход.
Познавательные УУД
- Различают объект, признаки объекта и модель, устанавливают между ними связи.
- Классифицируют модели по форме представления и назначению.
- Анализируют текстовую, табличную, графическую и математическую модели.
- Строят простую информационную модель ситуации в виде таблицы или схемы.
- Используют смысловое чтение и преобразуют информацию из текста в структурированное представление.
Коммуникативные УУД
- Формулируют точные вопросы о назначении и свойствах модели.
- Работают в парах, распределяя роли аналитика и докладчика.
- Обосновывают выбор модели и корректно оценивают аргументы одноклассников.
- Согласуют общий ответ при расхождении мнений.
- Используют предметные термины в устной и письменной речи.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображениями глобуса, карты, расписания, схемы метро, макета здания и таблицы успеваемости.
- Вывести на доску тему урока, проблемный вопрос «Почему нельзя изучать объект всегда непосредственно?» и алгоритм анализа модели с закрытыми последними двумя пунктами для последующего открытия.
- Распечатать карточки для пар: по одному комплекту на каждую пару, всего по числу пар в классе; в каждой карточке описать объект, цель исследования и четыре возможные модели.
- Распечатать индивидуальные карточки трёх уровней для самостоятельной работы: по одной на каждого ученика.
- Подготовить лист самооценки с пунктами «Я различаю объект и модель», «Я выделяю существенные свойства», «Я могу обосновать выбор модели».
- Подготовить стикеры трёх цветов для приёма «Светофор»: зелёные, жёлтые и красные по одному комплекту на ученика.
- Подготовить таймер на экране и маркеры для доски.
- Разместить на доске памятку: «Цель → существенные свойства → форма модели → проверка соответствия».
- Подготовить лист с двумя короткими заданиями в стиле ОГЭ для этапа самостоятельной работы.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учеников в учебную деятельность и показать практическую значимость моделирования.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс: "Здравствуйте, ребята. Проверьте, пожалуйста, готовность: тетрадь, ручка, карточка для ответов. Сегодня мы будем разбирать тему, которая встречается не только в школьной информатике, но и в архитектуре, медицине, программировании, инженерии и заданиях ОГЭ. Наша задача — понять не отдельное определение, а способ рассуждения." | Проверяют готовность, записывают дату, настраиваются на работу. |
2 мин | Учитель показывает на экране глобус, карту мира и навигатор: "Перед вами три изображения. Все они связаны с Землёй, но выглядят по-разному. Почему человек не пользуется только самой Землёй, когда изучает расстояния, маршруты или климат? Что общего у этих изображений?" Учитель применяет приём «Крючок» и фиксирует ключевые ответы. | Рассматривают изображения, формулируют предположения: "Это упрощённые представления Земли", "Каждое изображение нужно для своей задачи", "На модели оставляют важные свойства". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже заметили главное: один и тот же объект можно представить по-разному. Теперь выясним, как называется такой способ познания и как выбирать подходящую модель."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления об объектах, признаках и формах представления информации.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель организует приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Вспомните любой объект информатики: файл, компьютер, сеть, сайт или алгоритм. За тридцать секунд назовите его свойства. Затем сравните список с соседом и выберите два свойства, которые важны для конкретной цели." | Индивидуально называют объект и свойства, затем обсуждают в парах. Приводят ответы: "У файла есть имя, размер, тип и дата изменения"; "Для поиска файла важны имя и тип, а цвет значка может быть несущественным". |
3 мин | Учитель показывает таблицу «Объект — свойства — форма представления»: "Посмотрите на примеры. Где информация представлена текстом, где таблицей, где рисунком? Почему расписание удобнее читать в виде таблицы, а маршрут — на схеме?" Учитель напоминает: "На ОГЭ сначала ищите, какую информацию требует условие, и только потом выбирайте способ её представления." | Распределяют примеры по форме представления, объясняют выбор: "Расписание — таблица, потому что нужно быстро сопоставить день и время"; "Маршрут — схема или карта, потому что важны связи и направление". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, что у любого объекта есть свойства, но для разных целей существенными становятся разные свойства. Следующий вопрос — как назвать представление объекта, созданное для определённой цели."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать проблему урока и совместно вывести план изучения нового материала.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель предлагает ситуацию: "Представьте, что вам нужно спроектировать новый школьный кабинет. Можно ли для этого взять фотографию кабинета, план с размерами, список мебели или трёхмерный макет? Какая модель будет полезна архитектору, а какая — завхозу? Почему одного универсального ответа нет?" | Обсуждают ситуацию в парах, отвечают: "Для архитектора нужен план или трёхмерная модель, для закупки — таблица мебели"; "Модель выбирают по цели". |
2 мин | Учитель записывает на доске проблемный вопрос: «Как выбрать модель, чтобы она помогала познавать объект?» и спрашивает: "Какие шаги нам понадобятся? Назовите их в правильной последовательности. В конце урока мы проверим, сможем ли применить этот план к заданию в стиле ОГЭ." | Формулируют план: "Определить объект и цель, выделить существенные свойства, выбрать форму модели, проверить соответствие цели". Записывают тему и проблемный вопрос. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "План у нас есть. Теперь не просто запомним определение, а сами восстановим, почему модель является методом познания и как оценивается её полезность."
Этап 4. Открытие нового знания (10 мин)
Цель этапа: сформировать понятия «модель», «информационная модель», «моделирование» и алгоритм выбора модели.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на экране фотографию велосипеда, чертёж рамы и таблицу технических характеристик: "Фотография похожа на велосипед внешне, чертёж показывает размеры и форму, таблица содержит числа и параметры. Все три изображения относятся к одному объекту, но отвечают на разные вопросы. Представление объекта, учитывающее существенные для цели свойства, называют моделью. Процесс создания и исследования моделей называют моделированием." | Сравнивают изображения, называют назначение каждой модели: "Фотография показывает внешний вид, чертёж — размеры и форму, таблица — числовые характеристики". Записывают определения. |
3 мин | Учитель продолжает объяснение: "Информационная модель — это описание объекта средствами информации: текстом, рисунком, схемой, таблицей, формулой или программой. Материальный макет можно рассмотреть и измерить, а информационную модель читают, анализируют или обрабатывают. Важно: модель не обязана сохранять все свойства объекта." | Заполняют в тетради схему «Объект → цель исследования → существенные свойства → информационная модель». Приводят примеры: "Карта — информационная модель местности", "расписание — информационная модель организации занятий". |
4 мин | Учитель организует работу в парах по карточкам: "На карточке описаны объект, цель и четыре варианта представления. Сначала подчеркните цель, затем выделите два существенных свойства и выберите модель. Обязательно запишите объяснение по шаблону: «Для цели ... важны ..., поэтому подходит модель ...»." Учитель напоминает критерий: модель должна содержать нужную информацию и не перегружать исследование. | В парах анализируют карточку. Например, для цели «определить время прибытия автобуса» выбирают таблицу расписания; для цели «найти кратчайший маршрут» — схему дороги или граф; для цели «рассчитать расход материалов» — таблицу параметров. Докладчики объясняют выбор. |
0,5 мин | Учитель задаёт вопрос: "Можно ли назвать плохой моделью карту, на которой нет высоты рельефа?" | Отвечают: "Не всегда. Для поиска улицы рельеф может быть не нужен, а для планирования похода он существенен". |
0,5 мин | Учитель формулирует вывод: "Качество модели оценивают не само по себе, а относительно цели. Одна модель может быть полезной для одной задачи и недостаточной для другой." | Фиксируют вывод в тетради и задают уточняющие вопросы. |
Запись в тетрадях
- Модель — представление объекта, процесса или явления, сохраняющее существенные для выбранной цели свойства.
- Информационная модель — описание объекта средствами информации: текстом, рисунком, схемой, таблицей, формулой или программой.
- Моделирование — создание и исследование моделей.
- Алгоритм выбора модели: определить цель; выделить существенные свойства; выбрать форму представления; проверить соответствие модели цели.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы установили, что модель всегда создаётся для определённой цели. Теперь проверим новый алгоритм на коротких заданиях и научимся проговаривать рассуждение так, чтобы избежать типичной ошибки на ОГЭ — выбора модели без анализа условия."
Этап 5. Первичное закрепление (7 мин)
Цель этапа: закрепить различение объекта, модели и существенных свойств через совместный разбор заданий.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель предлагает задание: "Для составления расписания школьной столовой нужно определить время работы, перечень блюд и их стоимость. Выберите наиболее подходящую модель: фотографию столовой, таблицу меню, план здания или трёхмерный макет. Объясните ответ одной фразой." | Выбирают таблицу меню и отвечают: "Для составления расписания и выбора блюд важны время, название и стоимость, поэтому нужна таблица". |
2 мин | Учитель предлагает задание: "Вам нужно показать, как пройти от кабинета информатики к выходу, не описывая путь длинным текстом. Что лучше использовать: фотографию входа, схему этажа, список кабинетов или таблицу оценок? Какие свойства должны быть отражены?" | Выбирают схему этажа, называют существенные свойства: расположение кабинетов, стены, лестницы, направление движения. |
2 мин | Учитель проводит взаимопроверку по приёму «Две звезды и пожелание»: "Проверьте ответ соседа по двум критериям: названа цель и объяснено, почему выбранная форма модели подходит. Запишите две сильные стороны и один совет." | Сверяют ответы, отмечают наличие цели и аргумента, дают партнёру краткую обратную связь. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже умеете выбирать модель не по внешней привлекательности, а по назначению. Далее каждый самостоятельно решит два задания, а затем сверит решение с эталоном."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное освоение алгоритма и сформировать навык самоконтроля в формате, близком к ОГЭ.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: "Выберите уровень по своей готовности. Базовая карточка обязательна для всех, повышенная содержит дополнительный анализ, продвинутая — задание на создание модели. Работайте молча, сначала прочитайте цель, затем примените четыре шага алгоритма." | Получают карточки, выбирают уровень, записывают фамилию и начинают работу. |
5 мин | Учитель наблюдает и при необходимости задаёт уточняющий вопрос: "Какую цель вы нашли в условии? Какое свойство будет существенным именно для неё? Не выбирайте ответ только потому, что модель выглядит знакомой." | Решают задания индивидуально. Базовый уровень: определяют, является ли рисунок, расписание и список информационными моделями, и выбирают модель для маршрута. Повышенный уровень: сравнивают две модели одного объекта и находят, какая информация отсутствует. Продвинутый уровень: создают таблицу свойств для объекта «школьная библиотека» под цель «быстро найти книгу». |
2 мин | Учитель выводит эталон на экран: "Проверьте не только итоговый вариант, но и ход рассуждения. За каждый ответ задайте себе три вопроса: цель названа? свойства выделены? выбор объяснён? Исправления выполняйте другим цветом." | Сверяют ответы с эталоном, подчёркивают цель, обводят существенные свойства, исправляют ошибки. |
2 мин | Учитель проводит «Светофор»: "Поднимите зелёную карточку, если вы самостоятельно применили все четыре шага; жёлтую — если один шаг потребовал помощи; красную — если пока не можете объяснить выбор модели. Цвет не является оценкой, он показывает, что повторить." | Показывают карточку, отмечают в листе самооценки затруднившийся шаг. |
Эталон решения
Для ситуации «найти кратчайший маршрут между пунктами» сначала определяется цель — сравнить пути и выбрать самый короткий. Существенные свойства: пункты, соединения между ними, направление движения и длина участков. Подходящая модель — схема или граф с обозначенными вершинами и рёбрами. Фотография улицы не показывает все связи и расстояния, поэтому для этой цели недостаточна. Ответ должен содержать не только название модели, но и объяснение её соответствия цели.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что ошибка чаще возникает не в термине, а в пропуске первого шага — определения цели. На завершающем этапе свяжем разные формы моделей в единую систему и сформулируем личный алгоритм подготовки к подобным заданиям."
Этап 7. Включение в систему знаний, рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: обобщить изученное, оценить достижение цели и определить дальнейшую работу.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель возвращает внимание к проблемному вопросу: "Почему нельзя всегда изучать объект непосредственно? Вспомните глобус, карту, расписание и схему. Что даёт модель?" Учитель строит на доске кластер с центром «Моделирование». | Формулируют вывод: "Модель упрощает объект, делает его свойства доступными для изучения, сравнения и расчёта". Называют формы моделей: текстовую, графическую, табличную, математическую. |
2 мин | Учитель предлагает «Одноминутку»: "За одну минуту письменно закончите три фразы: «Модель — это...», «При выборе модели сначала нужно...», «Моя типичная ошибка сегодня...»." | Пишут ответы, выделяют личное затруднение и один способ его исправления. |
2 мин | Учитель объясняет домашнее задание и проводит билет на выход: "Перед выходом ответьте на вопрос: какая модель нужна, чтобы быстро сравнить стоимость и количество товаров в магазине, и почему? Один точный ответ с аргументом будет достаточно." | Записывают домашнее задание, сдают билет на выход с ответом: "Таблица, потому что она позволяет сопоставить названия, цены и количество". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы научились видеть за привычной схемой или таблицей результат моделирования. Главное правило урока — модель выбирают не по форме, а по цели и существенным свойствам. На следующем уроке мы рассмотрим классификацию информационных моделей и подробнее поработаем с табличными и графическими представлениями."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно решены все задания выбранной карточки, названа цель, выделены существенные свойства, выбор модели аргументирован; в продвинутом задании информационная модель создана без содержательных ошибок.
- «4» — верно решено большинство заданий, алгоритм применён правильно, но допущена одна неточность в названии свойства, форме модели или аргументации.
- «3» — правильно выполнено базовое задание и распознаны основные модели, но объяснение выбора неполное либо пропущен один шаг алгоритма.
- Ниже базового уровня — ученик различает отдельные примеры моделей, но нуждается в повторном освоении связи «цель — существенные свойства — форма модели».
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое модель и чем она отличается от реального объекта? | Проверка осознания ключевого предметного понятия. |
Какой шаг алгоритма выбора модели оказался самым сложным? | Выявление точек затруднения в последовательности рассуждения. |
Какая модель из сегодняшних примеров наиболее полезна для вашей учебной или будущей профессиональной задачи? Почему? | Связь содержания урока с мотивацией и профессиональным самоопределением. |
Сможете ли вы объяснить выбор модели в задании формата ОГЭ? | Субъективная оценка готовности применять алгоритм самостоятельно. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что моделирование — это не просто создание схемы или рисунка, а способ изучать объект через его существенные свойства. Важно не путать красивую или привычную модель с подходящей: сначала определяем цель, затем выбираем информацию и форму представления. Типичная ошибка — назвать модель, но не объяснить её соответствие задаче. На следующем уроке мы продолжим классифицировать информационные модели и потренируемся читать их как задания ОГЭ."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Подобрать 5 примеров информационных моделей из повседневной жизни и для каждого указать объект, цель, существенные свойства и форму представления. | Закрепляет определения и алгоритм анализа; при проверке смотреть на наличие цели и обоснованность выделенных свойств. |
Средний (повышающий) | Разобрать 3 ситуации: план помещения, расписание транспорта и таблица расходов. Для каждой определить, какие свойства отражены, какие не отражены и почему модель подходит или не подходит для указанной цели. | Развивает анализ и сравнение моделей; при проверке смотреть на точность различения существенных и несущественных свойств. |
Продвинутый (дополнительный) | Создать две разные информационные модели объекта «школьный день»: таблицу для планирования времени и схему связей между занятиями. Письменно объяснить, чем отличаются их цели и возможности. | Формирует умение создавать модели и оценивать их пригодность; при проверке смотреть на соответствие формы модели цели и полноту аргументации. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют моделью?», «Чем информационная модель отличается от материальной?», «С какого шага начинается выбор модели?», «Почему одна и та же модель может быть полезной для одной цели и недостаточной для другой?»
