Разработка урока Моделирование, 11 класс

Тема: Моделирование как метод познания

Цели:

• Познакомить с понятиями: модель, моделирование, объект;

• Формировать целостное восприятие окружающего мира;

• Формировать познавательный интерес школьников.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Актуализация знаний

В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец "Кэптен". Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523 человека.

Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В.Рид, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему какие-то несерьезные опыты с "игрушкой", не поверили.

И случилось непоправимое...

3. Объяснение нового материала.

Модель - это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели проводимого исследования свойства изучаемого объекта, явления или процесса.

Человечество в своей повседневной деятельности постоянно создает и использует модели окружающего нас мира. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для восприятия: большие или маленькие, протекающие очень быстро или медленно, процессы опасные для жизни или исследование объекта может повлечь его разрушение.

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей часто изготавливают и макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе. Разработка электрический схемы обязательно предшествует созданию электрических цепей. Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез) отражающих законы, строение, свойства и поведение реальных объектов. Истинность теоретических моделей, т.е. их соответствие законам реального мира, проверяется с помощью опытов и экспериментов.

Все художественное творчество является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и создают модели человеческих отношений. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения моделей выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно чтобы модель имела геометрическое подобие оригиналу, но не важен, например, ее цвет.

При построении электрических схем - моделей электрических цепей - необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но неважно их геометрическое расположение друг относительно друга и т.д.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии - их химический состав, в биологии - строение и поведение живых организмов и т.д.

Рассмотрим как изучают человека в разных науках и в различных моделях.

В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку. В химии - как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии - как систему, стремящуюся к самосохранению и т.д

Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называются статистическими информационными моделями.

В физике примерами таких моделей являются модели, описывающие простые механизмы, в биологии - модели строения растений и животных, в химии- модели строения молекул и кристаллических решеток.

Состояния систем изменяются во времени, т.е. происходят процессы изменения и развития систем. Так, планеты движутся, изменяется их положение относительно Солнца и друг друга, Солнце, как и любая другая звезда, развивается, меняются ее химический состав, излучение и т.д.

Модели, описывающие процессы изменения развития систем, называются динамическими моделями.

В физике такие модели описывают движение тел, в биологии - развитие организмов или популяции животных, в химии- процессы прохождения химических реакций и т.д.

Система состоит из объектов, которые называются элементами системы

Свойства системы:

• Целостность -связь элементов внутри системы.

• Синергичность - появление у системы свойств, не присущих элементам системы. Возможности системы превосходят сумму возможностей составляющих её частей

• Иерархичность - каждый компонент системы может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент некоторой надсистемы (суперсистемы)

3. Закрепление

• Может ли объект иметь несколько моделей?

• Могут ли разные объекты описываться одной и той же моделью? Пример.

• Образуют ли систему комплектующие компьютера: до сборки? После сборки? После включения компьютера?

4. Итог урока. Выставление оценок за урок

5. Домашнее задание

• Учебник Н.Д. Угринович: параграф 2.1, 2.2. В тетради зарисовать 5 различных моделей одного и того же объекта.