Материал: Использование моделей при обучении черчению

Научно-технические модели создаются для исследования процессов и явлений. К таким моделям можно отнести прибор для получения грозового электрического разряда, модель движения планет Солнечной системы, модель работы двигателя внутреннего сгорания.

Игровые модели - это различного рода игры: деловые, экономические, военные. С помощью таких моделей можно разрешать конфликтные ситуации, оказывать психологическую помощь, проигрывать поведение объекта в различных ситуациях[4].

Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперимент с моделью либо многократно повторяется при разных исходных данных, чтобы изучить и оценить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия. По результатам исследования делаются выводы.

Любая экономическая реформа, проводимая в стране, затрагивает интересы всех слоев общества. Поэтому она должна быть тщательно продумана, а ее результаты предсказуемы. Но проводить реальные эксперименты в этой области практически невозможно, поэтому прибегают к имитационному моделированию.

Еще одним ом области, где нельзя исследовать реальные модели, является медицина. Так прежде чем хирурги приступили к операциям по пересадке органов человеку, было сделано огромное количество подобных операций разным животным.

2.      Классификация с учетом временного фактора (динамики).

Статические модели отражают объект в определенный момент времени, без учета происходящих с ним изменений. В этих моделях отсутствует временной фактор.

Примером статической модели может служить макет или рисунок молекулы воды, состоящей из атомов водорода и кислорода (рисунок1).

Рисунок 1. Молекула воды

Динамические модели отражают процесс изменения объекта во времени.

Химический опыт, проводимый в лаборатории, является примером динамической модели. Известно, что кислород реагирует с водородом с выделением энергии. Поэтому даже при малых количествах исходных веществ реакция сопровождается громким хлопком. Таким образом, модель, позволяет предсказать возможные последствия соединения этих распространенных в природе и жизненно необходимых человеку веществ[5].

3. Классификация по отрасли знаний

Здесь можно выделить следующие виды моделей:

.        Физические.

.        Химические.

.        Географические.

.        Исторические.

.        Социологические.

.        Экономические.

.        Математические.

В биологии, на, с помощью моделей исследуется развитие биосистем.

Широкое распространение получили интерактивные географические карты.

Примером исторической модели может служить генеалогическое дерево. <#"885029.files/image003.gif">                     (1)

где: S - путь, пройденный телом за время t;- ускорение;- начальная скорость.

Существуют и другие подходы к классификации информационных моделей.

Так в зависимости от строгости описания различают образно-знаковые и знаковые модели. Из рассмотренных выше моделей к первой группе относятся словесные и графические. Математические модели относятся к знаковым.

В зависимости от структуры информационные модели делятся на

)        табличные;

)        иерархические;

)        сетевые.

В табличной информационной модели объекты или их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках таблицы.

Примером химической табличной модели служит хорошо вам известная Периодическая система элементов Менделеева.

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням, причем элементы нижнего уровня входят в состав одного из элементов более высокого уровня[8].

Такие модели строятся в процессе классификации объектов. примером может служить модель классификации современных компьютеров.

Рисунок 2. Классификация современных компьютеров

Сетевые информационные модели применяются для описания таких систем, в кото-рых связь между элементами имеет сложную структуру.

В информатике рассматриваются модели, которые можно создавать и исследовать с помощью компьютера. В этом случае модели делят на компьютерные и некомпьютерные[9].

В настоящее время выделяют два вида компьютерных моделей:

)        структурно-функциональные, которые представляют собой условный образ объекта, описанный с помощью компьютерных технологий;

)        имитационные, представляющие собой программу или комплекс программ, позволяющий воспроизводить процессы функционирования объекта в разных условиях.

Значение компьютерного моделирования сложно переоценить. К нему прибегают при исследовании сложных систем в различных областях науки, при создании образов исчезнувших животных, растений, зданий и т. п. Редкий кинорежиссер сегодня обходится без компьютерных эффектов.

Кроме того, современное компьютерное моделирование является мощным инструментом развития науки.

1.3 Демонстрационные возможности моделей

Демонстрационные динамические модели нередко называют анимационными моделями или просто анимациями. Это так называемые «живые» рисунки, таблицы, графики, диаграммы и пр. Параметры работы таких моделей изначально заданы в алгоритме программы и не могут изменяться пользователем.

Демонстрационные динамические модели относятся к наиболее распространенному в электронных учебных изданиях виду. Демонстрационные динамические модели расширяют спектр возможностей представлении информации <#"885029.files/image005.jpg"> 

Рисунок 3. Раздаточный материал

2.3    Моделирование и конструирование на уроках черчения и геометрии

Цель урока: Развитие пространственного воображения при изготовлении модели.

Задачи урока:

Образовательная: Знакомство с моделированием.

Развивающая: Развитие навыков, моторики при изготовлении моделей.

Воспитывающая: Воспитание точности, аккуратности при выполнении модели.

Оборудование урока: Эскиз детали, скульптурный пластилин, канцелярский нож, стеки, ёмкость с водой, салфетки.

План урока:

Организационная часть - 1 мин.

Опрос пройденной темы - 3 мин.

Знакомство с темой урока - 5 мин.

Самостоятельная работа учащихся - 25 мин.

Защита моделей - 5 мин.

Закрепление темы - 2 мин.

Рефлексия - 2 мин.

Завершение урока - 2 мин.

Ход урока

Здравствуйте, ребята!

Открываем тетради и на полях записываем число и тему урока "Моделирование по чертежу".

Цель урока: "Развитие пространственного воображения при изготовлении модели".

Задачи нашего урока "Знакомство с моделированием, развитие навыков, точности и аккуратности при изготовлении модели.

Но прежде мы проведём опрос пройденной темы "Виды на чертеже".

На каких трёх плоскостях выполняются чертежи?

Как называются развёрнутые плоскости?

Назовите французского учёного, автора эпюра?

Как называется проекция на фронтальной, горизонтальной, профильной плоскостях проекций?

Назовите изображение на фронтальной плоскости проекций, на горизонтальной, профильной плоскостях проекций?

Что называется видом?

Молодцы, правильно ответили.

Тема нашего урока "Моделирование".

Что же называется моделированием? Запишем в тетради определение моделирования.

"Моделирование" - это процесс создания какого-либо предмета из легко обрабатываемого материала - бумаги, картона, древесины, глины, пластилина, воска. Затем эту модель , образец можно пустить в производство.

Мы сегодня с вами будем выполнять модели из скульптурного пластилина по размерам эскиза чертежа. Эти модели будут применяться на уроках черчения для изучения таких тем как "Аксонометрические проекции", "Разрезы".

Давайте запишем последовательность выполнения модели.

Чтение чертежа и представление формы предмета.

Выбор материала и заготовки.

Выполнение разметки на заготовке.

Осуществление различных технологических операций по изготовлению модели.

Посмотрим этапность выполнения модели. Нижняя часть модели - это основание призматической формы. Верхняя часть модели тоже призматической формы, но меньшего размера с вырезом. Выполняем разметку на заготовке по размеру. Соединяем части модели.

Повторим правила техники безопасности:

Осторожно работай с режущими предметами.

Передавай канцелярский нож товарищу в сложенном виде.

Приступаем к самостоятельной работе.

Учащиеся приступают к выполнению моделей, придерживаясь последовательности выполнения.

В ходе урока учитель следит за работой учащихся, поддерживает порядок и в нужный момент оказывает помощь тем учащимся, которые в этом нуждаются. Тем учащимся, которые выполнили свои модели, учитель предлагает готовиться к защите.

Защита моделей.

Модель выполнена из скульптурного пластилина. Размеры модели: длина - 70, ширина - 50, высота - 50. В нижней части имеется вырез размером 15 на 20. В верхней части модели треугольный вырез глубиной 20 мм. Эта модель в дальнейшем будет применяться на уроках черчения для изучения других тем.

После защиты своих моделей учащимися, учитель проводит закрепление пройденной темы.

Кто мне ответит, чем мы сегодня занимались на уроке? (Моделированием).

Что называется моделированием?

Из каких материалов выполняются модели?

Для чего нужно моделирование?

Затем учитель проводит рефлексию.

Что понравилось сегодня на уроке? Почему?

Что не понравилось на уроке? Почему?

Какое у вас настроение? Изложите свои пожелания.

В конце урока учитель оценивает модели учащихся и благодарит за сотрудничество.

Урок сопровождался презентацией.

Рисунок 4.Слайд 1

Рисунок 4. Слайд 2

Рисунок 5.Слайд 3

Рисунок 6.Слайд 3

Рисунок 7.Слайд 4

Рисунок 8.Слайд 5

Рисунок 9.Слайд 6

Рисунок 10.Слайд 7

Рисунок 11.Слайд 8

Рисунок 12.Слайд 9

Рисунок 13.Слайд 10

Рисунок 14.Слайд 11

Рисунок 15.Слайд 12

Рисунок 16.Слайд 13

Рисунок 16.Слайд 14

3.      Методика применения моделей на уроках черчения

.1      Модели в черчении

На современном этапе развития компьютерной техники и с учетом уровня компьютеризации образования, в том числе и школьного, в качестве основных моделей, применяемых при преподавании черчения, нами были выбраны компьютерные модели.

Компьютер предоставляет учителю широчайшие возможности для визуализации объясняемого нового материала, а также для организации самостоятельной работы учеников, контроля их знаний и оценки уровня усвоения материала.

В качестве базы для компьютерного моделирования и конструирования выбрана система КОМПАС, ниже я приведу доводы, позволяющие оценить правильность выбора данной программной среды.

В 1996 г. фирма Autodesk представила новую разработку - AutoCAD LT. Она создана для того, чтобы отобрать рынок у компаний, нашедших себе нишу в разработке недорогих двумерных графических редакторов САПР. Именно к этой категории относятся российские программы КОМПАС, T-Flex CAD, Графика 81, ADEM, СПРУТ, КРЕДО, Базис и др. Обзор российских САПР дан в [24]. Отметим, что раньше никто не видел написанных отечественных программ по причине секретности большинства из них [25].

При выборе САПР мы учитывали, что школы, оснащенных по “Пилотному проекту” имели класс IBM PS/2 без жестких дисков на ученических компьютерах. Анализ показал, что наиболее удобной для использования в школе является САПР КОМПАС, предназначенная для прямого проектирования в машиностроении.