Главная
Главная
О журнале
О журнале
Архив
Архив
Авторы
Авторы
Контакты
Контакты
Поиск
Поиск
Гонка вакцин. Интервью профессора Василия Власова
Профессор Высшей школы экономики Василий Власов о том, кто спасет человечество о...
№08
(376)
22.09.2020
Образование
Роль и место моделирования в преподавании ИТ на ступени среднего профессионального обучения
(№2 [165] 05.02.2008)
Автор: Ольга Нельзина
Ольга  Нельзина
Роль и место моделирования в учебном процессе на различных ступенях обучения (от курса «Информатика» до курса «ИТ в профессиональной деятельности»)

Сначала объясним неискушенному читателю, что такое модели и какими они бывают, прежде чем говорить о месте данного вопроса в учебном процессе обучения информационным технологиям.
Модели используются для изучения любых объектов (явлений, процессов), для решения самых разнообразных задач. Модель поэтому определяется, как обычно, как некий объект (система), исследование которого служит средством для получения знаний о другом объекте (оригинале). Во всех случаях между моделью и оригиналом имеется определенное соотношение, которое показывает, в каком смысле оригинал и его модель подобны, аналогичны. Модель всегда отличается от оригинала, но в каком-то отношении она аналогична ему. Часто модели используются для замещения объекта каким-либо другим, более удобным в данных условиях. Моделирование используется очень широко в педагогических целях. При этом важно учитывать, что модели всегда строятся и выбираются человеком для определенных целей, а не даны изначально. Поэтому для одного и того же объекта можно построить разные модели.
От предметного моделирования принципиально отличается идеальное моделирование, которое основано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии идеальной, мыслимой.
Основным типом идеального моделирования является знаковое моделирование. Знаковым называется моделирование, использующее в качестве моделей знаковые преобразования какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, формулы, наборы символов.
Важнейшим видом знакового моделирования является математическое моделирование, при котором исследование объекта осуществляется посредством модели, сформулированной на языке математики. Классическим примером математического моделирования является описание и исследование законов механики Ньютона средствами математики.

Процесс моделирования состоит из следующих этапов:
Объект - Модель - Изучение модели - Знания об объекте


Основной задачей процесса моделирования является выбор наиболее адекватной к оригиналу модели и перенос результатов исследования на оригинал. Существуют общие методы и способы моделирования.
В настоящее время весьма эффективным и значимым является метод компьютерного моделирования.
Моделирование представляет собой деятельность по построению моделей и включает в себя следующие психические процессы: восприятие, представление, память, воображение и мышление. С точки зрения характера наглядности модели делятся на материальные и идеальные. К материальным относятся модели, выполненные из вещественных предметов (металла, дерева, стекла и т.д.).
Материальные модели можно разделить на статические и динамические. К статическим относятся модели, геометрически подобные оригиналам. Они передают лишь пространственные (геометрические) особенности оригиналов в определенном масштабе (модели геометрических фигур и тел). К динамическим относятся модели, которые воспроизводят процессы или явления. Все модели обладают свойством наглядности, т.к. они чувственно воспринимаемы и являются материальным воплощением мысленного наглядного образа объекта у человека, который понял, усвоил сущность предмета или явления. Создание материальных моделей производится на основе предварительного создания мысленных моделей - наглядных образов моделируемых объектов.
Что же касается задач экономики, можно уверенно утверждать, что «испытание» модели экономического процесса с вычислением некоторого набора экономических показателей, приводит к формированию оценки эффективности и анализу ее работоспособности в реальной ситуации. Это очень важно, т.к. большинство таких масштабных задач из сферы экономики и финансов требуют определенных капиталовложений. Это в свою очередь приводит к возникновению рисков. Поэтому в данном круге задач несомненна роль моделирования.
Но моделирование конкретных реальных экономических задач очень сложно для учащихся на данной ступени среднего профессионального обучения. Поэтому необходимо определить границы сложности таких задач и перечень применяемого программного обеспечения на каждом курсе обучения. Ведь при постановке и решении задачи на моделирование необходимо быть уверенным, что ее реализация не вызовет серьезных затруднений. А именно:
- математический аппарат имеется для осознания методики решения;
- понятийный аппарат заранее сформирован или был «освежен» в памяти;
- программные средства на уровне пользователя освоены и т.д.
Задачи моделирования в экономической и финансовой сферах основаны в большинстве своем на знании понятий и законов математики и экономики. Они нуждаются в формализации. К таким задачам можно отнести (см. таблицу 1):

Таблица 1



Тип моделируемой задачи Личностные качества, необходимые для ее реализации
1. Задачи на прогнозирование Способность генерировать идеи, выдвигать гипотезы
2. Задачи на оптимизацию Гибкость, рационализм мышления
3. Задачи на разработку алгоритмических предписаний Способность к обобщению и свертыванию мыслительных операций, к рефлексии мышления
4. Задачи на обнаружение противоречия и формулировку проблемы Способность к видению проблем и противоречий
5. Исследовательские задачи Способность к широкому переносу принципов и методов научного познания в новые ситуации
6. Логические задачи Интеллектуально-логические способности
7. Задачи на управление Способности к самоуправлению в учебно-творческой деятельности
8. Коммуникативно-творческие задачи Коммуникативно-творческие способности
9. Задачи на обнаружение противоречия и формулировку проблемы Способность к видению проблем и противоречий
10. Задачи на изобретение Способность к изобретательской деятельности
11. Задачи на создание сценария (на примере презентации с учетом анимаций и др. эффектов) Способность к творческому поиску и дизайну
12. Задачи на создание разветвленной структуры (на примере сайта, состоящего из многочисленных страниц и переходов между ними по гиперссылкам) Способность к обобщению, гибкости мышления, логическим размышлениям и пространственному представлению (виртуализации) готового материала
13. Задачи интегрированного характера на проектирование* Способность к интеграции мышления, дискретизации, адаптации и правильному применению необходимых функций



* - на самом деле метод проектов мною будет далее выделен как отдельный.

Из представленного списка, который представлен в таблице, видим, что данный класс задач имеет в своем составе и очень сложные типы (такие как пп. 1,2,5,6,7,10,11,12). Они уже требуют особых глубоких знаний в сфере экономики и умения их применять к конкретной ситуации (от общего к частному), а также умения обобщать (от частного к общему). Они могут быть применены на последней ступени профессионального обучения (в данном случае, в курсе «ИТ в профессиональной деятельности»)
Данный список задач можно расширять, но эти типы задач являются классическими и на них необходимо опираться. Преподавателю для эффективной работы и исключению однообразия желательно сочетать их. Особенно необходимо внимательно подбирать их с учетом дифференциации. Есть и уже достигнут уровень у студента, который позволит ему решать перечисленные выше сложные типы (пп. 1,2,5,6,7,10,11,12,13), а есть такой уровень, который очень далеко находится от решения исследовательского и тем более, изобретательского характера таких задач. В последнем случае необходимо применять более тривиальные из перечисленных типов (пп. 3,4,8).
Несмотря на недостаточное владение учащимися математическим аппаратом, активная опора на информационные технологии позволяет успешно применять математические знания, например, при решении задач прогнозирования и оптимизации. Здесь можно применять любые известные программные средства, такие как электронная таблица (например, MS Excel) вплоть до математических и статистических пакетов (MathCAD, Math Lab, Statistica, SPSS) и др. Тем более, что решение систем линейных уравнений и неравенств хорошо знакомо ученикам старших курсов.
Проведение интегрированных занятий и использование компьютера в учебном процессе предоставляет большие возможности для формирования навыков математического, экономико-математического моделирования, а также элементов имитационного моделирования, позволяющего «проиграть» различные варианты развития исследуемого экономического процесса и выбрать альтернативную стратегию поведения, что обеспечит в будущей профессиональной деятельности нахождение согласованного решения в сложной, противоречивой ситуации.

Основные методические приемы моделирования на ступени среднего профессионального обучения

В педагогике накоплен большой арсенал методов обучения. Для приведения всех известных методов в определенную систему выявляются их общие черты, особенности и предлагаются разные классификации.

В частности, методы подразделяют:
- по источникам получения знаний (словесные, наглядные, практические);
- в зависимости от основных дидактических задач, реализуемых на данном этапе обучения (методы приобретения знаний, методы формирования умений и навыков, методы применения знаний, методы закрепления, методы проверки знаний, умений, навыков);
- по характеру руководства мыслительной деятельностью учащихся (объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемный, частично-поисковый, исследовательский методы).

Известный дидакт Ю.К.Бабанский определяет методы обучения, как способы упорядоченной взаимосвязанной деятельности преподавателя и обучаемых, направленной на решение задач образования, воспитания и развития личности.
Ю. К. Бабанский выделяет три группы методов:
а) методы организации и осуществления учебно-познавательной деятельности;
б) методы стимулирования и мотивации учебно-познавательной деятельности;
в) методы контроля и самоконтроля за эффективностью учебно-познавательной деятельности.

Каждая из классификаций имеет определенное основание, однако в функциональном отношении в преподавании информатики наиболее практичной представляется классификация, в которой выделяются такие методы, как:
- объяснительно-иллюстративный,
- репродуктивный, проблемный,
- частично-поисковый (или эвристический),
- исследовательский.

Для адаптации данной классификации к задачам и содержанию кур¬са информатики целесообразно ее дополнить:
- программированным,
- модельным методом,
- методом проектов.

Модельный метод в современной литературе рассматривается как завтрашний день школы. При его использовании учащимся предоставляется возможность организации самостоятельного творческого поиска.
К такому типу методов относят:
- деловую игру,
- построение математической или компьютерной модели и т. д.
Компьютер выступает средством активизации модельного обучения.
Модельный метод включает в себя построение математической или компьютерной модели, метод "нисходящего проектирования" и др.
К построению моделей учитель информатики на 1-м и 2-м этапах изучения (курсы «Информатика», «Информатизация и автоматизация банковских операций») прибегает чаще всего при работе с электронными таблицами. В соответствии с полученным заданием ученик строит математическую модель или получает ее в готовом виде. Эти модели в дальнейшем становятся объектами изучения и анализа.
Метод применим и при использовании других программных средств, таких как построение модели при программировании, моделирование структуры Web-сайта и др.
Ученик при такой организации познавательной деятельности, кроме навыков использования компьютера и моделирующих программ, изучает некоторые факты из др. смежных наук таких как «Экономика», «Статистика», «Банковское дело» и др.

Метод «нисходящего проектирования» — декомпозиция, расчленение сложной задачи на более простые, которые в свою очередь могут быть подвергнуты декомпозиции.
В основе метода лежит анализ. Этот метод способствует грамотному использованию программного обеспечения, развитию структурированности мышления учащихся.
Приведем пример использования метода при изучении темы "Задача. Модель. Компьютер". При решении задач с использованием модели работа учащихся организуется поэтапно:
• постановка задачи;
• оценка имеющейся информации и выбор плана создания модели;
• создание модели;
• проверка адекватности модели;
• получение решения задачи с помощью модели.

Проблемы обучения моделированию на уроках информационных технологий
1. Приходится констатировать, что проблема исследована не в полной мере, требует дальнейшей разработки.
2. Недостаточно точно определены роль, место моделирования в курсе информатики, не разработаны содержание, методика преподавания, технология обучения, включающая методы моделирования.
3. Противоречие между современными требованиями общества к умению использовать методы информационного моделирования для решения жизненно важных задач различной природы и реальным состоянием дел определяет актуальность проблемы исследования.
4. Следует отметить отсутствие научных разработок, в которых бы поднимался вопрос о подборе прикладных задач, направленных на формирование навыков моделирования и формализации.
5. Необходимость принимать решения, обдумывать ситуации, анализировать влияющие факторы, делать свой выбор постоянно возникает при построении и тестировании моделей. Они базируются на фундаментальных разделах математики – на линейном и динамическом программировании. В чем же проблема, почему он не применяется широко? Для решения задач линейного программирования требуется специальная математическая подготовка. Ведь далеко не во всех учебных заведениях есть занятия углубленного изучения основ высшей математики или численных методов. Их применение трудоемко и вряд ли может быть использовано в программе обучения, как в математике, так и в курсе информационных технологий.

Выводы

При организации учебной деятельности учащихся сочетаются различные методы. При выборе и сочетании методов обучения учите¬лю информатики необходимо руководствоваться соответствием методов целям и задачам обучения и каждого конкретного урока:
- содержанию изучаемого материала;
- возрастным особенностям школьников;
- возможностям учителя;
- условиям, в которых протекает процесс обучения.

При этом целесообразно учитывать и особенности самих методов.

Одни из них позволяют систематизировать большой по объему материал и обеспечить высокий уровень его изложения, но не формируют практические умения и навыки (словесные методы).
Другие методы, обеспечивая доступность восприятия учениками содержания материала, но не развивают их речь, мышление (наглядные методы).
Третьи – используются для формирования практических умений и навыков, но не решают должным образом задачу вооружения школьников теоретическими знаниями (практические методы).
Поэтому использование модельного метода, о котором идет речь, является одним из важнейших направлений развития, как мышления учащихся, так и имеющем практическую сторону, основанную на теоретическом материале (математической) модели.

Вывод: Поэтому данный метод, применимый на любой ступени преподавания информационных технологий, является интегрируемым и занимает особое место среди других перечисленных выше методов.
Знания же сравнительных возможностей методов для преподавателя являются важным условием их оптимального сочетания и эффективности современного урока.
В современных экономических условиях потребностью является необходимость иметь представление о методах поиска решения проблем управления, в т. ч. и экономических, знать о принципах управления информационными процессами.
Нужно также обратить внимание, что интеграция образования является одним из важнейших факторов оптимизации учебно-воспитательного процесса в средней профессиональной школе, и в рамках настоящей статьи не исчерпаны все аспекты данной проблемы, что, в свою очередь, требует дальнейшего экспериментального исследования и позволяет совершенствовать профессиональное образование средствами общеобразовательных дисциплин и спецпредметов.
Использование современного ПО позволяет поручить процесс вычисления компьютеру, а внимание уделить формализации, математической формулировке проблемы, выводу необходимых соотношений.
Такой подход сохраняет интерес к решению проблемы, позволяя сконцентрироваться на понимании сущности моделирования, на анализе и интерпретации результата, творческой работе с моделью, варьируя параметры модели, работая над поиском более выгодных (оптимальных) решений, можно дать понятия рисковых ситуаций. Существует много проблемных ситуаций и задач с экономическим содержанием, посильных для восприятия их учащимися, полезных для формирования понимания экономических и управленческих теорий.

Литература:

1. Бурмистрова Н.А. Обучение студентов моделированию экономических процессов при реализации интегративной функции курса математики в финансовом колледже: Дис.... канд. пед. наук. Омск: ОмГПУ, 2001. 196 с.
2. Бурмистрова Н.А. Моделирование экономических процессов в курсе математики финансового колледжа / Под ред. проф. В.А. Далингера. Омск: Изд-во ОмГПУ, 2001. 48 с.
3. Быстрова И.Н. Имитационное моделирование как современная технология обучения будущих специалистов в вузе//Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса.
4. Нельзина О.Г. Использование информационных технологий в развитии творческих способностей учащихся// Relga.ru, №9 [111] 17.06.2005 (рубрика «Образование»)/ www.relga.ru
5. Попова О.Н. ПРОБЛЕМЫ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ НА ОСНОВЕ ЗАДАЧ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО С ЭКОНОМИЧЕСКИМ СОДЕРЖАНИЕМ //Политехнический институт Московского инженерно-физического института (технического университета) (ПИЛ МИФИ), общеобразовательный лицей управления образованием, г.Лесной, Свердловская область
6. Фридман Л.М. Наглядность и моделирование в обучении. Роль моделирования в педагогическом процессе.
7. Хеннер Е.К. , А.П. Шестаков МЕСТО КУРСА КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ" В СИСТЕМЕ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЯ ИНФОРМАТИКИ//Пермский государственный педагогический университет.
8. Штепа Ю.П., Баженов Р.И. Об использовании информационного моделирования как основы изучения информационных технологий для развития творческих способностей учащихся// Биробиджанский государственный педагогический институт.

____________________________
©Нельзина Ольга Геннадьевна

Мир в фотографиях из соцсетей
Подборка фотографий из соцсетей, в основном, твиттера и фейсбука за август-сентябрь 2020
Шест ему в руки. Фантастический рекорд
Рассказ о том, как был побит великий рекорд великого чемпиона по прыжкам с шестом Сергея Бубки, который продер...
Интернет-издание года
© 2004 relga.ru. Все права защищены. Разработка и поддержка сайта: медиа-агентство design maximum