Модель и моделирование
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока учащиеся объяснят назначение модели, различат материальные и информационные модели, а также в парах разработают и представят модель выбранного объекта с указанием её цели и существенных свойств.
- Сформировать представление о модели как упрощённом образе объекта, процесса или явления и раскрыть сущность моделирования.
- Научить классифицировать модели по форме представления и назначению, приводя не менее трёх собственных примеров.
- Развивать умение выделять существенные свойства объекта, сравнивать исходный объект и его модель, аргументировать выбор формы модели.
- Формировать навыки сотрудничества, распределения ролей и ответственного отношения к проектированию изделий и технических объектов.
Планируемые результаты
Личностные
- Осознают значение моделирования для создания безопасных, удобных и технологичных изделий.
- Проявляют интерес к техническому творчеству и связывают изучаемое понятие с возможными инженерными и проектными профессиями.
- Принимают необходимость учитывать потребности пользователя и последствия проектного решения.
- Проявляют самостоятельность при выборе объекта и формы будущей модели.
Метапредметные
- Выделяют существенные признаки объекта и преобразуют информацию в схему, эскиз или описание.
- Сравнивают несколько моделей одного объекта по заданным критериям и делают обоснованный вывод.
- Планируют совместную работу, распределяют роли, соблюдают временные ограничения и оценивают результат.
- Формулируют вопросы, аргументируют решения и используют простые цифровые или графические средства представления информации.
Предметные
- Знают определения понятий «модель» и «моделирование», понимают назначение моделирования в технологии.
- Различают материальные, графические, знаковые и компьютерные информационные модели.
- Умеют определять, какие свойства объекта отражены в модели, а какие намеренно не отражены.
- Умеют создавать простую модель выбранного объекта в виде эскиза, схемы или макета и объяснять её назначение.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный интерес к техническому моделированию и выбирают объект с учётом собственных предпочтений.
- Понимают связь точности модели с безопасностью и качеством будущего изделия.
- Оценивают собственный вклад в парную работу и принимают ответственность за общий результат.
- Проявляют уважение к иной точке зрения при обсуждении проектных решений.
Регулятивные УУД
- Принимают и самостоятельно уточняют учебную цель, связанную с созданием модели.
- Планируют последовательность действий: выбрать объект, определить цель, выделить свойства, выбрать форму и представить модель.
- Контролируют соблюдение критериев, времени и распределённых ролей.
- Оценивают результат по критериям и вносят коррективы в эскиз или описание модели.
Познавательные УУД
- Сравнивают объект и модель, устанавливая сходства, различия и ограничения.
- Классифицируют модели по способу представления и назначению.
- Строят рассуждение от цели моделирования к выбору существенных свойств.
- Преобразуют словесное описание в схему, эскиз или условное обозначение.
Коммуникативные УУД
- Работают в паре, распределяя роли конструктора и эксперта с последующей сменой ролей.
- Задают уточняющие вопросы и формулируют аргументы в пользу выбранной модели.
- Представляют общий результат в течение ограниченного времени.
- Корректно согласуют разные предложения и разрешают разногласия через обращение к критериям.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить для демонстрации несколько объектов и их моделей: игрушечный автомобиль, чертёж детали, глобус или схему маршрута, фотографию изделия и его трёхмерный макет.
- Распечатать карточки с примерами моделей — по одной на парту, всего 15 карточек, и карточки с заданиями трёх уровней — по одной на каждого ученика.
- Подготовить листы формата А4, карандаши, линейки, ластики, цветные маркеры и клей — по одному набору на пару.
- Разместить на доске или слайде определения: «модель», «моделирование», а также схему «цель → существенные свойства → форма модели».
- Подготовить таблицу классификации: материальные и информационные; графические, знаковые, текстовые, компьютерные модели.
- Распечатать лист самооценки с критериями парной работы — по одному на каждого ученика.
- Подготовить таймер на 5 минут для проектной работы и 1 минуту для представления каждой пары.
- Проверить наличие проектора или интерактивной доски; при отсутствии оборудования подготовить демонстрационные карточки и записи на доске.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (4 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и вызвать интерес к моделированию через проблемный вопрос.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает игрушечный автомобиль рядом с его изображением на экране: "Здравствуйте, ребята. Сегодня мы начнём с необычного сравнения. Перед вами реальный объект и его уменьшенное представление. Подумайте, почему конструктор не начинает работу сразу с настоящего автомобиля, здания или станка. Что ему может дать модель?" | Рассматривают объект и изображение, формулируют предположения: "Модель удобнее изучать", "её можно изменить", "ошибку на модели исправить дешевле". |
3 мин | Учитель проводит приём «Подумай — обсуди в паре — поделись»: "Сначала 30 секунд подумайте самостоятельно, затем обсудите ответ с соседом, а после две-три пары поделятся формулировками. Важно не назвать случайный пример, а объяснить, зачем человеку нужна модель." Учитель фиксирует на доске ключевые слова: «изучить», «проверить», «спроектировать», «объяснить». | Сначала записывают одну причину индивидуально, затем обсуждают её в паре одну минуту и представляют классу общий ответ. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что модель помогает изучать объект и проверять решения до изготовления настоящего изделия. Теперь выясним, какие признаки делают представление объекта моделью."
Этап 2. Актуализация знаний (5 мин)
Цель этапа: актуализировать представления учащихся об объектах, чертежах, схемах и проектировании.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель показывает четыре изображения: чертёж детали, фотографию изделия, карту маршрута и макет дома: "Посмотрите на изображения. Что между ними общего? Можно ли каждое изображение назвать моделью? Обоснуйте ответ не одним словом, а через назначение изображения." | Называют объекты и предполагают: "Все они представляют другой объект", "чертёж нужен для изготовления, карта — для выбора маршрута, макет — для представления формы". |
3 мин | Учитель раздаёт карточки и предлагает приём «Классификация»: "Распределите примеры на две группы: то, что можно потрогать, и то, что существует в виде информации. Затем выберите один пример, где модель сохраняет форму, и один, где сохраняет только сведения." | В парах распределяют карточки, составляют две группы и объясняют выбор: "макет — материальная модель, чертёж — информационная, потому что он хранит сведения о форме и размерах". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы уже умеете замечать, что один и тот же объект можно представить по-разному. Осталось определить, как называется такая деятельность и почему модель никогда не повторяет объект полностью."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Цель этапа: сформулировать учебную проблему и совместно определить план открытия нового знания.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует фотографию стула и его схематичный чертёж: "На фотографии видны цвет, фактура, форма, материал и следы использования. На чертеже оставлены только контуры, размеры и соединения. Почему чертёж не считается плохой фотографией? Какие свойства он сохраняет специально?" | Сравнивают изображения, отвечают: "Чертёж создан для изготовления", "цвет и фактура здесь не нужны", "сохранены размеры, форма и соединения". |
2 мин | Учитель записывает проблемный вопрос: «Как создать модель, которая отражает именно нужные свойства объекта?» и предлагает построить план: "Назовите шаги, которые нам понадобятся. Что нужно определить сначала, а что потом?" | Формулируют план: "понять цель, выбрать существенные свойства, подобрать форму модели, создать и проверить её". Записывают тему урока. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Цель урока определена: разобраться в моделях и пройти основные шаги моделирования. Сначала сформулируем точные определения, а затем применим их в собственной работе."
Этап 4. Открытие нового знания (9 мин)
Цель этапа: сформировать понятия «модель» и «моделирование», раскрыть классификацию моделей и принцип выделения существенных свойств.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на доске схему и объясняет: "Модель — это объект, изображение, описание или схема, которые заменяют исходный объект и сохраняют его существенные для поставленной цели свойства. Обратите внимание на слова «для поставленной цели». Глобус подходит для изучения формы Земли, но не показывает все здания и дороги. Значит, модель всегда упрощает объект." | Записывают определение, подчёркивают слова «заменяет» и «существенные свойства», приводят примеры моделей. |
3 мин | Учитель продолжает: "Моделирование — это процесс создания и исследования моделей. На экране появляется последовательность: цель — свойства — форма модели — проверка. Если мы создаём модель моста, сначала решаем, что проверяем: прочность, внешний вид или расположение деталей. От цели зависит, что попадёт в модель." | Восстанавливают последовательность шагов, объясняют, почему одна модель не может одинаково хорошо показать все свойства объекта. |
3 мин | Учитель организует приём «Толстые и тонкие вопросы»: "Ответьте на два тонких вопроса: что такое модель и что такое моделирование? Теперь обсудите толстый вопрос: почему нельзя считать модель полной копией объекта?" Учитель дополняет таблицу классификации на доске. | Отвечают: "Модель — заменяющее представление объекта", "моделирование — создание и исследование моделей"; аргументируют: "модель создаётся для конкретной цели и поэтому сохраняет только нужные свойства". |
Запись в тетрадях
Учащиеся записывают: «Модель — упрощённое представление объекта, процесса или явления, сохраняющее существенные для цели свойства. Моделирование — создание и исследование моделей. Этапы: определить цель → выделить существенные свойства → выбрать форму модели → создать модель → проверить и улучшить». Затем записывают виды моделей: материальные и информационные; информационные могут быть графическими, текстовыми, знаковыми и компьютерными.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть понятия и алгоритм. Проверим их на конкретных примерах, а затем каждая пара создаст собственную модель, объяснив, какую задачу она решает."
Этап 5. Первичное закрепление в парах (7 мин)
Цель этапа: научить применять алгоритм анализа модели к знакомым техническим и бытовым объектам.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель раздаёт парам карточки с объектами: велосипед, рабочее место, мост, упаковка, маршрут до школы и деталь механизма: "Выберите одну карточку. Ответьте письменно на три вопроса: какова цель модели, какие свойства необходимо сохранить и какая форма модели подойдёт лучше всего?" | В парах выбирают объект, распределяют роли, заполняют три пункта и формулируют ответ, например: "Для моста нужна графическая модель с размерами, чтобы изготовить конструкцию". |
2 мин | Учитель предлагает взаимную проверку: "Обменяйтесь карточками с соседней парой. Проверьте, названа ли цель, выделены ли минимум два существенных свойства и соответствует ли форма модели цели. Поставьте две отметки «верно» и один совет." | Проверяют работу соседней пары по трём критериям, записывают совет: "Добавьте размеры", "уточните, для чего создаётся модель". |
2 мин | Учитель просит две пары представить решения и задаёт вопрос: "Можно ли для одного объекта выбрать другую модель? При каком изменении цели это будет оправданно?" | Представляют решения, отвечают: "Да, для внешнего вида нужен макет или эскиз, для проверки прочности — расчётная или компьютерная модель". |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Вы доказали, что форма модели зависит от цели. Теперь каждый сможет выполнить короткую самостоятельную работу, а затем мы создадим собственную модель по полному алгоритму."
Этап 6. Самостоятельная практическая работа с самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: применить знания при создании и защите простой модели выбранного объекта.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель предлагает выбор: "Выберите один объект: удобное рабочее место, экологичная упаковка, безопасный пешеходный переход или простое изделие для дома. На листе создайте его модель в виде эскиза или схемы. Вверху укажите цель моделирования, рядом подпишите не менее трёх существенных свойств." | Выбирают объект и форму представления, записывают цель и планируют изображение. |
5 мин | Учитель раздаёт листы и напоминает критерии: "Модель должна быть понятной без длинного устного объяснения. Покажите форму или структуру объекта, подпишите существенные элементы, используйте условные обозначения или размеры там, где это необходимо. На работу пять минут; я подойду к парам и задам уточняющие вопросы." | Создают эскиз или схему, подписывают элементы, указывают существенные свойства. Один ученик выполняет роль конструктора, второй — эксперта; через две минуты меняются ролями и проверяют работу. |
2 мин | Учитель организует мини-презентации: "У каждой пары одна минута. Назовите объект, цель, форму модели и одно свойство, которое вы сознательно не включили. Это покажет, что вы понимаете принцип упрощения." | Представляют модель: "Мы создали схему рабочего места для проверки удобства. Сохранили расположение стола, стула и источника света, но не показывали цвет стен". |
2 мин | Учитель предлагает самопроверку: "Поставьте себе баллы по трём вопросам: цель ясна, свойства выделены, форма модели соответствует цели. Если один ответ отрицательный, внесите исправление цветом." | Заполняют лист самооценки, вносят одно исправление или дополняют подпись к модели. |
Эталон анализа модели
Пример для модели рабочего места: 1) цель — проверить удобство размещения предметов; 2) существенные свойства — взаимное расположение стола, стула, источника света и рабочей зоны; 3) форма — эскиз или схема сверху; 4) проверка — можно ли по модели определить, достаточно ли свободного места и не мешает ли свет работе; 5) улучшение — добавить размеры проходов и обозначение направления света.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы не просто нарисовали предметы, а создали модели с конкретной целью и проверили их по критериям. Завершим урок осмыслением того, какие шаги моделирования стали для вас понятными, а какие требуют дополнительной практики."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: обобщить новое знание, оценить достижение цели и сообщить дифференцированное домашнее задание.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель проводит приём «Светофор»: "Покажите зелёную карточку, если вы можете объяснить разницу между объектом и моделью; жёлтую, если можете привести пример, но сомневаетесь в классификации; красную, если нужна помощь. Затем завершите фразу: «Модель нужна для того, чтобы…»" | Поднимают карточки, завершают фразу: "Модель нужна для изучения, проверки и создания объекта", называют личную точку затруднения. |
1 мин | Учитель раздаёт лист самооценки: "Отметьте, умеете ли вы определить цель модели, выделить существенные свойства, выбрать форму представления и объяснить ограничение модели. Это не контрольная отметка, а ориентир для следующей работы." | Заполняют четыре пункта самооценки, отмечают один навык для дальнейшего улучшения. |
2 мин | Учитель объясняет домашнее задание: "Выберите уровень. На следующем уроке я попрошу не только показать результат, но и объяснить, почему выбранная форма модели соответствует цели. Работайте аккуратно и не копируйте готовый пример без собственного обоснования." | Записывают выбранный уровень домашнего задания и контрольные вопросы, задают уточнения. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — ясно сформулирована цель, выделены не менее трёх существенных свойств, выбранная форма модели соответствует цели, модель читаема и ученик аргументированно объясняет одно ограничение.
- «4» — цель сформулирована, выделены два-три существенных свойства, модель в основном соответствует цели, но есть одна неточность в обозначениях или объяснении.
- «3» — представлен объект и его изображение, однако цель сформулирована неполно, выделено менее двух существенных свойств или связь между целью и формой модели объяснена с помощью учителя.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что такое модель и чем она отличается от полной копии объекта? | Проверка понимания ключевого определения и принципа упрощения. |
Какую цель имела модель вашей пары и какие свойства вы сохранили? | Выявление умения связывать цель моделирования с отбором существенных свойств. |
Какое решение в парной работе потребовало обсуждения? | Оценка качества сотрудничества и выявление затруднений при согласовании решений. |
Что вы изменили бы в своей модели после сегодняшней проверки? | Формирование навыка самоконтроля, оценки и коррекции результата. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы выяснили, что модель — это не просто уменьшенная копия, а целенаправленное представление объекта. Вы научились определять цель, выделять существенные свойства и выбирать подходящую форму модели. Типичная ошибка — пытаться показать всё сразу и забывать, для чего создаётся модель. На следующем уроке мы продолжим работу с моделями и подробнее рассмотрим их применение при проектировании технических изделий."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Привести 5 примеров моделей из быта, техники или учебной деятельности и оформить таблицу: объект, его модель, цель создания, существенные свойства. | Закрепляет различение объекта и модели; при проверке обратить внимание на соответствие цели и выбранных свойств. |
Средний (повышающий) | Создать эскиз или схему модели одного полезного для подростка изделия: органайзера, подставки, упаковки или элемента рабочего места. Указать цель, не менее трёх существенных свойств и одно ограничение модели. | Развивает умение применять алгоритм моделирования; проверять наличие цели, подписей и обоснованного упрощения. |
Продвинутый (дополнительный) | Разработать в паре две модели одного объекта для разных целей, например макет для оценки внешнего вида и схему для изготовления. Сравнить их в небольшой таблице и сделать вывод о различиях. | Формирует умение анализировать зависимость формы модели от цели; при проверке оценить аргументацию и качество сравнения. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют моделью? Что такое моделирование? Почему модель сохраняет только существенные свойства? Как цель влияет на выбор формы модели? Назовите один пример материальной и один пример информационной модели».
