Численное моделирование в школьном курсе информатики

Введение

Четырнадцатого апреля 2023 года прошел всероссийский круглый стол «Требования к квалификации учителя информатики в условиях обновленных ФГОС среднего общего образования», на котором обсуждались проблемы преподавания информатики в основной и средней школе. В рамках мероприятия была упомянута проблемность темы «Моделирование».
Так, средний балл за ЕГЭ 2022 по информатике составляет примерно 60 баллов. При этом, в основном, нерешенными являются именно задачи по моделированию. Были озвучены результаты опроса школьников, из которого следует, что сложнее всего в учебном процессе именно моделирование, причем моделирование любых процессов.
В ЕГЭ задачи по моделированию должны быть решены в ручном формате либо в табличном редакторе, однако на мероприятии, было отмечено, что при изучении информационных технологий, учащиеся предпочитают овладеть одним средством для работы и чаще всего данным средством является язык программирования.
Следовательно, на экзамене эти задачи просто пропускаются, не решаются. Помимо этого, была озвучена мысль о том, что трудность в изучении моделирования связана так же с тем, что численное моделирование требует знания информатики, математики и, как минимум, одной дополнительной предметной области. Однако, на практике изучение на углубленном уровне трех предметных областей трудно осуществить, т.к. в ФГОС не выделяется на это дополнительных часов.
Но, на базовом уровне, ФГОС закрепляет необходимость в развитии умений «использовать компьютерно-математические модели для анализа объектов и процессов: формулировать цель моделирования, выполнять анализ результатов, полученных в ходе моделирования; оценивать адекватность модели моделируемому объекту или процессу; представлять результаты моделирования в наглядном виде».
На углубленном уровне к этому добавляется умение «понимать последовательность решения задач анализа данных: сбор первичных данных, очистка и оценка качества данных, выбор и/или построение модели, преобразование данных, визуализация данных, интерпретация результатов».
При изучении различных учебно-методических комплексов, можно заметить, что линия численного моделирования реализуется разными инструментами. Стоит отметить также тот факт, что часто раздел моделирования рассматривается перед изучением упоминаемых инструментов и в дальнейшем происходит лишь частичное возвращение к моделированию, которое заключается только в решении задач.
Таким образом, тема численного моделирования для школьников «растворяется» и происходит концентрация на средстве. Для лучшего усваивания темы следует выделить оптимальное, наиболее удобное и понятное средство для моделирования. Лучше для работы будет организовать работу с использованием электронных таблиц.
Большой класс задач по численному моделированию может быть решен средствами электронных таблиц. Также, таким образом, произойдет закрепление работы с электронными таблицами и в явном виде, доступном для учащихся, демонстрируется их возможности не только при решении задач, связанных с обработкой табличной информации, но и с задачами моделирования. У учащихся появляется возможность наглядно оценивать соответствие математической модели моделируемому объекту.
Решение разного класса задач позволит расширить и закрепить навыки работы учащихся с электронными таблицами. При таком подходе тема моделирования не «пройдет мимо» школьников. Моделирование важный «сквозной» раздел информатики, который позволяет учащимся закрепить умения и знания из других предметных областей и способствует осознанию учащимися практической значимости обучения.
Объект исследования – процесс обучения информатике.
Предмет исследования – численное моделирование в школьном курсе информатики.
Цель работы – изучить содержание школьных учебных комплексов по численному моделированию.
Задачи:
1. Изучить нормативные документы по теме «Численное моделирование в школьном уровне информатики».
2. Проанализировать реализацию содержательной линии «Численное моделирование» в различных учебных программах по информатике.


1 Глава. Нормативные документы по теме «Численное моделирование в школьном уровне информатики»
1.1. Численное моделирование по ФГОС

В методологической науке существуют различные определения моделирования. «Моделирование – это процесс построения моделей для познавательных целей. Модель – это объект или система, исследование которой служит средством получения знаний о другом объекте – оригинале». (Л.М. Фридман, К.Н. Волков).
В философском энциклопедическом словаре моделирование рассматривается как метод познания. Суть его в следующем: для распознавания объекта строятся и изучаются модели этого объекта, представляющие реальность. [12, с.16]
И.Б. Новиков дает следующее определение: «Моделирование — это практическое или теоретическое исследование объекта. Исследование предполагает изучение не непосредственно интересующего нас объекта, а искусственной или естественной вспомогательной системы, находящейся в объективном соответствии с узнаваемым объектом, способной заменить его». оно находится в определенных отношениях и при рассмотрении в конечном итоге дает новую информацию о самом моделируемом объекте» [9, с.
Министерство образования Российской Федерации утвердило обновленные федеральные образовательные стандарты (далее – ФГОС) начального и начального образования (далее – НОО и ООО соответственно).
Текущий 2022/2023 учебный год – год перехода на работу в обновленном ООО «ФГОС». Основная сложность этого учебного года заключается в том, что преподавателям и обучающимся придется работать в соответствии с требованиями обновленного ФГОС, но используя существующее учебно-методическое обеспечение, не в полной мере отвечающее этим требованиям. Что касается курса информатики в 7-9 классах, то для его реализации учителя могли выбрать одну из следующих линеек учебников, в той или иной степени соответствующих распределению содержания обучения по годам обучения, зафиксированным в Примерных рабочих программах, а именно: