Использование учебно-творческих задач при обучении компьютерному моделированию для развития творческих способностей учащихся (стр. 7 из 13)

Так как все этапы моделирования определяются поставленной задачей и целями моделирования, то применительно к каждому конкретному классу моделей схема может подвергаться некоторым изменениям. Так, применительно к математическим моделям, постановку задачи разбивают на следующие этапы:

1. выделение предположений, на которых будет основана математическая модель;

2. определение того, что считать исходными данными и результатом;

3. запись математических соотношений, связывающих результаты с исходными данными (эта связь и является математической моделью) [25].

Приведем пример выполнения задания по разработке математической модели массы портфеля школьника двумя учащимися:

Решение 1:

Решение 2:

1. Выделение предположений:все учебники имеют одинаковую массу;все тетради имеют одинаковую массу;масса дневника равна массе тетради;количество тетрадей и количество учебников равно количеству учебных предметов в данный день;в портфеле лежат только тетради, дневник, учебники и пенал.2. Определение исходных данных и результата:m1 (кг) - масса пустого портфеля;m2 (кг) - масса одного учебника;m3 (кг) - масса одной тетради;m4 (кг) - масса пенала;n (шт) - количество учебных предметов;M (кг) - масса портфеля школьника.3. Математическая модельМ=m1+m2·n+m3· (n+1) +m4, где m1>0, m2>0, m3>0, m4>0, n>1.

1. Выделение предположений:все учебники имеют одинаковую массу;все тетради имеют одинаковую массу;в портфеле могут лежать тетради, дневник, учебники, пенал и "еще что-нибудь" (игрушка, бутерброд и т.д.).2. Определение исходных данных и результата:m1 (кг) - масса пустого портфеля;m2 (кг) - масса одного учебника;m3 (кг) - масса одной тетради;m4 (кг) - масса дневника;m5 (кг) - масса пенала;m6 (кг) - масса "еще чего-нибудь";n1 (шт) - количество учебников;n2 (шт) - количество тетрадей;M (кг) - масса портфеля школьника.3. Математическая модель:М=m1+m2·n1+m3·n2+m4+m5++m6, где m1>0, m2>0, m3>0, m4>0, m5>0, m6>0, n1>0, n2>0.

Данный пример наглядно подтверждает, что задания подобного типа позволяют четко проследить поэтапность создания модели и являются ярким примером творческой деятельности учащихся. Сделав иные предположения, каждый из учащихся получает свою собственную, отличную от других, модель.

Просмотрев и проанализировав задачный аппарат учебников информатики, рекомендованных для учащихся средних школ, на предмет наличия задач моделирования, относящихся к учебно-творческим, можно сделать вывод, что практически во всех учебниках есть задачи на формализацию и применение математических методов, а также задачи других типов, решение которых сводится к применению математического аппарата. Однако авторы учебников практически не предлагают задачи на развитие таких компонентов творческих способностей личности, как способность к видению проблем и противоречий, критичность мышления и способность к оценочным суждениям, способность находить нужную информацию и переносить, применять ее в условиях задачи, способность формулировать и переформулировать задачи, коммуникативно-творческие способности и т.д.

Термин "задача" по частоте его использования - один из самых распространенных в науке и образовательной практике. Некоторые авторы понятие "задача" рассматривают как неопределяемое и в самом широком смысле означающее то, что требует исполнения, решения. В аспекте использования средств обучения она выступает средством целенаправленного формирования знаний, умений, навыков. К сожалению, в учебниках задачи по-прежнему используются в основном для формирования умения применять знания (в смысле запоминания фактов и их воспроизведения). Мы же в нашем исследовании будем рассматривать учебно-творческие задачи, предполагающие другую схему решения, используя нетрадиционные методы и средства. Это уже новый этап использования задач, когда они служат в качестве развития личности и воспитания учащихся.

Большинство задач информационного моделирования относятся к учебно-творческим задачам (УТЗ), определение, обоснование содержания и роли, а также классификация которых были предложены В.И. Андреевым. Остановимся подробнее на понятии учебно-творческих задач и их классификации.

"Учебно-творческая задача - это такая форма организации содержания учебного материала, при помощи которого педагогу удается создать учащимся творческую ситуацию, прямо или косвенно задать цель условия и требования учебно-творческой деятельности, в процессе которой учащиеся активно овладевают знаниями, умениями, навыками, развивают творческие способности личности" [1, с.41].

По нашему мнению, при обучении моделированию возможно применение учебно-творческих задач на развитие самых различных компонентов творческих способностей.

Классификация учебно-творческих задач, предложенная В.И. Андреевым, довольно обширна.

Классификация учебно-творческих задач в связи с их использованием для развития творческих способностей личности:

ТипыУТЗ	Примеры задач на моделирование	Развиваемые компоненты творческих способностей
1. Задачи с некорректно представленной информацией	Уже упомянутая задача о портфеле школьника, в которой практически отсутствует исходная информация, а есть только цель деятельности.Разработать реляционную модель туристического агентства.	Способность находить нужную информацию и применять ее в условиях задачи
2. Задачи на прогнозирование	Математическое моделирование: какой будет численность населения России к 2050 году?Словесное или графическое моделирование: разработать модель школы XXI в.	Способность генерировать идеи, выдвигать гипотезы
3. Задачи на оптимизацию	При каких размерах длины и ширины прямоугольного участка площадью S будет затрачено наименьшее количество штакетника?	Гибкость, рационализм мышления
4. Задачи на рецензирование	Задачи на оценку адекватности модели: математическая модель зависимости роста численности популяции амеб от рождаемости выражается следующей формулой: Ч (I+1) =Ч (I) *2. Отражает ли данная модель реальный процесс? Какие факторы стоит учесть дополнительно?	Критичность мышления, способность к оценочным суждениям
5. Задачи на обнаружение противоречия и формулировку проблемы	В кинотеатре города, рассчитанном на 100 мест, в день проходит 5 сеансов. Фильм "Турецкий гамбит" будут показывать в течение недели. Исследуйте ситуацию с различных точек зрения путем формирования заданий для решения задач типа "что будет, если…" и "как сделать, чтобы…". Сформулируйте выводы и дайте рекомендации.	Способность к видению проблем и противоречий
6. Задачи на разработку алгоритмических и эвристических предписаний	Разработайте алгоритм создания модели шахматной доски в графическом редакторе.Разработайте алгоритм преобразования неструктурированной информации об объекте в таблицу вида "объект-свойство" или "объект-объект".Составьте описательную модель поведения при знакомстве с лицом противоположного пола.	Способность к обобщению и свертыванию мыслительных операций, способность к рефлексии мышления
7. Задачи на корректную постановку задачи	Дана математическая модель в виде диаграммы. Постройте таблицу, для которой может быть создана такая диаграмма (таблица должна нести смысловую нагрузку). Придумайте задачу, в результате решения которой может быть получена логическая модель вида (А В) →С.	Способность формулировать и переформулировать задачи
8. Логические задачи	Задачи на создание логических моделей.Задачи на разработку структурных (иерархических, сетевых, реляционных) моделей.	Интеллектуально-логические способности
9. Конструкторские задачи	Компьютерное конструирование, моделирование объекта по техническому рисунку или чертежу с недостающими на нем линиями, доработка формы деталей предмета т.д.	Способности к конструированию

Конечно, ограниченное количество часов, отводящихся на изучение линии "Моделирование и формализация" в базовом курсе информатики, является преградой для применения в обучении в полной мере системы учебно-творческих задач. Однако указанные задачи можно распределить по различным темам информатики. Из условий задач видно, что для их решения и для реализации информационных моделей достаточно владения умениями работы в универсальных программных средах: графический и текстовый редактор, компьютерные презентации, электронные таблицы и СУБД. Возможности этих программных средств таковы, что при умелом подборе заданий, создании на занятиях атмосферы творчества, использование этих программ помогает развивать у обучаемых воображение, фантазию, интуицию, инициативность, т.е. те личностные качества, которые и относят к разряду творческих. Поэтому часть задач можно применить при обучении информационным технологиям в базовом курсе информатики. Возможно также их использование в профильных курсах, ориентированных на моделирование или информационные технологии.

Рекомендуемые нами учебно-творческие задачи применяются на этапе постановки и формализации задачи и при разработке знаковой информационной модели, информационные технологии же являются лишь средством реализации и исследования созданной модели. Так, например, задачи с некорректно представленной информацией (задачи с недостающей исходной информацией, задачи с избыточной информацией, задачи с противоречивой исходной информацией, задачи, в которых практически отсутствует исходная информация, а есть только цель деятельности) могут применяться при обучении работе в любой программной среде. Необходимость в разработке алгоритмического предписания может содержаться в условии задачи, а может возникать и в процессе ее решения или программной реализации. Задачи на управление и коммуникативно-творческие задачи возможно применять в проектной деятельности и групповой работе. Таким образом, мы считаем возможным совместное обучение информационным технологиям и информационному моделированию в целях более глубокого, осознанного и содержательного изучения обеих линий, а самое главное - для повышения уровня развития творческих способностей учащихся.