ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

РАЗВИТИЕ СОДЕРЖАТЕЛЬНОЙ ЛИНИИ «КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ» В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ

Содержательная линия компьютерного моделирования входит в теоретический раздел образовательной области «Информатика». Она относится к научным основам предмета, являясь базой многочисленных приложений ИКТ, связанных с компьютерным моделированием в самых различных областях науки и практики.

В первых учебниках и программах школьной информатики для 10-11-х классов [9], [25], [28], [31], наибольшее место и время отводилось обучению алгоритмизации и основам компьютерного математического моделирования. Это обстоятельство связано с тем, что ЭВМ первых трех поколений использовались преимущественно для решения научных и прикладных задач в области физики и техники. Вводилось понятие о «технологической цепочке решения задачи», которая представляет собой следующую последовательность: постановка задачи — формализация задачи — построение алгоритма решения задачи — составление программы для ЭВМ — отладка и тестирование — расчеты (вычислительный эксперимент). Основным средством реализации информационного моделирования являлись языки программирования.

Характерной особенностью школьной информатики с конца 1990-х гг. стало увеличение веса содержательной линии информационных технологий. В качестве инструментального средства математического моделирования все шире начинают использоваться электронные таблицы. Безусловно, для многих задач подходящим средством могут оказаться специализированные математические пакеты (Mathcad, Maple и др.), но они, как правило, менее доступны для школы, чем табличные процессоры. Кроме того, в школьном курсе информатики желательно обходиться прикладным ПО общего назначения. Электронные таблицы являются достаточно мощным инструментом математического моделирования.

Современная концепция общеобразовательного курса информатики ориентирует на широкий подход к теме моделирования. Безусловно, математическое моделирование является важным разделом этой линии, но отнюдь не единственным. Следует учитывать, что уровень математической подготовки учеников 7-9-х классов ниже, чем у старшеклассников, и это ограничивает возможности углубления в математическое моделирование.

В учебниках следующего поколения для основной школы Н. В. Макаровой [21], И. Г. Семакина [35], Н. Д. Угриновича [43] в содержании разделов, связанных с моделированием, появился ряд новых тем, к числу которых относятся: элементы системного анализа, объектный подход к моделированию, информационная модель процессов управления, имитационное моделирование. В учебниках А. Г. Гейна [10], [12], [14] по-прежнему тема моделирования остается ведущей, системообразующей для всего курса.

Наука о системах — системология — лежит в основе информационного моделирования. Переход от некоторого реального объекта к его модели происходит через системный анализ. В соответствии с таким подходом объект моделирования рассматривается, как система, а также как подсистема некоторой более крупной системы. Основные понятия системологии: «система», «элементы системы», «структура системы», «системный эффект».

В учебнике [44] дается описание окружающего мира как иерархии систем: от атомарных систем элементарных частиц до галактических систем, а также систем живой природы. Познание мира человеком связано с описанием этих систем, а стало быть, с построением их моделей, поскольку всякое описание есть лишь приближенное отражение реальности. Поэтому моделирование является одним из основных методов науки.

В учебнике [21] теме системного анализа также выделено значительное место. В этом же учебнике дается представление о классификационных моделях. Такой подход связан с объектно-ориентированной парадигмой информационного моделирования. Любой предмет, процесс, явление рассматривается как объект, характеризующийся совокупностью свойств и действий (функций, поведения). Объекты классифицируются, т. е. объединяются в классы, по совокупности общих признаков, а между классами устанавливаются отношения подчиненности. Подобный подход позволяет построить системное представление о некоторой предметной области. Плодотворность такого подхода доказана успешным развитием объектно-ориентированного программирования. Все современные системные и прикладные программные продукты имеют объектно-ориентированный интерфейс.

В учебнике [39] в главе «Информационное моделирование» приводится классификация моделей. Подробно обсуждаются графические и табличные формы информационных моделей; дается обзор многообразных областей использования информационных моделей, реализованных на компьютере. В дополнительном разделе учебника раскрываются основы системного анализа. В качестве средства отображения моделей систем используются графы. Рассматриваются также основные положения объектно-информационного моделирования.

Впервые в школьной информатике тема моделирования знаний нашла отражение в учебнике [25], где рассматриваются базы знаний, основанные на применении логической модели, реализуемые на языке Пролог. В учебнике [35] разговор о базах знаний ведется в контексте знакомства с искусственным интеллектом — разделом современной информатики. Тематика искусственного интеллекта является перспективной для школьной информатики, поскольку это одно из самых передовых направлений науки и технологий. Теоретический и практический материал на эту тему, изложенный в доступной форме, содержится в пособии [20] в разделе «Искусственный интеллект». В образовательном стандарте 2004 г. искусственный интеллект и моделирование знаний не упоминаются. Поэтому в учебниках следующих поколений этой темы нет.

Информационное моделирование — это прикладной раздел информатики, связанный с самыми разнообразными предметными областями: техникой, экономикой, естественными и общественными науками и пр. Поэтому практическим решением задач моделирования занимаются специалисты в соответствующих областях. В рамках школьного курса информатики информационное моделирование может быть предметом углубленного курса в старших классах, смежного с другими школьными дисциплинами: физикой, биологией, экономикой и др. В основной школе курс информатики дает лишь начальные понятия о моделировании, систематизации данных, знакомит с компьютерными технологиями, применяемыми для информационного моделирования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >