Анализ содержания линии моделирования школьного курса информатики и ИКТ

Целями обучения моделированию, согласно учебнику [36], являются формирование научного мировоззрения учащихся, знаний о моделировании как методе научного познания.

Сама тема формализации и моделирования входит в теоретический раздел образовательной области «Информатика». Она относится к научным основам информатики, являясь базой многочисленных приложений ИКТ, связанных с компьютерным моделированием в самых различных областях науки и практики. Кроме того, тема «Информационное моделирование» включает следующий понятийный аппарат: виды и типы моделей, информационные модели, натурные модели, общие свойства моделей, компьютерные математические и компьютерные имитационные модели.

Изучение темы «натурные модели» затрагивается лишь в самом начале в связи с определением понятия модели и разделением моделей на материальные (натурные) и информационные. В свою очередь, информационное моделирование подразделяется на моделирование объектов и процессов и моделирование знаний. Тема моделирования знаний — это тема искусственного интеллекта. Классификация моделей объектов и процессов производится по форме представления. По этому признаку модели подразделяются на графические, вербальные, табличные, математические и объектно-информационные. Последний тип моделей возник и развивается в компьютерных технологиях: в объектно-ориентированном программировании и современном системном и прикладном ПО.

Раздел «информационное моделирование» реализует прикладные аспекты информатики, связанные 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 профильного курса, смежного с другими школьными дисциплинами: физикой, биологией, экономикой и др.

В стандарте среднего (полного) общего образования по информатике и ИКТ [35] тема «моделирование» изучается в разделе «Информационные (нематериальные) модели». Ученики изучают использование информационных моделей в учебной и познавательной деятельности, назначение и виды информационных моделей, формализацию задач из различных предметных областей, структурирование данных, построение информационной модели для решения поставленной задачи, оценку адекватности модели объекту и целям моделирования (на примерах задач различных предметных областей). Кроме того, школьники должны уметь использовать готовые информационные модели, оценивать их соответствие реальному объекту и целям моделирования; знать назначение и виды информационных моделей, описывающих реальные объекты и процессы.

При выполнении выпускной квалификационной работы была рассмотрена тема «Информационное моделирование» в рамках школьного курса информатики в старших классах на базовом уровне. В учебнике С. А. Бешенкова [4], например, эта тема представлена в главе «Моделирование и формализация». В этом учебнике представлены понятия: модель, виды и классы моделей, моделирование, формализация. А также обозначены цели и принципы моделирования, этапы построения моделей, примеры формализаций, а именно: в виде текста, таблицы, графа, дерева. Среди заданий представлены задания: привести примеры моделей, заполнить таблицу, ответить на вопросы.

Учебник Н. Д. Угриновича [38] включает тему моделирования в главу «Математическое моделирование и формализация». В этом учебнике раскрываются понятия: модель, моделирование, формализация. А также обозначены формы представления моделей, типы информационных моделей, типы иерархических моделей, этапы разработки и исследования моделей на компьютере, физические модели, математические модели, геоинформационные модели, оптимизационное моделирование, экспертные системы распознавания химических веществ, информационные модели управления объектами. Среди заданий представлены задания: ответить на вопросы, вычисление по формуле в среде табличного процессора, решение задач оптимального планирования, исследование моделей и решение уравнений с помощью объектно-ориентированных языков программирования.

Учебник И. Г. Семакина [31] включает тему моделирования в главе «Математическое моделирование в планировании и управлении». В этом учебнике раскрываются понятия: прогнозирование, определение влияния одних факторов на другие, поиск оптимальных решений, табличный процессор, электронная таблица, математическая модель. А также обозначены части электронной таблицы, типы диаграмм в среде табличного процессора. Среди заданий представлены задания: ответить на вопросы, вычисление по формуле в среде табличного процессора, построение диаграмм в среде табличного процессора, построение регрессионных моделей, расчет корреляционных зависимостей, решение задач оптимального планирования.

Согласно программе по информатике и информационным технологиям базового уровня, на изучение темы «Информационное моделирование» отводится 9 часов, из них — 4 часа практических работ.

В выпускной квалификационной работе рассмотрим содержание темы по учебнику И. Г. Семакина [31].

Таблица 1 Планирование темы «Информационное моделирование» по учебнику И. Г. Семакина.