1. Понятие «модель», «моделирование»
Графическая модель в учебной дисциплине является важным дополнительным средством коммуникации (основное средство общения – вербальное) и в таком качестве должна отвечать фундаментальным принципам коммуникативистики. В частности, компьютерная графическая модель должна состоять из интуитивно понятных или стандартных графических примитивов. Такая модель должна учитывать возможный низкий уровень восприятия.
Модель безусловно должна отвечать целиком и полностью учебному материалу курса и отвечать основным принципам учебного процесса. Желательно, чтобы модель носила обобщающий характер и пробуждала у студентов интерес к творческим или хотя бы к креативным поискам.
Модель исследуемого объекта представляет собой систему материальных или идеальных (выраженных в знаках) элементов или их комбинацию, находящуюся в отношении подобия к объекту исследования и воспроизводящую структурно-функциональные, причинно-следственные и генетические связи между его элементами.
Наиболее существенными свойствами моделей являются следующие: модель и оригинал всегда находятся в известном субъекту познания объективном соответствии; в процессе познания модель замещает объект и сама становится объектом исследования; модель в определенном отношении в упрощенной форме воспроизводит объект исследования; она служит познанию объекта моделирования, средством получения новой информации об объекте; знание, полученное на модели, может быть перенесено на оригинал.
К использованию моделей прибегают в тех случаях, когда приступить к непосредственному изучению интересующего объекта (по каким-то причинам) невозможно или когда это нецелесообразно (например, если связано со значительными трудностями). Замещение объекта исследования моделью предполагает существование между ними объективной общности, которая основывается на диалектико-материалистическом принципе единства и взаимосвязи предметов и явлений действительности (онтологическое условие моделирования).
Моделирование рассматривается как совокупность действий по созданию моделей и познание на их основе качеств изучаемого объекта. Учебное моделирование включает создание двух видов моделей: предметные и знаково-символические. Первые включают материализацию физических, геометрических, динамических параметров изучаемого объекта. Вторые - процесс преобразования учебной информации об объектах изучения посредством комбинирования и расположения идеографических и пиктографических знаков на основе ее осмысления.
Таким образом, моделирование является методом и средством, учебным действием и содержанием учебно-познавательной деятельности, что даёт основание рассматривать его как обобщённое средство обучения, а овладение им определить как критерий оценки сформированности функциональной грамотности обучающихся. При этом графическое и знаково-символическое моделирование в процессе обучения используются как синонимы. Знаково-символическое моделирование учебной информации отражает полный цикл ее преобразования с вербального языка на визуальный: анализ изучаемого объекта, запись его характеристик (состав, строение, свойства, факторы), синтез отдельных его элементов, установление связей.
2. Классы моделей: материальные и идеальные
Многообразие социальных систем, различная степень их изученности, а также широкий спектр задач, решаемых с помощью метода моделирования, являются причинами существования множества моделей. Все это многообразие моделей в соответствии со способом воспроизведения действительности и применяемым средствам построения модели можно разделить на три класса: материальные модели, которые ввиду специфичности объектов должны реализовываться в форме моделей, основанных на участии в них людей (как правило, это игровые модели); идеальные модели (неформализованные и формализованные); смешанные модели, сочетающие элементы первых двух (так называемые человеко-машинные модели).
3. Варианты моделирования:
- простое
простое моделирование не требует больших специальных разработок, а проводится путем сравнения тех или иных предметов, явлений с их наглядными аналогами;
- сложное
сложное моделирование требует специального построения на основе всестороннего изучения объекта и выделения признаков;
- схематическое
схематическое моделирование ограничивается рассмотрением внешних общих признаков объекта изучения, их связей и отношений;
- детальное
детальное моделирование носит глубокий содержательный характер. Модели такого рода рассматривают все связи и отношения строения и функционирования выделяемых сторон объекта изучения.
4. Виды графического моделирования:
- граф-схемы
Лавинообразный рост информации требует от человека навыков работы с книгой, справочной и другой литературой, с цифровыми информационными источниками, с распределенным информационным ресурсом сети Интернет.
Эффективная работа с большими информационными объемами требует развития мыслительных умений высокого уровня, включающих:
– умение осмысленно учить материал, выделяя в нем главное и отбрасывая второстепенное;
– умение анализировать, сравнивать, классифицировать, устанавливать причинно-следственные связи и т.д.;
– умение построения рассказа, ответа, речи, аргументирования;
– умение формулирования выводов, умозаключений; умение построения плана действий, самостоятельного принятия решения и т.д.
Мощным визуальным инструментом развития перечисленных умений и навыков являются разнообразные графические схемы - разновидность информационных моделей, навыки построения и исследования которых в наши дни относятся к разряду общеучебных и систематически формируются на уроках информатики.
Графические схемы:
– позволяют представить тему целиком, наглядно и понятно, что обеспечивает повышение мотивация учащихся;
– обеспечивают скорость, точность и прочность восприятия, запоминания и переработки информации учащимся, что служит основой для генерации идей и принятия решений.
Учитель может:
– использовать готовые графические схемы (в учебниках или на плакатах);
– заранее готовить к уроку собственные графические схемы (презентации, опорные конспекты);
– строить графические схемы непосредственно на уроке по ходу изложения материала;
– организовать разнообразные виды индивидуальной и коллективной деятельности учащихся по использованию готовых и созданию (под руководством учителя и самостоятельно) собственных графических схем.
- опорные конспекты
Опорный конспект – это сокращенная символическая запись крупного блока изучаемого материала, в которой отражены подлежащие усвоению единицы информации, представлены различные связи между ними, а также введены знаки, напоминающие о примерах, опытах, привлекаемых для конкретизации абстрактного материала.
Опорный конспект позволяет ученику:
– глубже разобраться в изучаемом материале и легче его запомнить;
– грамотно и точно воспроизводить изученное;
– приводить в систему полученные знания;
Учителю:
– наглядно представить весь изучаемый материал учащимся;
– сконцентрировать внимание на наиболее трудных местах в материале;
– перевести усвоенные знания в долговременную память;
– экономить время при опросе.
Требования к конспекту:
– обобщенная схема должна отражать подлинную научную картину изучаемого понятия (явления);
– оформить конспект необходимо после объяснения материала (изучения темы), лучше составлять индивидуально каждому;
– используемые в конспекте сигналы-ассоциации должны быть свойственны автору конспекта;
– отдельные законченные блоки, основные понятия следует выделять своим цветом;
– не допускать многоцветья и ярких красок, отвлекающих учащихся от основного материала;
– материал необходимо излагать лаконично, кратко, просто, но при этом соблюдать доступность понимания и воспроизведения;
– запись должна сразу охватываться глазами.
- опорные схемы-модели
Понимание схемы как внутренней интеллектуальной психологической структуры, управляющей организацией мышления и поведения человека, позволяет увидеть изложение темы логико-графическим языком с помощью значимых опор. Опорная схема подкрепляет словесную форму изложения материала наглядно-образным его видением.
По классификации опорные схемы могут быть обобщающими, конкретизирующими, разъясняющими проблему или тему.
5. Алгоритм построения опорной схемы-модели
Опорные схемы должны соответствовать также принципу компактности, предполагающему графическое отображение изучаемой темы при значительно небольшом числе опорных сигналов, и принципу системности, предполагающему упорядочение знаний учащихся на основе материальных (т. е. предметных) и формальных (т.е. логических) систем. Материально-предметные системы существуют независимо от познающего их человека. Это весь объем предметов и явлений, их составные части, а также отношения и связи между ними, причем любой фрагмент этой действительности может быть рассмотрен как система. Логические же системы рассматриваются в абстрактной плоскости. Связи между элементами, которые здесь имеют место, касаются взаимных логических зависимостей, проявляющихся между отдельными частями предложения, законами и научными теориями.
Рассмотрим процедуру проектирования учебных таблиц.
Отбор и объем содержания таблицы определяются учебной целью.
Устанавливаются информационно-содержательные параметры, заложенные в таблицу: объем, глубина, адекватность отображаемому объекту, явлению, способу деятельности.
В таблице реализуется принцип «табличность материала», т.е. все содержание должно отвечать именно этому носителю информации.
Необходимо продумать оптимальные средства визуализации информации, доступные восприятию и пониманию обучаемых.
Визуализация содержания реализуется через форму, пространство и протекает в три этапа: определение визуальной идеи, т. е. замысла; конструирование содержания в виде наброска, образа, эскиза; художественное исполнение рисунка с помощью выбранных средств.
Следует разработать структуру таблицы: расположение объектов, построение зрительного ряда. Здесь учитываются следующие закономерности восприятия:
- наиболее видимым полем таблицы является левое верхнее, а наименее - правое нижнее;
- остальные поля слабого восприятия усиливаются за счет использования цветовой рамки, увеличения размера объекта, заключения контрастного поля в черную рамку;
- эффективность использования таблицы снижают так называемые «белые поля».
При построении таблицы используется прием символического, абстрактного изображения.
Таблица может быть представлена на бумажных, картонажных, пластиковых, пленочных, компьютерных носителях.
Подводя итог вышесказанному, следует подчеркнуть роль графических моделей в учебном процессе. Для студентов построение схемы излагаемого учебного материала помогает выделить те смысловые ядра в его содержании, которые облегчают понимание этого материала; способствует усвоению большого объема теоретических знаний; позволяет охватить единым взором совокупность отдельных звеньев новой информации, установить связи между ними, сопоставить их; логически обработать материал и перевести его в долговременную память. Для преподавателя польза также очевидна: некоторая экономия времени, возможность систематически и в полном объеме всей темы проверять знания учащихся, значительное накопление оценок.