Конспект урока по информатике что такое система
Конспект урока информатики: Что такое система?
Конспект урока информатики для 11 класса по учебнику И.Г. Семакина, Е.К. Хеннер, Т.Ю. Шеина по теме: «Что такое система?». Презентация к уроку.
Просмотр содержимого документа
«Конспект урока»
Тема школьного курса: информатика 11 класс.
Тема урока: «Что такое система?»
Учебные.
Формирование понятий: система, системный эффект, системный подход как основа научной методологии. Изучение свойств системы.
Воспитательные.
Способствовать формированию научного мировоззрения на примере изучения системного подхода научной методологии.
Способствовать развитию культуры взаимоотношений при работе в парах
Развивающие.
Обеспечить условия для развития умений и навыков работы с источниками учебной информации, выделять главное и характерное.
Создать условия для развития таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, обобщать познавательные объекты, делать выводы.
Оборудование урока: компьютерный класс, проектор, экран, редактор презентаций Power P o int.
Тип урока: изучения нового материала.
Компетенции учащихся на уроке:
Система, структура системы, подсистема
основные понятия системологии
приводить примеры систем (в быту, в природе, в науке и пр.);
основные свойства систем;
модели систем
анализировать состав и структуру систем;
что такое системный подход в науке и практике;
различать связи материальные и информационные
использование графов для описания структур систем.
Конспект урока по информатике что такое система
Тема: Что такое система?
Тип урока: урок ознакомления с новым материалом
Познакомить учащихся с понятиями: система, системология, структура, подсистема, системном подходе;
Рассмотреть системный эффект, системы и подсистемы, системы в науке и системном подходе;
Формирование общих представлений современной научной картины мира;
формирование коммуникативных качеств развивающейся личности.
Приветствие. Сообщение новой темы.
Проверка домашнего задания.
Системология — наука о системах. В чем состоит содержание этой науки и какое отношение она имеет к информатике, вам предстоит узнать из данной главы.
Наш мир наполнен многообразием различных объектов. Нередко мы употребляем понятия «простой объект», «сложный объект». А размышляли ли вы о том, в чем разница между простым и сложным? На первый взгляд, возникает такой очевидный ответ: сложный объект состоит из множества простых. И чем больше в нем таких «деталей», тем предмет сложнее. Например, кирпич — простой объект, а здание, построенное из кирпичей, — сложный объект. Или еще: болт, колесо, руль и другие детали автомобиля — простые объекты, а сам автомобиль, собранный из этих деталей, — сложное устройство. Но только ли в количестве деталей заключается различие между простым и сложным?
Сформулируем определение главного понятия системологии — понятия системы:
Система — это сложный объект, состоящий из взаимосвязанных частей (элементов) и существующий как единое целое. Всякая система имеет определенное назначение (функцию, цель).
Рассмотрим кучу кирпичей и дом, построенный из этих кирпичей. Как бы много ни было кирпичей в куче, ее нельзя назвать системой, потому что в ней нет единства, нет целесообразности. А жилой дом имеет вполне конкретное назначение — в нем можно жить. В кладке дома кирпичи определенным образом взаимосвязаны, в соответствии с конструкцией. Конечно, в конструкции дома кроме кирпичей имеется много других деталей (доски, балки, окна и пр.), все они нужным образом соединены и образуют единое целое — дом.
Первое главное свойство системы — целесообразность. Это назначение системы, главная функция, которую она выполняет.
Всякая система определяется не только составом своих частей, но также порядком и способом объединения этих частей в единое целое. Все части (элементы) системы находятся в определенных отношениях или связях друг с другом. Здесь мы выходим на следующее важнейшее понятие системологии — понятие структуры.
Структура — это порядок связей между элементами системы.
Можно еще сказать так: структура — это внутренняя организация системы. Из тех же самых кирпичей и других деталей кроме жилого дома можно построить гараж, забор, башню. Все эти сооружения строятся из одних и тех же элементов, но имеют разную конструкцию в соответствии с назначением сооружения. Применяя язык системологии, можно сказать, что они различаются структурой.
Кто из вас не увлекался детскими конструкторами: строительными, электрическими, радиотехническими и другими? Все детские конструкторы устроены по одному принципу: имеется множество типовых деталей, из которых можно собирать различные изделия. Эти изделия отличаются порядком соединения деталей, т. е. структурой.
Из всего сказанного можно сделать вывод: всякая система обладает определенным элементным составом и структурой. Свойства системы зависят и от состава, и от структуры. Даже при одинаковом составе системы с разной структурой обладают разными свойствами, могут иметь разное назначение.
Второе главное свойство системы — целостность. Нарушение элементного состава или структуры ведет к частичной или полной утрате целесообразности системы.
С зависимостью свойств различных систем от их структуры вам приходилось и еще предстоит встретиться в разных школьных дисциплинах. Например, известно, что графит и алмаз состоят из молекул одного и того же химического вещества — углерода. Но в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую структуру, а у графита структура совсем другая — слоистая. В результате алмаз — самое твердое в природе вещество, а графит мягкий, из него делают грифели для карандашей.
Рассмотрим пример общественной системы. Общественными системами называют различные объединения (коллективы) людей: семью, производственный коллектив, коллектив школы, бригаду, воинскую часть и др. Связи в таких системах — это отношения между людьми, например отношения подчиненности. Множество таких связей образуют структуру общественной системы.
Вот простой пример. Имеются две строительные бригады, состоящие каждая из семи человек. В первой бригаде один бригадир, два его заместителя и по два рабочих в подчинении у каждого заместителя. Во второй бригаде — один бригадир и шестеро рабочих, которые подчиняются непосредственно бригадиру.
На рисунках схематически представлены структуры подчиненности в двух данных бригадах: 
Таким образом, две эти бригады — пример двух производственных (социальных) систем с одинаковым составом (по 7 человек), но с разной структурой подчиненности.
Сущность системного эффекта : всякой системе свойственны новые качества, не присущие ее составным частям.
Это же свойство выражается фразой: целое больше суммы своих частей. Например, отдельные детали велосипеда: рама, руль, колеса, педали, сиденье не обладают способностью к езде. Но вот эти детали соединили определенным образом, создав систему под названием «велосипед», которая приобрела новое качество — способность к езде, т. е. возможность служить транспортным средством. То же самое можно показать на примере самолета: ни одна часть самолета в отдельности не обладает способностью летать; но собранный из них самолет ( система ) — летающее устройство. Еще пример: социальная система — строительная бригада. Один рабочий, владеющий одной специальностью (каменщик, сварщик, плотник, крановщик и пр.), не может построить многоэтажный дом, но вся бригада вместе справляется с этой работой.
О системах и подсистемах
В качестве еще одного примера системы рассмотрим объект — персональный компьютер (ПК). На рисунке приведена схема состава и структуры ПК.
Систему, входящую в состав какой-то другой, более крупной системы, называют подсистемой.
А можно ли сказать, что какая-то простейшая деталь компьютера, например гайка, системой не является? Все зависит от точки зрения. В устройстве компьютера гайка — простая деталь, поскольку на более мелкие части она не разбирается. Но с точки зрения строения вещества, из которого сделана гайка, это не так. Металл состоит из молекул, образующих кристаллическую структуру, молекулы — из атомов, атомы — из ядра и электронов. Чем глубже наука проникает в вещество, тем больше убеждается, что нет абсолютно простых объектов. Даже частицы атома, которые называют элементарными, например электроны, тоже оказались непростыми.
О системах в науке и системном подходе
Основной смысл исследовательской работы ученого чаще всего заключается в поиске системы в предмете его исследования.
Задача всякой науки — найти системные закономерности в тех объектах и процессах, которые она изучает.
Русский ученый Владимир Иванович Вернадский в 20-х годах XX века создал учение о биосфере. Под биосферой он понимал систему, включающую в себя весь растительный и животный мир Земли, человечество, а также их среду обитания: атмосферу, поверхность Земли, мировой океан, разрабатываемые человеком недра (все это названо активной оболочкой Земли). Все подсистемы биосферы связаны между собой и зависят друг от друга. Вернадскому же принадлежит идея о зависимости состояния биосферы от космических процессов, иначе говоря, биосфера является подсистемой более крупных, космических систем.
Сущность системного подхода : необходимо учитывать все существенные системные связи того объекта, с которым работаешь.
Еще один пример — экология. Слово «экология» происходит от греческих слов «экое» — «дом» и «логос» — «учение». Эта наука учит людей относиться к окружающей их природе как к собственному дому. Самой важной задачей экологии сегодня стала защита природы от разрушительных последствий человеческой деятельности (использования природных ресурсов, выбросов промышленных отходов и пр.). Со временем люди все больше вмешиваются в природные процессы. Некоторые вмешательства неопасны, но есть такие, которые могут привести к катастрофе. Экология пользуется понятием «экологическая система ». Это человек с «плодами» его деятельности (города, транспорт, заводы и пр.) и естественная природа. В идеале в этой системе должно существовать динамическое равновесие, т. е. те разрушения, которые человек неизбежно производит в природе, должны успевать компенсироваться естественными природными процессами или самим человеком. Например, люди, машины, заводы сжигают кислород, а растения его выделяют. Для равновесия надо, чтобы выделялось
кислорода не меньше, чем его сжигается. И если равновесие будет нарушено, то в конце концов наступит катастрофа в масштабах Земли.
В XX веке экологическая катастрофа произошла с Аральским морем в Средней Азии. Люди бездумно забирали для орошения полей воду из питающих его рек Амударья и Сырдарья. Количество испаряющейся воды превысило приток, и море стало пересыхать. Сейчас оно практически погибло и жизнь на его бывших берегах ни для людей, ни для животных и растений стала невозможной. Вот вам пример отсутствия системного подхода. Деятельность таких «преобразователей природы» очень опасна. В последнее время появилось понятие «экологическая грамотность». Вмешиваясь в природу, нельзя быть узким специалистом: только нефтяником, только химиком и пр.
Занимаясь изучением или преобразованием природы, надо видеть в ней систему и прилагать усилия для того, чтобы не нарушать ее равновесия.
Оценивается работа в классе, называются оценки.
Что такое система
Урок 1. Информатика 11 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Что такое система»
На данном уроке мы познакомимся с такими понятиями как анализ, синтез, системный анализ. Вспомним модель «чёрного ящика» и модель состава.
Система – это целостная и взаимосвязанная совокупность частей, существующая в некоторой среде и обладающая определённым назначением, подчинённая некоторой цели.
Человеческое общество развивается благодаря открытиям, исследованиям, экспериментам и любая система подлежит изучению.
Исследование системы включает в себя два этапа: анализ и синтез.
Анализ системы – это выделение её частей с целью прояснения состава системы.
Как нам уже известно, любая система состоит из подсистем. В свою очередь, любая подсистема состоит так же из нескольких подсистем. Таким образом, мы может разделить систему на самые мелкие объекты.
Возникает вопрос: а нужно ли нам это?
На первом этапе необходимо проанализировать систему для определения её состава и цели исследования. Целью исследования системы является получение её модели. Модель – это новый упрощённый объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.
Соответственно с помощью модели мы можем получить необходимые нам результаты исследований. Например, узнать, как будет лететь самолёт при большой нагрузке багажом.
Далее необходимо выделить в системе связи между её частями. Например: основные компоненты велосипеда (рама, руль, колеса, педали, сиденье) зависят друг от друга. Качество данной системы – возможность ездить на велосипеде. Ни одна составная часть не обладает этим свойством. Но в свою очередь если собрать их вместе, связать их в одно целое, то появляется такое качество, как возможность ездить на велосипеде.
Состояние и поведение системы в той или иной ситуации можно понять и изучить только при наличии её состава и структуры.
Это был первый этап исследования системы.
Синтез – это мысленное или реальное соединение частей в единое целое. В результате данного этапа создаётся представление о системе, объясняется механизм системного эффекта.
Вывод: системный анализ – это исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза.
Любое описание системы отражает ограниченное число её свойств. Это зависит от того, с какой целью мы делаем описание, какие именно качества системы нам нужны.
На этом уроке мы познакомимся с моделью «чёрного ящика».
Есть такое понятие «Система как «чёрный ящик». Оно употребляется в том случае, если человек не знает, как устроена та или иная система «внутри» или эта система не представляет для него интереса. Часто достаточно знать, какие действия можно производить с системой, и какие результаты при этом можно получить.
Вход системы – это воздействие на систему со стороны внешней среды, а выход – это воздействие, которое оказывает система на окружающую среду.
Мы можем понимать, например, что объект на компьютере можно открыть двойным нажатием левой кнопкой мыши на нём. Входом будет нажатие клавиши мыши, а выходом – открытие документа. Но мы не знаем, как это происходит в системном блоке, сам процесс нам не понятен. В таких случаях и применяется понятие «система как «чёрный ящик».
Представить систему как «чёрный ящик» – значит указать её входы и выходы, а также зависимость между ними.
Если описать компьютер как «чёрный ящик», учитывая только входы и выходы системы, то получится, что входом системы являются данные программы, а выходом – итоговая информация.
Вывод: модель «чёрного ящика» представляет систему на уровне описания связей её входов и выходов.
Но в то же время, при решении вопросов, которые касаются внутреннего устройства системы, мы не можем ограничиться лишь моделью «чёрного ящика». Можно сказать, что данные, которые мы получаем при рассмотрении модели «чёрного ящика» по большей части являются лишь внешними свойствами системы.
Поэтому приходится обращаться к модели состава. Модель состава – это своеобразный список элементов системы. В данной системе не рассматриваются связи между её элементами.
Разберёмся более подробно на модели состава школы.
Любая школа состоит из администрации, учителей, учеников, учебных классов и родителей. На данной схеме мы видим пять составляющих нашей системы. Каждая из них является подсистемой со своим составом. Для этих подсистем можно также построить свои схемы состава. Например, учеников можно разделить по параллелям с первых по одиннадцатые классы. Или же учителей можно разделить на начальную и старшую школы.
Очевидно, что такой модели будет мало, если мы захотим разобраться, как функционирует школа. Но с другой стороны, она даёт более подробное представление, чем модель «чёрного ящика».
Сегодня мы узнали, что такое системный анализ, познакомились с такими моделями как модель «чёрного ящика» и модель «состава».
Урок по информатике на тему: «Система. Модели систем» (11 класс)
УРОК № ______ (11 класс)
8) Модели «черного ящика».
9) Структурной модели системы.
1) Составные части информатики.
2) Разделы составных частей информатики.
1) творческие способности личности;
2) навыки логического мышлении;
4) интерес к предмету, к будущей специальности.
1) общую культуру поведения;
4) культуру молодого специалиста;
5) чувство ответственности за принимаемые решения;
6) умение защищать и отстаивать свои предложения;
Основные понятия и термины:
Система. Состав системы. Подсистема. Структура системы. Системный подход. Свойства системы. Анализ системы. Модель «черного ящика». Модель состава. Граф. Дерево.
Основные этапы урока.
Ход урока:
1) Организационный момент – 5 мин.
2) Новый материал (объяснение по конспекту) – 30 мин.
3) Закрепление материала, изученного на уроке – 5 мин.
5) Домашнее задание – 2 мин
Межпредметные связи : физика, математика
Работа студентов на уроке : Ведение конспекта, ответы студентов на вопросы преподавателя.
Цель этапа: настроить учащихся на работу на уроке.
Содержание: знакомство с группой, отметить отсутствующих, заполнить журнал; цели изучения информатики в школе в целом и на курсе в частности, сообщить ход урока, тему и цели урока.
1) И. Семакин, Е. Хеннер «Информатика 10 – 11 класс».
3) Н. Угринович «Информатика и информационные технологии 10 – 11 класс».
4) А. В. Соколов «Основы информатики».
5) Н. Макарова «Информатика и информационные технологии 11 класс».
2. Изучение нового материала – 30 мин.
Цель этапа: дать учащимся знания по теме: «Система. Модели систем».
Понятие системы относится к числу фундаментальных научных понятий. Как и для информации, для системы нет единственного общепринятого определения. Это понятие используется нами в бытовой речи, в научной терминологии. Примеры употребления: система образования, транспортная система, система связи, Солнечная система, нервная система, Периодическая система хим. элементов, информационная система.
Обобщая вышесказанное дадим следующее определение.
Система – совокупность материальных или информационных объектов, обладающая определенной целостностью.
Состав системы – совокупность входящих в неё частей (элементов). Пример: компьютер (процессор, память, устройства ввода/вывода). Процессор тоже система (АЛУ, устройство управления, транзисторы, регистры, кэш-память). Процессор следует называть подсистемой, т.к. он входит в состав компьютера. АЛУ процессора тоже система (сумматоры, и др.).
Подсистема – система, входящая в состав другой, более крупной системы.
Вывод: Всякая система представляет собой иерархию составляющих ее подсистем.
Системный эффект. Система – средство достижения цели. Примеры: ТС – перевозка людей и грузов, здравоохранение – лечение, компьютер – работа с информацией.
Наука о системах – системология. Принцип эмерджентности или закон системного эффекта – целое больше суммы своих частей. Пример: сложная система организма животного или человека.
Связи (отношения) в системе. Части системы всегда связаны между собой, находятся в определенных отношениях. Примеры: детали авто – болты, сварка и др., ЛЭП, компьютеры в сети и т.д.
Отношения между частями соц. систем: подчинения, вхождения, родственных связей. Эти связи реализуются через прямое общение, переписку, технические средства связи, СМИ. Человек является частью многих систем: семьи, класса, коллектива, государства и т.д. Во всех системах он находится в состоянии инф. взаимодействия с другими людьми.
Большое значение инф. связи имеют для деятельности организаций и коллективов (производственный процесс, армия, и т.д.).
Системный эффект обеспечивается не только наличием нужного состава частей системы, но и существованием необходимых связей между ними.
Структура системы – совокупность связей, существующих между частями системы.
Исследование некоторой реальной системы состоит из двух этапов: этапа анализа и этапа синтеза.
Анализ системы – выделение ее частей с целью прояснения состава системы. Мы говорили, что каждая часть системы это подсистема и у этой подсистемы есть свои части. Но невозможно раскладывать систему бесконечно. На чем-то придется остановиться. Что-то принять за простые и неделимые элементы.
Также необходимо знать структуру связей между частями системы. Только в совокупности состава и структуры можно понять состояние и поведение системы. Поэтому анализ – 1 этап ее исследования. 2 этап – синтез.
Синтез – мысленное или реальное соединение частей в единое целое. В результате синтеза создается целостное представление о системе, объясняется механизм системного эффекта.
Системным анализом называется исследование реальных объектов и явлений с точки зрения системного подхода, состоящее из этапов анализа и синтеза.
Вход системы – это воздействие на систему со стороны внешней среды, а выход – это воздействие, оказываемое системой на окружающую среду. В такой модели внутреннее устройство системы скрыто. Поэтому ее и называют «черным ящиком». Пример: университет – «черный ящик». На входе – выпускники школ, на выходе – специалисты.
Как уже говорилось, результатом анализа системы является определение ее состава. Если описание системы ограничить перечислением ее частей, то мы получим модель состава. Пример: система «Университет» и ее подсистемы со своим составом. Такой модели недостаточно, но она дает более подробное представление об университете, чем модель «черного ящика».
Также называют структурной схемой. На этой структурной схеме отображается состав системы и ее внутренние связи. Для отображения структурной схемы используются графы.
Иерархическая структура, граф которой называется деревом. Дерево – ориентированный граф, хотя стрелки не всегда рисуются. Каждая вершина может быть связана с одной вершиной верхнего уровня (исходной) и множеством вершин нижнего (порожденными). Единственная вершина самого верхнего уровня называется корнем дерева. Вершины нижнего уровня, у которых нет порожденных вершин – листьями дерева. Дерево является связным графом. Это значит, что между двумя любыми вершинам имеется хотя бы один путь, связывающий их между собой. В дереве отсутствуют петли – замкнутые траектории связей.
Структура файловой системы внешней памяти является иерархической. Вершины графа – папки и файлы. Дуги отражают отношения вхождения одних вершин в другие. Папка самого верхнего уровня называется корнем дерева. Конечные вершины (листья) – это файлы и пустые папки.
3. Закрепление материла – 5 мин.
Цель этапа: проверить усвоение учащимися материала по изученной теме.
Фронтальный опрос учащихся по изученной теме.
1) Что такое система? Примеры
2) Что такое структура системы?
3) Что такое подсистема?
4) Какие существуют типы системы?
5) Что такое граф? Из чего он состоит?
6) Какой граф называется ориентированным? Какой неориентированным?
4. Подведение итогов – 3 мин.
Цель этапа: развитие творчества и интереса к предмету.
1. Выучить конспект.
2. Читать параграфы 2, 3. Ответить на вопросы.