Химическое взаимодействие веществ на молекулярном уровне моделируется чем

Открытый урок по теме «Моделирование как метод познания. Формализация»

Программно-дидактическое обеспечение: Мультимедийный компьютерный класс, PowerPoint, карточки с заданиями.

Ход урока

I. Организационный момент.

Объявление темы и цели урока.

Мир, окружающий нас, огромен. Его многообразие поражало человека уже много веков назад. Каждый раз, оставив в стороне повседневную суету, мы снова очарованы гармонией окружающего мира. Гармонию мира старается передать в своих произведениях художник, писатель. Языком науки пытается описать гармонию мира ученый. И если им удается уловить самое существенное в маленьком фрагменте мировой картины, появляется шедевр, происходит открытие. Впрочем, умение выделить самое существенное небесполезно для каждого из нас. Ведь тогда не будут растрачены по пустякам силы и средства, отчетливо будет обозначена цель и намечены пути к ее достижению, появится возможность оценить перспективы и последствия. Сегодня будем изучать модели. А как вы думаете, что такое модель? (учащиеся приводят свои примеры). В своей деятельности человек очень часто использует модели, т.е. создает образ того объекта, процесса или явления, с которым ему предстоит работать.

Вопрос: для чего человек создает модели, а не использует сам оригинал?

Моделирование как метод познания помогает человеку в решении жизненных задач.

Почему не использовать сам оригинал?

2. Объект имеет много свойств. Чтобы изучить одно свойство, отказываются от менее существенных.

Модель – это некий новый объект, который отражает некоторые существенные свойства изучаемого явления или процесса

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью

Человек: (реальный объект – оригинал)

Признаки классификации моделей.

Информационная модель — описание реального объекта (процесса, явления) на одном из языков (разговорным или формальном).

Процесс описания объекта с помощью языков называется Формализацией.

Формализация – замена реального объекта его информационной моделью.

Закрепление изученного материала.

Задание 1. Какая модель? В какой программе, из изученных нами, ее можно создать?

Задание 3. Заполните таблицу:

Задание № 4

VII. Оценки. Задание на дом. Параграфы.5.1, 5.2.

Источник

Задание 1: Вставьте пропущенные слова, выбрав их из предложенного ниже списка

Задание 1: Вставьте пропущенные слова, выбрав их из предложенного ниже списка.

Химическое взаимодействие веществ на молекулярном уровне моделируется (1).

Узнать незнакомого человека можно по (2) его внешности, которое можно рассматривать как модель внешности человека.

В кабинете биологии часто используются (3) фруктов и овощей, чтобы наглядно продемонстрировать особенности их сортов.

Моделью, образцом сборки какого-нибудь прибора является сборочный (4).

Чтобы сделать наглядными предложения архитекторов по застройке района, строится (5) в определенном масштабе, который является моделью застройки.

Прежде чем приступить к решению какой-либо сложной задачи, нужно продумать (7), т. е. смоделировать процесс решения.

Чтобы объяснить, как работает какое–то устройство, лучше нарисовать (8) его функционирования.

Слова для вставки (падеж не учитывается):

г) химическая формула;

д) словесное описание;

Задание 2: Объясните, что подразумевается под словом «Модель» в приведенных ниже фразах. О каких моделях в них идет речь? (вещественных, воображаемых или математических)

а) Модель метра находится в Париже в Палате мер и весов и представляет собой платино-иридиевый эталон (первоначально считалось, что длина эталона равна 1 / 40 000 000 Парижского меридиана).

б) Формула S = Vt является математической моделью отношений между скоростью тела, временем его движения и пройденным путем.

в) Свойства реальных газов можно изучать на модели идеального газа, в которой молекулы мыслятся как упругие шарики, равномерно распределенные по всему заданному ограниченному пространству и находящиеся в хаотическом движении.

Источник

Пояснительная записка (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Революционным изобретением XX века явилась электронная вычислительная машина (ЭВМ). Она является как носителем информации, так и средством доставки ее потребителю. В совокупности с линиями связи, такими, как проводная, радио, космическая и оптическая, ЭВМ делает доступной любую часть гигантского океана информации, которая без непосредственного воздействия на человека может влиять на работу производственного оборудования, например, на станки с программным управлением.

Компьютер является универсальным устройством для автоматизированного выполнения информационных процессов.

3. Закрепление нового материала.

1) Заполнить таблицы в тетради:

Примеры их реализации в компьютере

2) Расширьте обобщенную схему информационного процесса, включив в нее “расшифровку” каждого информационного процесса входящими в него процедурами (операциями). Например, как на рисунке: «Уточнение схемы взаимосвязи информационных процессов»

3) Ответьте на вопросы.

Всегда ли при автоматизированном и “ручном” выполнении информационных процессов используются одинаковые методы? Приведите пример, когда методы подобны и когда существенно отличаются друг от друга.

4) Кодирование информации вполне можно рассматривать как один из способов ее обработки. Приведите примеры, когда хранение информации можно рассматривать как один из способов использования информации.

Урок 2. Информационная модель объекта. Информационный объект

– знать роль цели при разработке информационной модели объекта, понятия модели, информационной модели, адекватности информационной модели, информационного объекта.

1. Организационный момент.

2. Объяснение нового материала.

К материалу учебника можно добавить следующее.

Существуют разные определения понятия «модель», например, такие:

· Некоторое упрощенное подобие реального объекта;

· Физический или информационный аналог объекта, функционирование которого по определенным параметрам подобно функционированию объекта;

· Другой объект (реальный, знаковый или воображаемый), отличный от исходного, который обладает существенными для целей моделирования свойствами и в рамках этих целей полностью заменяет исходный объект;

· Новый объект, который отражает некоторые стороны изучаемого объекта или явления, существенные с точки зрения моделирования.

Любая модель каким-то образом соответствует объекту, подобна ему. Причем соответствие может быть по внешнему виду (похожесть), по структуре (выделены составляющие элементы объекта и указаны их взаимосвязи), по поведению (реагирует на внешние воздействия так же, как это делает объект, либо находится в подобных отношениях с другими объектами).

В модели отражаются только некоторые свойства объекта. Использование модели позволяет продемонстрировать самое существенное – с точки зрения решаемой задачи – в изучаемом объекте. В этом главное назначение моделей.

Выбираются эти некоторые свойства в зависимости от того, зачем строится модель, для чего она предназначена. Такие свойства называются существенными для данной модели с точки зрения моделирования. «Существенность» и «несущественность» свойств и признаков – понятия относительные. Выделение существенных признаков объекта зависит от решаемой задачи. Например, скульптор, стремясь передать внешнее сходство с человеком, не будет размещать внутри своего произведения внутренние органы – сердце, легкие, мозг и др. Ученый – анатом именно этим займется, прежде всего, но он вряд ли будет стараться сделать свою модель похожей на конкретного человека.

Модель создается для получения или распространения новой информации об объекте, необходимой для решения поставленной задачи.

Моделирование тоже можно понимать по – разному, это:

· Построение моделей реально существующих объектов (предметов, явлений, процессов);

· Замена реального объекта его подходящей копией;

· Представление выделенных существенных признаков реальных объектов в виде моделей;

· Исследование объектов познания на их моделях.

Моделирование широко распространено в познавательной и практической деятельности человека. Процесс решения многих задач становится проще, если выбрана или построена адекватная модель.

Объектом моделирования может быть ситуация, явление, событие, предмет, отношение, сообщество и т. п.

Общую схему моделирования можно представить следующим образом:

Модели бывают материальные (натурные) и информационные. Материальные модели допускают физическое оперирование с ними и позволяют объемно представить себе объект моделирования, провести испытания в специальных условиях, по «поведению» модели оценить возможную реакцию моделирования на те или иные воздействия.

Модели создают, чтобы оперируя ими, а не объектами, получать новую информацию об объектах, полезную для решения стоящих перед человеком задач. Поэтому в моделях стараются отразить те свойства объекта, которые существенны с точки зрения решаемой задачи.

Материальные модели иначе можно назвать предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

Подобные модели реализуют материальный подход к изучению объекта, явления или процесса.

Информационные модели нельзя потрогать или увидеть воочию, они не имеют материального воплощения, потому что они строятся только на информации. В основе этого метода моделирования лежит информационный подход к изучению окружающей действительности.

Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разный объем и форму представления, выражаться различными средствами. Это многообразие настолько безгранично, насколько велики возможности каждого человека и его фантазии.

К информационным моделям можно отнести идею, возникшую у изобретателя, и музыкальную тему, промелькнувшую в голове композитора, и рифму, возникшую в сознании поэта.

Классификация моделей по способу представления

3. Закрепление нового материала.

Выполнить следующие задания:

1) Вставьте пропущенные слова, выбрав их из предложенного ниже списка.

Химическое взаимодействие веществ на молекулярном уровне моделируется (1).

Узнать незнакомого человека можно по (2) его внешности, которое можно рассматривать как модель внешности человека.

В кабинете биологии часто используются (3) фруктов и овощей, чтобы наглядно продемонстрировать особенности их сортов.

Моделью, образцом сборки какого – нибудь прибора является сборочный (4).

Чтобы сделать наглядными предложения архитекторов по застройке района, строится (5) в определенном масштабе, который является моделью застройки.

Прежде чем приступить к решению какой-либо сложной задачи, нужно продумать (7), т. е. смоделировать процесс решения.

Чтобы объяснить, как работает какое – то устройство, лучше нарисовать (8) его функционирования.

Слова для вставки (падеж не учитывается):

а) муляж; б) макет; в) таблица; г) химическая формула; д) словесное описание; е) схема; 😉 чертеж; з) план действий.

2) Объясните, что подразумевается под словом «Модель» в приведенных ниже фразах. О каких моделях – вещественных, воображаемых или информационных – в них идет речь?

а) Модель метра находится в Париже в Палате мер и весов и представляет собой платино – иридиевый эталон (первоначально считалось, что длина эталона равна 1 / 000 Парижского меридиана).

б) Формула S = Vt является математической моделью отношений между скоростью тела, временем его движения и пройденным путем.

в) Свойства реальных газов можно изучать на модели идеального газа, в которой молекулы мыслятся как упругие шарики, равномерно распределенные по всему заданному ограниченному пространству и находящиеся в хаотическом движении.

Ответ: а) Вещественная, б) математическая, в) воображаемая.

3) Укажите, в чем заключается подобие следующих объектов и их моделей:

а) костюм, эскиз костюма, выкройка;

б) дом, план дома, макет дома;

в) явление тяготения, закон всемирного тяготения;

г) человек, кукла, портрет человека;

д) текст сочинения, план сочинения;

е) самолет, бумажный самолетик.

4) При изучении клавиатурного тренажера вы пользовались схемой расположения пальцев рук. Какие свойства клавиатуры были выделены как существенные с точки зрения решаемой задачи (увеличение скорости наборов текстов) и нашла отражение в данной модели?

5) Объясните, как вы понимаете высказывание: «Пользовательский интерфейс является моделью деятельности пользователя при работе с данным программным средством».

5. Домашнее задание.

Прочитать материал учебника стр, ответить устно на контрольные вопросы стр. 17, 20, 32, 37, устно выполнить задания стр. 32, 37.

Уроки 3 – 4. Представление числовой

информации в компьютере

– знать общие сведения о системах счисления,

– уметь переводить числа из недесятичной позиционной системы счисления в десятичную и обратно.

1. Организационный момент.

Проверить домашнее задание.

3. Объяснение нового материала.

Преподаватель знакомит учащихся с понятием системы счисления, различными видами систем счисления. Подробно объясняет, почему в компьютерной технике используются двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Непозиционные системы счисления

Как только люди начали считать, у них появилась потребность в записи чисел. Находки археологов на стоянках первобытных людей свидетельствуют о том, что первоначально количество предметов отображали равным количеством каких-либо значков (бирок): зарубок, черточек, точек.

Позже, для облегчения счета, эти значки стали группировать по три или по пять. Такая система записи чисел называется единичной (унарной), так как любое число в ней образуется путем повторения одного знака, символизирующего единицу. Отголоски единичной системы счисления встречаются и сегодня. Так, чтобы узнать, на каком курсе учится курсант военного училища, нужно сосчитать, какое количество полосок нашито на его рукаве. Сами того не осознавая, единичной системой счисления пользуются малыши, показывая на пальцах свой возраст, а счетные палочки используется для обучения учеников 1-го класса счету. В непозиционных системах счисления количественный эквивалент каждой цифры не зависит от ее положения (места, позиции) в записи числа.

Непозиционные системы счисления имеют ряд существенных недостатков:

1. Существует постоянная потребность введения новых знаков для записи больших чисел.

2. Невозможно представлять дробные и отрицательные числа.

3. Сложно выполнять арифметические операции, так как не существует алгоритмов их выполнения.

Позиционные системы счисления

Основные достоинства любой позиционной системы счисления — простота выполнения арифметических операций и ограниченное количество символов (цифр), необходимых для записи любых чисел.

Основанием позиционной системы счисления называется возводимое в степень целое число, которое равно количеству цифр, используемых для изображения чисел в данной системе счисления. Основание показывает также, во сколько раз изменяется количественное значение цифры при перемещении ее на соседнюю позицию.

Возможно множество позиционных систем, так как за основание системы счисления можно принять любое число не меньшее 2. Наименование системы счисления соответствует ее основанию (десятичная, двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и т. д.).

В позиционных системах счисления количественный эквивалент (значение) цифры зависит от ее места (позиции) в записи числа.

Десятичная система характеризуется тем, что в ней 10 единиц какого-либо разряда образуют единицу следующего старшего разряда. Другими словами, единицы различных разрядов представляют собой различные степени числа 10.

В системе счисления с основанием q (q-ичная система счисления) единицами разрядов служат последовательные степени числа q, иначе говоря, q единиц какого-либо разряда образуют единицу следующего разряда. Для записи чисел в q-ичной системе счисления требуется q различных цифр (0,1. q-1).

Ниже перечислены различные системы счисления, их история и сущность.

История системы. В древние времена, когда люди начали считать, появилась потребность в записи чисел. Количество предметов, например, мешков, изображалось нанесением черточек или засечек на какой-либо твердой поверхности: камне, глине, дереве (до изобретения бумаги было еще очень далеко). Каждому мешку в такой записи соответствовала одна черточка. Археологами найдены такие «записи» при раскопках культурных слоев, относящихся к периоду палеолита (10-11 тысяч лет до н. э.).

Древнеегипетская десятичная непозиционная система

История системы. Древнеегипетская десятичная непозиционная система возникла во второй половине третьего тысячелетия до н. э. Бумагу заменяла глиняная дощечка, и именно поэтому цифры имеют такое начертание.

Вавилонская шестидесятеричная система

История системы. Так же далеко от наших дней, за две тысячи лет до н. э., в другой великой цивилизации — вавилонской — люди записывали цифры по-другому.

Шестидесятеричная вавилонская система — первая известная нам система счисления, основанная на позиционном принципе. Система вавилонян сыграла большую роль в развитии математики и астрономии, ее следы сохранились до наших дней. Так, мы до сих пор делим час на 60 минут, а минуту на 60 секунд. Точно так же, следуя примеру вавилонян, окружность мы делим и 360 частей (градусов). В ходе своего развития человечество стремилось совершенствовать запись чисел, у разных народов в разное время потреблялись различные системы счисления.

История системы. Примером непозиционной системы, которая сохранилась до наших дней, может служить система счисления, которая применялась более двух с половиной тысяч лет назад в Древнем Риме. Знакомая нам римская система принципиально ненамного отличается от египетской. Но она более распространена в наши дни: в книгах, в фильмах. Римскими цифрами пользовались очень долго. Еще 200 лет назад в деловых бумагах числа должны были обозначаться римскими цифрами (считалось, что обычные арабские цифры легко подделать). Римская система счисления сегодня используется, в основном, для наименования знаменательных дат, томов, разделов и глав в книгах.

Сущность системы. В ней для обозначения чисел 1, 5, 10, 50, 100, 500 и 1000 используются заглавные латинские буквы I, V, X, L, С, D и M (соответственно), являющиеся «цифрами» этой системы счисления. В основе римской системы счисления лежали знаки I (один палец) для числа 1, V (раскрытая ладонь) для числа 5, X (две сложенные ладони) для 10, а для обозначения чисел 100, 500 и 1000 стали применять первые буквы соответствующих латинских слов (Сentum — сто, Demimille — половина тысячи, Мille — тысяча). Чтобы записать число, римляне разлагали его на сумму тысяч, полутысяч, сотен, полусотен, десятков, пятков, единиц. Например, десятичное число 28 представляется следующим образом:

XXVIII=10+10+5+1+1+1 (три десятка, пяток, три единицы).

Для записи промежуточных чисел римляне использовали не только сложение, но и вычитание. При этом применялось следующее правило: каждый меньший знак, поставленный справа от большего, прибавляется к его значению, а каждый меньший знак, поставленный слева от большего, вычитается из него.

Например, IX — обозначает 9, XI — обозначает 11.

Десятичное число 99 имеет следующее представление:

Значение числа в римской системе счисления равно:

1) сумме значений идущих подряд нескольких одинаковых «цифр» (назовем их группой первого вида);

2) разности значений двух «цифр», если слева от большей «цифры» стоит меньшая. В этом случае от значения большей «цифры» отнимается значение меньшей «цифры». Вместе они образуют группу второго вида. Заметим, что левая «цифра» может быть меньше правой максимум на один порядок: так перед L(50) и С(100) из «младших» может стоять только Х(10), перед D(500) и М(1000) — только С(100), перед V(5) — только I(1);

3) сумме значений групп и «цифр», не вошедших в группы первого или второго вида.

История системы. Более совершенными непозиционными системами счисления были алфавитные системы. К числу таких систем счисления относились славянская, ионийская (греческая), финикийская и другие. В них числа от 1 до 9, целые количества десятков (от 10 до 90) и целые количества сотен (от 100 до 900) обозначались буквами алфавита. Алфавитная система была принята и в древней Руси. Такой способ записи чисел, как в алфавитной системе, можно рассматривать как зачатки позиционной системы, так как в нем для обозначения единиц разных разрядов применялись одни и те же символы, к которым лишь добавлялись специальные знаки для определения значения разряда. Алфавитные системы счисления были мало пригодны для оперирования с большими числами. В ходе развития человеческого общества эти системы уступили место позиционным системам. У славянских народов числовые значения букв установились в порядке славянского алфавита, который использовал сначала глаголицу, а затем кириллицу. Ниже представлена древнерусская алфавитная система счисления.

В России славянская нумерация сохранилась до конца XVII века. При Петре I возобладала так называемая арабская нумерация, которой мы пользуемся и сейчас. Славянская нумерация сохранилась только в богослужебных книгах.

Индийская мультипликативная система

История системы. Системы счисления, основанные на позиционном принципе, возникли независимо одна от другой в древнем Междуречье (Вавилон), у племени Майя и, наконец, в Индии. Все это говорит о том, что возникновение позиционного принципа не было случайностью. Каковы же были предпосылки для его создания? Что привело людей к этому замечательному открытию? Чтобы ответить на эти вопросы, мы снова обратимся к Истории о древнем Китае, Индии и в некоторых других странах существовали системы записи, построенные на мультипликативном принципе. Следующей ступенью к позиционному принципу было опускание названий разрядов при письме подобно тому, как мы говорим «три двадцать», а не «три рубля двадцать копеек». Но при записи чисел по такой системе очень часто требовался символ для обозначения отсутствующего разряда.

История системы. В современных электронных вычислительных машинах для организации арифметических операций наряду с двоичной используется двоично-шестнадцатеричная система счисления, в основу которой лег принцип шестнадцатеричной.

Сущность системы. Алфавит системы состоит из цифр от 0 до 9, а также букв A, B, C, D, E, F. В данной позиционной системе основание равно 16, принцип записи тот же, что и во всех современных позиционных системах счисления.

История системы. Современная десятичная позиционная система c. возникла на основе нумерации, зародившейся не позднее 5 в. в Индии. До этого в Индии имелись системы С., в которых применялся не только принцип сложения, но и принцип умножения (единица какого-нибудь разряда умножается на стоящее слева число). Аналогично строились старокитайская система С. и некоторые другие. Если, например, условно обозначить число 3 символом III, а число 10 символом X, то число 30 запишется как IIIХ (три десятка). Такие системы С. могли служить подходом к созданию десятичной позиционной нумерации. Десятичная позиционная система С. даёт принципиальную возможность записывать сколь угодно большие числа. Запись чисел в ней компактна и удобна для производства арифметических операций. Поэтому вскоре после возникновения десятичная позиционная система С. начинает распространяться из Индии на Запад и Восток. В 9 в. появляются рукописи на арабском языке, в которых излагается эта система С., в 10 в. десятичная позиционная нумерация доходит до Испании, в начале 12 в. она появляется и в других странах Европы. Новая система С. получила название арабской, потому что в Европе с ней познакомились впервые по латинским переводам с арабского. Только в 16 в. новая нумерация получила широкое распространение в науке и в житейском обиходе. В России она начинает распространяться в 17 в. и в самом начале 18 в. вытесняет алфавитную. С введением десятичных дробей десятичная позиционная система С. стала универсальным средством для записи всех действительных чисел.

Сущность системы. В десятичной системе используются цифры от 0 до 10. Причём, т. к. система позиционная, положение цифр имеет значение: справа налево разряд увеличивается. Десятичная система наиболее удобная для людей во многом потому, что у нас по десять пальцев на руках и на ногах.

История системы. Двоичная система проста, так как для представления информации в ней используются всего два состояния или две цифры. Такое представление информации принято называть двоичным кодированием. Представление информации в двоичной системе использовалось человеком с давних времен. Так, жители островов Полинезии передавали необходимую информацию при помощи барабанов: чередование звонких и глухих ударов. Звук над поверхностью воды распространялся на достаточно большое расстояние, таким образом «работал» полинезийский телеграф. В телеграфе в Х1Х-ХХ веках информация передавалась с помощью азбуки Морзе — в виде последовательности из точек и тире. Часто мы договариваемся открывать входную дверь только по «условному сигналу» — комбинации коротких и длинных звонков. Двоичная система используется для решения головоломок и построения выигрышных стратегий в некоторых играх.

Сущность системы. В конце XX века, века компьютеризации, человечество пользуется двоичной системой

ежедневно, так как вся информация, обрабатываемая современными ЭВМ, хранится в них в двоичном виде. Каким же образом осуществляется это хранение? Каждый регистр арифметического устройства ЭВМ, каждая ячейка памяти представляет собой физическую систему, состоящую из некоторого числа однородных элементов. Каждый такой элемент способен находиться в нескольких состояниях и служит для изображения одного из разрядов числа. Именно поэтому каждый элемент ячейки называют разрядом. Нумерацию разрядов в ячейке принято вести справа налево, самый левый разряд имеет порядковый номер 0. Если при записи чисел в ЭВМ мы хотим использовать обычную десятичную систему счисления, то мы должны получать 10 устойчивых состояний для каждого разряда, как на счетах при помощи костяшек). Такие машины существуют. Однако конструкция элементов такой машины чрезвычайно сложна. Наиболее надежным и дешевым является устройство, каждый разряд которого может принимать два состояния: намагничено — не намагничено, высокое напряжение — низкое напряжение и т. д. В современной электронике развитие аппаратной базы ЭВМ идет именно в этом направлении. Следовательно, использование двоичной системы счисления в качестве внутренней системы представления информации вызвано конструктивными особенностями элементов вычислительных машин.

Источник