Ряд профильных курсов информатики включает в свое название слово «моделирование» или использует элементы моделирования в содержании. Это совершенно естественно, поскольку моделирование является неотъемлемым компонентом общечеловеческой культуры и мощным методом познания окружающего мира — природы и общества.
При проектировании профильных курсов, связанных с моделированием, возникает проблема терминологии. Часто используются термины с нечетким содержанием, и прежде всего следует в них сориентироваться.
Как известно, моделирование бывает натурным и абстрактным (идеальным). Натурное моделирование находится за пределами информатики, и поэтому далее не обсуждается. Понятие же «абстрактное моделирование» в педагогической литературе рядом авторов по существу отождествляется с понятием «информационное моделирование». Соответствующая классификация в первом приближении отражена на рис. 14.1.
Рис. 14.1. Вариант классификации моделей (В. К. Белошапка и др.)
Ее авторы — В. К.Белошапка, С. А. Бешенков и А.С.Лесневский.
При этом к моделям классификационного типа относят:
• экспертные системы;
• системы статистического анализа;
• базы данных и т.д.
К динамическим моделям относят:
• кибернетические системы (техника, биология);
• компьютер, исполнитель;
• глобальное моделирование;
• алгоритм как формальную модель дискретного процесса;
• системы передачи информации.
Иной подход к классификации моделей, также встречающийся в научно-педагогической литературе, проиллюстрирован на рис. 14.2. Соответствующая позиция выражена в работе А. В. Могилева и Е.К.Хеннера.
Рис. 14.2. Вариант классификации моделей (А.В.Могилев, Е.К.Хеннер)
При таком подходе предлагается различать в прикладных областях:
• традиционное (прежде всего, для теоретической физики, а также механики, химии, биологии, ряда других наук) математическое моделирование без какой-либо привязки к техническим средствам информатики;
• информационные модели и моделирование, имеющие приложения в информационных системах;
• информационные (компьютерные) технологии, которые нужно делить:
— на инструментальное использование базовых универсальных программных средств (текстовых редакторов, СУБД, табличных процессоров, телекоммуникационных пакетов);
— на компьютерное моделирование, представляющее собой:
а) вычислительное (имитационное) моделирование;
б) «визуализацию явлений и процессов» (графическое моделирование);
в) «высокие» технологии, понимаемые как специализированные прикладные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, датчиками, сенсорами и т.д.
Практический вывод из этого (в свете преподавания курсов обсуждаемого профиля) таков: встретив упоминание, к примеру, об информационной модели, следует из контекста постараться понять, что автор реально имеет в виду, особенно если обсуждение носит общий характер.
В приведенных выше вариантах классификации содержится большое число различных видов ненатурного (абстрактного, информационного) моделирования. При построении школьных профильно-ориентированных курсов информатики они отнюдь не равноправны. Так, часто для этой цели используют динамические модели физических и экологических процессов, классификационное (информационное) моделирование, опирающееся на базы данных и связанные с ними информационные технологии; однако гораздо труднее представить себе школьный курс информатики, опирающийся на системы статистического анализа или экспертные системы. Причины двояки: во-первых, это объективные трудности, сложность ряда разделов, относимых к моделированию; во-вторых, это традиции, отсутствие разработанных методических подходов, учебно-программно-методического обеспечения, глубокая специализированность ряда видов деятельности. Напомним, что в школе даже профильный курс преследует, прежде всего, цели общего образования.
Несколько слов о моделировании и компьютерах. Абстрактное (информационное) моделирование появилось задолго до создания компьютеров и по вполне оправданной традиции все, что можно сделать в моделировании без компьютеров, делается без них. Привлечение компьютеров к моделированию вносит, как правило, дополнительное абстрагирование. Однако возможности компьютеров в моделировании очень велики, с их помощью можно в большинстве случаев продвинуться существенно дальше. В курсах, обсуждаемых в этой главе, стоят две равноправные задачи: донести до учащихся как принципы моделирования, так и технологию моделирования, опирающуюся на компьютеры.
При преподавании профильных курсов, в основу которых положено моделирование, перед учителем и учащимися возникает сложная проблема учебников, других учебно-методических материалов. В настоящее время курсы такого рода больше описаны в статьях, диссертациях, монографиях, нежели в учебной литературе. Над соответствующими учебниками в настоящее время работают и скоро они появятся, а пока учитель может сам конструировать курс, опираясь, в частности, на приведенные ниже материалы и рекомендации.
