Единство мира в мозаике моделей

С 4 по 9 апреля в городе Волгодонске прошёл финал областного конкурса «Учитель года Дона-2011» Я вошла в число лауреатов конкурса и получила призовую подписку на «Учительскую газету» из рук Веры Костровой, собственного корреспондента «УГ». Статья о конкурсе «Феерверк талантов на Донской земле» опубликована на сайте «УГ» http://www.ug.ru/toy_news/28

Значение темы «Моделирование и формализация» в курсе информатики в школе
Современный этап развития образования, в частности общего среднего образования, характеризуется повышенным вниманием к понятию модели и методологии моделирования применительно к различным областям знания. Примером этому может служить включение понятия «модель» в содержание образовательных областей «Физика», «Математика», «Химия», «Информатика и информационные технологии» и др. Одной из причин этого является повышение уровня абстрактности знаний, получаемых в процессе обучения.
Абстрактный характер теоретических построений в современных науках и появление специальных языков — это свидетельство развития познания от непосредственного контакта с окружающей человека действительностью к опосредованному ее освоению, которое совершается, в частности, с помощью методов и средств моделирования. При этом не только научное познание, но и процесс обучения базируется на использовании методов информационного моделирования, так как любая передача знаний подразумевает их описание на том или ином языке и представление в той или иной форме. Поэтому знакомство школьников с методами информационного моделирования актуально для современной школы, особенно в условиях постоянно увеличивающегося объема учебной информации, появления новых ее носителей (электронные учебники, компьютерные энциклопедии) и средств доступа к ней. Учащимся необходимо осмыслить сам процесс познания, определить место в этом процессе таких познавательных приемов, как моделирование, формализация, символизация, структуризация и др.
Многие исследователи рассматривают познание как моделирование особого рода и отмечают целесообразность поиска модели как «посредника» между субъектом и познаваемым фрагментом природы, объясняя это тем, что при моделировании создается объект-модель, работая с которым значительно проще исследовать свойства оригинала, чем при непосредственном рассмотрении оригинала, кроме того, нередко для исследования бывает доступна лишь модель объекта, но не сам объект.
Разумеется, понятие модели в неявном виде давно используется практически во всех учебных дисциплинах, но только в последние годы сложились благоприятные условия для целенаправленного изучения общих свойств моделей и методов их построения.
Моделирование — многоаспектное явление и многоплановая деятельность. Можно говорить о моделировании как о методологической основе современной науки, как об инструменте любой познавательной деятельности, как о важном дидактическом средстве. Мир моделей, используемых в познании, общении, практической деятельности, многообразен. В обучении важное место занимает такой класс моделей, как информационные модели. Это всевозможные формулы, графики, словесное описание, таблицы, схемы, формулировки законов, алгоритмы и пр.
Курс информатики в наибольшей степени способствует приведению в систему знаний учащихся о моделях и осознанному применению информационного моделирования в своей учебной, а затем и практической деятельности. Построение моделей на уроках математики, физики, химии, биологии и пр. должно быть подкреплено изучением на уроках информатики вопросов, связанных с этапами построения модели, анализом ее свойств, проверкой адекватности модели объекту и цели моделирования, выяснением влияния выбора языка моделирования на то, какую информацию об объекте мы можем получить, изучая его модель, и т. п. Целенаправленное знакомство с данными вопросами необходимо начинать уже в базовом курсе информатики, поскольку именно в среднем звене школы начинается активное применение информационных моделей как средства обучения и инструмента познания практически на всех предметах. В рамках профильных курсов должны осуществляться систематизация и обобщение знаний об информационном моделировании и первоначальное знакомство с основными информационными моделями выбранного профиля деятельности. В рамках курса информатики высшей школы основное внимание необходимо уделять специфике информационного моделирования в будущей профессиональной деятельности, способам построения моделей, всевозможным критериям их оценки, методам выбора критерия, адекватного цели моделирования, и т. п.
Важность включения содержательной линии «Моделирование и формализация» именно в курс информатики обусловлена несколькими факторами. Главные факторы связаны с ролью, которую моделирование играет:
• как метод научного познания в современной науке, и в частности в информатике;
• как средство обучения;
• как способ представления информации в виде текста (в широком толковании термина «текст», принятого в современной науке);
• как основной элемент информационной и алгоритмической деятельности специалистов. Рассмотрим более подробно перечисленные факторы.
Любое познание, а научное в особенности, не мыслится без построения и исследования моделей, их уточнения в процессе дальнейшей экспериментальной работы или признания их противоречивости и перехода к другим моделям изучаемого объекта, менее противоречивым или более прогностичным. Любое распространение знаний также основано на «передаче» моделей. Модели Солнечной системы Птолемея, Н. Коперника и Г. Галлилея, модели рассуждений в логике Аристотеля, геометрические модели, построенные Евклидом, Н. Лобачевским, Б. Риманом — все они составляют основу нашего представления о мире, являются системообразующими элементами нашего знания.
Нередко можно услышать (и даже прочесть в учебной литературе), что человеку достаточно интуитивного представления об информации, моделях, алгоритмах и других категориальных понятиях информатики. Это положение, если и справедливо, то только для обладателей критичного (в хорошем смысле этого слова) ума. То есть для того, кто за научными объяснениями и рассуждениями видит их «модельность» с присущими ей ограниченностью и условностью. В противном случае, мы можем даже не осознавать, что наши знания (читай: совокупность моделей, принятых современным научным сообществом) могут давать искаженную картину мира.
Некоторые исследователи считают, что вопреки распространенному мнению механика отнюдь не изучает движение материальных тел в пространстве. Предмет ее исследования — динамика модели материального тела в модели физического пространства. Работая с этими моделями, физика создает теории движения (способ исследования), которые и сами по себе носят, конечно, модельный характер. Во всех случаях методология науки неизменна и сводится к построению трех классов моделей: объекта, среды и взаимодействия.
Наши знания о реальном мире — это множество информационных моделей, и часто наши успехи или неудачи зависят от того, насколько эти модели адекватны реальности. С точки зрения дидактики вполне уместным является следующее уточнение: по словам Ю. А. Шрейдера, «знание — это не только модель действительности, но и знание об этой модели и условиях ее применения». Но на сегодняшний день мы имеем следующую картину: система образования предоставляет обучаемым «модель действительности», а передаче «знаний об этой модели и условиях ее применения» уделяется мало внимания.
Важной задачей образования является формирование у обучаемых научной картины мира. Чтобы она не была искаженной, необходимо добиться понимания роли и значения моделирования как ведущего метода познания, его определенной условности и ограниченности. Не менее важно показать обучаемым, что кроме рациональных методов познания, базирующихся на методах моделирования, существуют и другие способы познания мира, например озарение или откровение, когда изучаемое явление «видится» все целиком, вовсей его красе. Хорошо известно, что понимание — часто итог озарения, представленного в сознании в виде образа — решения актуальной для индивида проблемы. Часто этот образ не может быть полностью формализован, тоесть в процессе процедуры формализации часть знания утрачивается.
Общие идеи моделирования как универсального подхода к изучению сложных объектов используются практически во всех учебных курсах. Многими исследователями моделирование по праву рассматривается как общедидактическое средство и основной метод приобретения знаний, что обусловливает важность целенаправленного обучения этому методу как в средней, так и в высшей школе. Заметим, что в современном образовании возрастает роль информационного моделирования как метода познания в связи с увеличением доли абстрактного во всех учебных дисциплинах. Навыки по построению и исследованию информационных моделей разного вида относятся к разряду общеучебных навыков.

http://umk-model.narod.ru/analiz.html