Моделирование как средство активизации познавательной деятельности учащихся на уроках информатик

--PAGE_BREAK--Глава I. Теоретические основы активизации познавательной деятельности учащихся 1.1. Деятельность – основа развития личности


Важной проблемой, определяющей сущность формирования личности, является деятельность, ее место в общественной жизни, ее влияние на развитие новых поколений. Проблема деятельности – это предмет изучения всех наук о человеческом обществе. Это – важнейшая основа развития человека, становление его как личности. «Деятельность – важнейшая форма проявления жизни человека, его активного отношения к окружающей действительности…»

Потенциальные возможности деятельности для развития человека исключительно велики. Они шире, богаче, чем любые ее проявления. Богатство деятельности, как утверждают философы, неисчерпаемо. Его невозможно исчерпать никакой программой, никаким специальным конструированием.

Переходя к вопросу о роли деятельности в развитии школьника, следует выяснить, в какой деятельности происходит наиболее интенсивное его развитие как личности. Генетически более ранней формой развития ребенка является игра, затем учение, а затем уже труд. Для каждого возраста выделяется ведущая деятельность, в дошкольном – приоритет отдается игре, в школьном – учению. Но существуют и другие мнения.

В ряде своих работ крупнейший психолог Б.Г. Ананьев высказывал мысль о том, что труд является не только ранней формой развития человека в филогенезе, но и самой необходимостью в онтогенезе. Не умаляя значения игры в развитии ребенка (и не только ребенка, но и взрослого), он утверждает, что реальная жизнь уже маленького ребенка осуществляется не посредством игры, а в трудовых действиях, пусть даже элементарных. С того времени, когда перестают кормить ребенка с ложечки (по настоянию самого же ребенка – «Я сам!»), ни одна потребность малыша практически не удовлетворяется без трудовой деятельности. Все действия самообслуживания: кормление, одевание, уход за собой, за своей комнатой, участие в труде взрослых – составляют важные стороны его повседневной жизни. Ущербом для личности, для развития ребенка является выполнение за него трудовых действий взрослыми, и никакая игра не выполнит этого необходимого фактора для развития его личности. В сенсомоторных действиях, в нервно-психическом и физическом напряжении, в трудовых процессах вырабатывается система навыков и умений, которые лежат в основе трудоспособности – свойстве человека как субъекта труда.

Труд не только  более ранняя и главная основа жизни людей и общества, но и основной фактор развития личности в онтогенезе. Его роль как ведущей деятельности во все периоды жизни человека непреходяща. При этом следует помнить, что развитие личности ребенка требует организации самых различных видов деятельности, способных всесторонне охватить своим влиянием развитие личности. Каждая деятельность для этого несет в себе объективно богатые возможности. Игра, учение, труд, общественная, художественная, спортивная и другие виды деятельности не заменяют одна другую. Каждая из них имеет неисчерпаемое богатство для развития личности подрастающего человека. Но в этом многообразии имеется и единство, что характеризует деятельность как сложный социально-психологический феномен.

В определении А.Н. Леонтьева человеческая жизнь представляет систему «сменяющие друг друга деятельности». В  психологии деятельность рассматривается как процесс, позволяющий осуществить «…взаимопереходы между полюсами субъект-объект». Учебная деятельность может быть определена через мотивацию данного процесса (овладение определенной социально-значимой системой знаний, умений и навыков) и как деятельность в определенный временной интервал жизни человека.

В настоящее время известны различные подходы к определению деятельности, которые можно разделить на три типа: функциональный, системно-структурный и операционный. А.Н. Леонтьев предлагает взаимосвязь предметного содержания деятельности и психологического отражения как определенную структуру, которую можно назвать функциональной. Он говорит, что «…всякая деятельность имеет кольцевую структуру: исходная афферентация ®аффекторные процессы, реализующие контакты с предметной сферой ®коррекция и обогащение с помощью обратных связей исходного афферентного образа». Кибернетика также выделяет функциональную структуру деятельности и действия. Итак, понимание объекта управления на уровне функциональной системы, позволяет представить учебную деятельность как структуру, включающую фиксирование имеющейся информации о предмете, процессе, процесс нового контакта афферентных нервных волокон с предметной средой, переработку полученной информации, коррекцию и обогащение информации о предмете, процессе, то есть перевод на новую ступеньку знаний о данном предмете.

Для управления деятельностью недостаточно знать, что такое деятельность с позиции ее функционирования как процесса. Здесь целесообразно использовать системно-структурный анализ для выявления структуры деятельности как системы. Такой подход А.Н. Леонтьев называет общим строением деятельности. Эта структура может быть представлена следующим образом: человеческая жизнь (в ее высших, опосредованных психическим отражением проявлениях) ®отдельные деятельности (по критерию побуждающих их мотивов) ®действия (процессы, подчиняющиеся сознательным целям) ®операции (которые непосредственно зависят от условий достижения конкретной цели). В настоящее время такой подход в понимании структуры деятельности реализован в исследованиях А.Н. Леонтьева, П.Я. Гальперина, Н.Ф. Талызиной, Ю.К. Бабанского, К.К.Платонова, Б.Ф. Ломова, А.Л. Журавлева, А.Ф. Эсаулова и других.

И, наконец, еще один подход к определению структуры деятельности: операционный состав учебной деятельности. Данный подход позволяет выделить типы операций или части действия: «В каждом человеческом действии, — пишет П.Я.Гальперин, — есть ориентировочная, исполнительная и контролирующая часть». И.С.Якиманская выдвигает исполнительские и планирующие действия. В.М. Глушков в каждом действии выделяет функциональные части: ориентировка, планирование, исполнение, контроль.

Для управления учебной деятельностью необходимо использование в единстве выделенных подходов в рассмотрении структуры деятельности. Раскрытие функциональной структуры позволяет определить механизм процесса усвоения знаний, умений и навыков. На основе построенной модели механизма процесса усвоения (как внутренней деятельности) и реализации системно-структурного подхода к анализу деятельности появляется возможность определения последовательности действий конкретной деятельности. Найденная структура через последовательность определенных действий представляет собой раскрытие в единстве внутренней и внешней деятельности. Реализация операционного подхода к определению деятельности позволяет четко выделить совокупность операций для реализации какой-либо конкретной деятельности.

Учебная деятельность заключается в описании наблюдаемого, в поиске ответа на поставленный вопрос и объяснение наблюдаемых фактов, а также в исполнении намеченного плана. Различные виды деятельности описываются соответствующими моделями. Нам представляются возможным выделить следующие модели учебной деятельности: описание, эвристика, деятельность по предписанию (эвристическому и алгоритмическому), деятельность по алгоритму. Каждая из названных моделей позволяет описать структуру учебной деятельности на различных уровнях учебного познания. Выделенная последовательность видов моделей представляет переход от более низкого уровня описания деятельности к более высокому.

Познание любого процесса (явления или предмета) начинается с описания наблюдаемого. На основе описания отыскиваются первоначальная структура деятельности (эвристика), которая становится основой создания предписания. Полученное предписание, как правило, не достаточно детерминирует процесс познания. Алгоритм можно рассматривать как более познанную структуру деятельности. В процессе обучения информатике используются все виды моделей деятельности: описание, эвристика, предписание и алгоритм. В процессе формирования у учащихся познавательных обобщенных умений и навыков дидактика использует алгоритмические предписания. Процесс усвоения знаний, умений и навыков предполагает организацию самостоятельной познавательной деятельности учащихся, которая обеспечивает осознание структуры процесса учебного познания. На начальном этапе организации самостоятельной деятельности ведущая роль принадлежит учителю: под его руководством происходит целенаправленное формирование умения самостоятельно выполнять определенные виды познавательной деятельности. И только при условии сформированности первоначальных познавательных умений возможен переход к формированию более сложных умений. При этом управление процессом познания происходит на новом, более высоком уровне: на уровне осуществления самоконтроля, самоорганизации познавательной деятельности. При этом ученик осознает структуру деятельности, контролирует выполнение отдельных ее действий и операций.

    продолжение
--PAGE_BREAK--1.2.  Цели и задачи активизации познавательной деятельности
         Все способности человека, как это было отмечено выше, развиваются в процессе деятельности. Нет другого пути развития познавательных способностей учащихся, кроме организации их активной познавательной деятельности. Умелое применение приемов и методов, обеспечивающих высокую активность в учебном познании, является средством развития познавательных способностей обучаемых.

Развитие познавательных творческих способностей учащихся — цель деятельности учителя, а применение различных приемов  активизации является средством достижения цели. Понимание этого важно для работы учителя. Заботясь о развитии учащихся, необходимо чаще использовать активные методы обучения. Но одновременно необходимо отдавать себе отчет в том, являются ли используемые приемы и методы оптимальными,  отвечающими имеющемуся развитию учащихся и задаче дальнейшего совершенствования их познавательных умений.

Применяя те или иные методы и приемы активизации, необходимо всегда учитывать имеющийся уровень развития познавательных способностей учащихся. Сложные познавательные задачи  можно предъявлять лишь ученикам, обладающим высоким уровнем развития познавательных способностей. Задачи, не соотнесенные с уровнем развития познавательных сил учащегося, превышающие возможности ученика, предъявляющие к нему требования, значительно опережающие уровень имеющегося у него развития, не могут сыграть положительную роль в обучении. Они подрывают у ученика веру в свои силы и способности.

Система работы учителя по активизации учебной деятельности школьников должна строиться с учетом планомерного постепенного и целенаправленного достижения желаемой цели — развитие познавательных творческих способностей учащихся.

Любая деятельность человека (не только познавательная) складывается из отдельных действий, а сами действия можно разложить на отдельные операции.

Учащийся в процессе познавательной деятельности совершает отдельные  действия: слушает объяснение учителя, читает учебник и дополнительную литературу, решает задачи, выполняет экспериментальные задания и т.д. Каждое из указанных действий можно разложить на отдельные психические процессы: ощущение, восприятие, представление, мышление, память, воображение и т.д.

Среди всех познавательных психических процессов ведущим является мышление. Действительно, мышление сопутствует всем другим познавательным процессам и часто определяет их характер и качество. Очевидна, например, связь между мышлением и памятью. Память тем полнее и лучше удерживает существенные свойства предметов и связь между ними, чем глубже они осмыслены в процессе изучения. Но мышление влияет и на все другие познавательные процессы. Следовательно, активизировать познавательную деятельность учащихся это значит, прежде всего, активизировать их мышление.

Кроме того, развивать познавательные способности учащихся — это, значит, формировать у них мотивы учения. Учащиеся должны не только научиться решать познавательные задачи, у них нужно развить желание решать эти задачи. Задача формирования у учащихся мотивов учения неразрывно связана с задачей развития мышления и является предпосылкой ее решения. Действительно, как и всякая другая деятельность, мышление вызывается потребностями. Поэтому, не воспитывая, не пробуждая познавательных потребностей у учащихся, невозможно развить и их мышление.

Итак, используемые учителем приемы и методы познавательной деятельности учащихся в обучении должны предусматривать постепенное, целенаправленное и планомерное развитие их мышления и одновременное формирование у них мотивов учения.


Развитие мышления учащихся
Для системы работы учителя по активизации познавательной деятельности учащихся в обучении очень важно иметь в виду, что в мыслительной деятельности можно выделить три уровня: уровень понимания, уровень логического мышления и уровень творческого мышления.

Понимание.Понимание — это аналитико-синтетическая деятельность, направленная на усвоение готовой информации, сообщаемой книгой или учителем.

В ходе изложения нового материала учитель не только сообщает новые факты, но и  строит теоретические доказательства, выводит новые следствия. Его изложение может включать абстрагирование, обобщение, сравнение, классификацию, определение и т.д. Все мыслительные операции (анализ, синтез, абстракция, обобщение); приемы умственной деятельности (сравнение, классификация, определение); приемы логических доказательств в ходе объяснения материала учитель выполняет сам.

Перед учащимися стоит более простая задача: проследить за ходом и результатами проводимого учителем анализа, синтеза, обобщения, сравнения и т.д., проследить за логичностью, непротиворечивостью, доказательностью вывода. Все это требует от учащихся определенных умственных усилий, определенной аналитико-синтетической деятельности.

Умственная активность нужна также и при изучении текста. Необходимо выделить главную мысль параграфа, проследить за убедительностью ее обоснования, уяснить логику рассуждений, последовательность и этапы вывода формулы, соотнести конкретные примеры и факты с доказываемым положением и т.д. Так как объяснение учителя бывает обычно рассчитано на уровень конкретного класса, а в учебнике этого сделать невозможно, то, как правило, усвоение текста учебника требует от учащихся больших усилий, чем усвоение объяснения учителя.

Глубокое понимание учащимися сообщаемого материала есть условие усвоения ими знаний и одновременно школа развития их мышления, их познавательных способностей. Именно в процессе понимания ученик усваивает опыт проведения логических рассуждений, анализа, синтеза, абстракции и обобщения, опыт выполнения различных умственных действий (сравнения, противопоставления, сопоставления, классификации, определения и т.д.). Повторяя рассуждения учителя и учебника, подражая им, ученик осваивает приемы мыслительной деятельности. Поэтому глубокое понимание материала учащимися является предпосылкой самостоятельного решения ими познавательных задач, является первой ступенью их познавательной активности.

Система работы по активизации познавательной деятельности, прежде всего, должна включать в себя систему приемов, направляющих мыслительную деятельность учащихся в процесс восприятия ими материала, излагаемого учителем или в книге. Необходимо также иметь четкое представление о том, какие приемы объяснения материала обеспечивают наиболее глубокое усвоение и способствуют всестороннему развитию мышления учащихся. Очевидно, выбор приемов объяснения определяются уровнем развития учащихся и характером излагаемого материала.

Логическое мышление
.Под логическим мышлением понимается процесс самостоятельного решения познавательных задач.

На этом уровне познавательной деятельности учащиеся должны уметь самостоятельно анализировать изучаемые объекты, сравнивать их свойства, строить обобщенные выводы, выполнять классификацию, доказательства, объяснения, выводить формулы, анализировать их, выявлять экспериментальные зависимости и т.д. Поэтому учитель, организуя, мыслительную деятельность учащихся на данном уровне, должен подбирать учащимся такие задания, которые предусматривали бы выполнение одного из указанных умственных действий или их различную совокупность. Чем больше самостоятельных действий должны совершить учащиеся при выполнении задания, тем оно сложнее.

Чтобы обучение в максимальной степени способствовало развитию учащихся, предлагаемые учителем задания должны несколько опережать их уровень развития.

Как понимание, так и логическое мышление представляют собой аналитико-синтетическую деятельность, однако между ними есть существенные различия по их источнику, дидактической функции и субъективному переживанию.

В процессе мышления ученик самостоятельно приходит к новым выводам. В процессе понимания он уясняет смысл и непротиворечивость вывода, сделанного учителем. При понимании происходит осмысление и усвоение готового сообщения, при мышлении выводится новое знание. Понимание  субъективно представляется иначе, чем логическое мышление. Суть понимания — в узнавании, осознании, уяснении и фиксации в сознании чего-то нового в том, что воспринимается, усваивается. Различие между мышлением и пониманием огромно. Ученику гораздо легче проследить за логичностью вывода, его доказательностью, чем получить этот вывод на основе собственной аналитико-синтетической деятельности.

Творческое мышление
.Согласно современным воззрениям процесс научного творчества совершается в три этапа.

I этапхарактеризуется возникновением (в ходе познания или практической деятельности) проблемной ситуации, первоначальным анализом ее и формулировкой проблемы.

II этаптворческого процесса — это поиск пути решения проблемы. Этот поиск совершается в ходе детального анализа проблемы на основе имеющихся знаний. В случае необходимости знания об изучаемом объекте исследования можно пополнить, изучая соответствующую литературу или выполняя необходимые экспериментальные исследования.

Часто принцип решения находят чисто логически, строго доказательно. Иногда объект исследования познан недостаточно, а знания о нем не только неполны, но и противоречивы. В этом случае доказательно вывести принцип решения возникшей проблемы не удается. На помощь приходит интуиция.

III этаптворческого познания  — противоречие найдено (или угадано), этап принципа решения проблемы и его проверка. На этом этапе принцип решения реализуется в виде отдельных результатов творчества: решение новой задачи, обоснований и разработка конструкций, теорий и т.д. Полученные результаты проверяют экспериментально, согласуют с другими теоретическими данными и т.д.

Рассмотренная структура творческой деятельности позволяет выделить существенные черты творческого мышления. Для творческого мышления характерны не только развитость логического мышления, обширность знаний, но и гибкость, критическое мышление, быстрота актуализации нужных знаний, способность к высказыванию интуитивных суждений, решению задач в условиях полной детерминированности.

Выделенные три условия мыслительной деятельности могут быть положены в основу системы работы учителя по активизации познавательной деятельности учащихся.

Исходным моментом в этой работе должно быть обеспечение глубокого понимания учащимися учебного материала, излагаемого учителем или в книге (I уровень). Лишь на фоне систематической работы, обеспечивающей глубокое понимание учащимися материала, могут применяться различные приемы и задания, требующие от учащихся самостоятельного решения познавательных задач урока на II и III уровнях познавательной активности (т.е. на основе логического или творческого мышления).

    продолжение
--PAGE_BREAK-- Формирование мотивов учения
Мотивы, побуждающие к приобретению знаний, могут быть различными. К ним относятся, прежде всего, широкие социальные мотивы: необходимо хорошо учиться, чтобы в будущем овладеть желаемой специальностью, чувство долга, ответственность перед коллективом и т.д. Однако, как показывают исследования, среди всех мотивов обучения самым действенным является интерес к предмету. Интерес к предмету осознается учащимися раньше, чем другие мотивы учения, им они чаще руководствуются в своей деятельности, он для них более значим, и поэтому является действенным, реальным мотивом учения. Из этого, конечно, не следует, что обучать школьников нужно лишь тому, что им интересно. Познание – труд, требующий большого напряжения. Поэтому необходимо воспитывать у учащихся силу воли, умение преодолевать трудности, прививать им ответственное отношение к своим обязанностям. Но одновременно нужно стремиться облегчить им процесс познания, делая его привлекательным.

Под познавательным интересом к предмету понимается избирательная направленность психических процессов человека на объекты и явления окружающего мира, при которой наблюдается стремление личности заниматься именно данной областью. Интерес – мощный побудитель активности личности, под его влиянием все психические процессы протекают особенно интенсивно и напряженно, а деятельность становиться увлекательной и продуктивной. В формировании познавательного интереса школьников можно выделить несколько этапов. Первоначально он появляется в виде любопытства – естественной реакции человека на все неожиданное, интригующее. Любопытство, вызванное неожиданным результатом опыта, интересным фактом, приковывает внимание учащегося к материалу данного урока, но не переносится на другие уроки. Это неустойчивый, ситуативный интерес.

Более высокой стадией интереса является любознательность, когда учащийся проявляет желание глубже разобраться, понять изучаемое явление. В этом случае ученик обычно активен на уроках, задает учителю вопросы, участвует в обсуждении результатов демонстраций, приводит свои примеры, читает дополнительную литературу, самостоятельно создает программыи т.д.

Однако любознательность ученика обычно не распространяется на изучение всего предмета. Материал другой темы, раздела может оказаться для него скучным и интерес к предмету пропадает. Поэтому задача состоит в том, чтобы поддерживать любознательность и стремиться сформировать у учащихся устойчивый интерес к предмету, при котором ученик понимает структуру, логику курса, используемые в нем методы поиска и доказательства новых знаний, в учебе его захватывает сам процесс постижения новых знаний, а самостоятельное решение проблем, нестандартных задач доставляет удовольствие.

Как все психические свойства личности, интерес зарождается и развивается в процессе деятельности. Поскольку познавательный интерес выражается в стремлении глубоко изучить данный предмет, вникнуть в сущность познаваемого, то развитие и становление интереса наблюдается в условиях развивающего обучения. Опыт самостоятельной деятельности способствует тому, чтобы любопытство и первоначальная любознательность переросли в устойчивую черту личности – познавательный интерес.

Очень большое влияние на формирование интересов школьников оказывают формы организации учебной деятельности. Четкая постановка познавательных задач урока, использование в учебном процессе разнообразных самостоятельных работ, творческих заданий и т.д. – все это является мощным средством развития познавательного интереса. Учащиеся при такой организации учебного процесса переживают целый ряд положительных эмоций, которые способствуют поддержанию и развитию их интереса к предмету.

Одним из средств пробуждения и поддержания познавательного интереса является создание в ходе обучения проблемных ситуаций, и развертывание на их основе активной поисковой деятельности учащихся.

При создании проблемных ситуаций учитель противопоставляет новые факты и наблюдения сложившейся системе знаний и делает это в острой, противоречивой  форме. Вскрывающиеся противоречия служат сильным побудительным мотивом учебной деятельности. Они порождают стремление познать суть, раскрыть противоречие. В этом случае активная поисковая деятельность учащихся поддерживается непосредственным, глубоким, внутренним интересом.

Важным условием развития интереса к предмету являются отношения между учащимися и учителем, которые складываются в процессе обучения. Воспитание познавательного интереса к предмету у школьников во многом зависят и от личности учителя.

Какими же качествами должен обладать учитель, чтобы его отношения с учащимися содействовали появлению и проявлению интереса к предмету? Как показывают исследования, ими, прежде всего, являются:

1)           Эрудиция учителя, умение предъявлять к ученикам необходимые требования и последовательно усложнять познавательные задачи. Такие учителя обеспечивают в классе интеллектуальный настрой, приобщают учащихся к радости познания;

2)           Увлеченность предметом и любовь к работе, умение побуждать учащихся к поиску различных решений познавательных задач;

3)           Доброжелательное отношение к учащимся, создающее атмосферу полного доверия, участливости. Все это располагает к тому, что можно спокойно подумать, найти причину ошибки, порадоваться своему успеху и успеху товарища и т.д.;

4)           Педагогический оптимизм – вера в ученика, в его познавательные силы, умение своевременно увидеть и поддержать слабые, едва заметные ростки познавательного интереса и тем самым побуждать желание узнавать, учиться.

Учитель может не обладать всеми указанными достоинствами (хотя должен к этому стремиться). Но если учитель в совершенстве владеет хотя бы одним из этих качеств, то он часто добивается значительных успехов в обучении и развитии учащихся.

Сниженный уровень требований к познавательной деятельности учащихся, формальный подход учителя к своей работе, раздражительность учителя ведет к потере у учащихся интереса к предмету, к конфликту с учителем, разрушению взаимного понимания между учителем и учащимися.

Правильный стиль отношений с учащимися – основа успеха педагогической деятельности.

Итак, формирование познавательного интереса школьников к предмету – сложный процесс, предполагающий использование различных приемов в системе средств развивающего обучения и правильного стиля отношений между учителем и учащимися.
1.3. Понятие модели и моделирования. Этапы моделирования

         Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многообразны и сложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности и поэтому многократно более простой, чем эта реальность, и исследование вначале этой модели. Кроме того, в реальном времени оригинал может уже не существовать. На основании известных фактов методом гипотез и аналогий можно построить модель событий или природных катаклизмов далекого прошлого (теории вымирания динозавров или гибели Атлантиды, теоретическая модель “ядерной войны” и т.д.).


Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

Моделирование – построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

В моделировании есть два  разных пути. Модель может быть похожей копией объекта, выполненной их другого материала, в другом масштабе, с отсутствием ряда деталей (игрушечный кораблик, домик их кубиков, макеты исторических памятников и т.д.). Модель может, однако, отображать реальность более абстрактно-словесным описанием в свободной форме, описанием, формализованным по каким-либо правилам.                                           Моделирование занимает центральное место в исследовании объекта, процесса, явления. Оно позволяет обоснованно принимать решение: как совершенствовать объекты, (процессы), надо ли создавать новые, как изменять процессы управления и, в конечном итоге, — как менять окружающий мир в лучшую сторону.

Прежде чем браться за какую-либо работу, нужно четко представить себе отправной и конечный пункты деятельности, а также примерные ее этапы. То же можно сказать и о моделировании.

Прототип (объект, процесс)       Моделирование         Принятие решения

Отправной пункт здесь – прототип. Им может быть существующий или проектируемый объект либо процесс.Конечный этап – принятие решения. На этом этапе мы либо создаем новый объект (процесс), модель которого мы исследовали, либо улучшаем существующий, либо получаем о нем дополнительную информацию.

Моделирование – творческий процесс. Заключить его в формальные рамки очень сложно. В наиболее общем виде его можно представить поэтапно.

I этап. Постановка задачи
Описание задачи Цель моделирования Анализ объекта
II этап. Разработка модели
Информационная модель Знаковая модель Компьютерная модель
III этап. Компьютерный эксперимент
План моделирования Технология моделирования
IV этап. Анализ результатов моделирования

Четвертый этап показывает, соответствуют ли полученные результаты цели или не соответствуют. В последнем случае, необходимо вернуться либо на второй, либо на третий этапы.
1.4.
Технология работы в информационных системах

       Решение практических задач из любой области деятельнос­ти человека требует большого количества данных. Квалифика­ция специалиста определяется двумя показателями: как много фактов он знает и насколько владеет правилами их использо­вания. Факты представляют собой данные и их комбинации, они могут быть упорядочены по различным признакам, опи­саны, названы именами и помещены в память компьютера в базу данных. Правило объединяет несколько фактов, позволяет установить зависимости между ними, а также виды этих зави­симостей. Правило может быть получено из теории научной дисциплины или сформулировано на основе профессиональ­ного опыта одного человека или группы людей. Правилапредставляют собой базу знаний и также могут храниться в компьютере в виде наборов данных и программ. И базы зна­ний, и базы данных служат для получения различных сведе­ний, которые затем используются для принятия решений в управлении, при постановке диагнозов, в обучении и в других видах человеческой деятельности.

Информационная система
— компьютерная программа, ис­пользующая данные и зависимости между ними для выдачи раз­личных сведений.

      Одно какое-либо данное не представляет особого интереса. Например, если называется чья-то фамилия и больше ничего об этом человеке не говорится, то такая информация бес­смысленна. Вот, если эта фамилия появляется в спи­ске с заголовком «Отличники нашего колледжа». Тогда, даже ес­ли человек лично не известен, он отмечается определенным свойством — хорошей учебой. Или представьте себе напеча­танный список ставок заработной платы, содержащий одни числа. Пока каждое число не будет стоять рядом с названием должности или фамилией работника, оно ничего не значит само по себе. Таким образом, только связанные между собой данные могут иметь смысл, быть информативными.

База данных — это организованная структура, предназначенная для хранения ин­формации.

В те годы, когда формировалось понятие баз данных, в них действи­тельно хранились только данные. Однако сегодня большинство систем управле­ния базами данных (СУБД) позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (то есть программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другими программно-аппаратными комплек­сами. Таким образом, мы можем говорить, что в современных базах данных хра­нятся отнюдь не только данные, но и информация.


         Например, рассмотрим базу данных круп­ного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, об их адресах, кре­дитной истории, состоянии расчетных счетов, финансовых операциях и т. д. Доступ к этой базе имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме дан­ных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкрет­ным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основа­нии которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирова­ние данных.

         С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отобра­жаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформ­ление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

         В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользо­вателю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс, основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В каче­стве такого учебного объекта мы выберем СУБД Microsoft

Access
, входящую в пакет Microsoft

Office
.
Свойства и объекты базы данных


         Поля базы данных не просто определяют структуру базы — они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft

Access
.

• Имя поля — определяет, как следует обращаться к данным этого поля при авто­матических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в ка­честве заголовков столбцов таблиц).

• Тип поля — определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

• Размер поля — определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

• Формат поля — определяет способ форматирования данных в ячейках, принад­лежащих полю.

• Маска ввода — определяет форму, в которой вводятся данные в поле (средство автоматизации ввода данных).

• Подпись — определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если под­пись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

• Значение по умолчанию — то значение, которое вводится в ячейки поля автома­тически (средство автоматизации ввода данных).

• Условие на значение — ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как пра­вило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

• Сообщение об ошибке — текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных (проверка ошибочности выпол­няется автоматически, если задано свойство Условие на значение).

• Обязательное поле — свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы;

• Пустые строки — свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свой­ства Обязательное поле отличается тем, что относитсянеко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

• Индексированное поле — если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значения в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

         Поскольку в раз­ных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных. Данные список свойств полей относится в основном к полям текстового типа.

Основные типы объектов рассмотрим на примере СУБД MicrosoftAccess.

Таблицы. Это основные объекты любой базы данных. Во-пер­вых, в таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во-вторых, таблицы хра­нят и структуру базы (поля, их типы и свойства).

Запросы. Эти объекты служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции, как отбор данных, их сортировку и фильтрацию. С помощью запросов можно выпол­нять преобразование данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнение таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

Из соображений безопасности, чем меньше доступа к базовым таблицам имеют конечные пользователи, тем лучше. Во-первых, снижается риск того, что неуме­лыми действиями они повредят данные в таблицах. Во-вторых, предоставив раз­ным пользователям разные запросы, можно эффективно разграничить их доступ к данным в строгом соответствии с кругом персональных обязанностей. В банках, например, одни сотрудники имеют доступ к таблицам данных о клиентах, другие к их расчетным счетам, третьи — к таблицам активов банка. Если и есть специаль­ные службы, имеющие доступ ко всем информационным ресурсам банка (с целью контроля и анализа), то они лишены средств для внесения изменений — все сделано так, чтобы один человек не мог совершить фиктивную операцию, независимо от того, какую должность он занимает. В базе данных, имеющей правильно организо­ванную структуру, для совершения противоправных действий необходим сговор нескольких участников, а такие действия пресекаются не программными, а традиционными средствами обеспечения безопасности.

         Особенность состоит в том, что они черпают данные из базовых таблиц и создают на их основе временную результирующую таблицу. Когда  на основании запроса мы получаем результирующую таблицу, то имеем дело с электронной таб­лицей — это только образ отобранных полей и записей. Разумеется, работа с «образом» происходит гораздо быстрее и эффек­тивнее — это еще одно основание для того, чтобы широко использовать запросы.

Формы. Средства для ввода данных. Смысл – предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему заполнять положено. С помощью форм данные можно не только вводить, но и отображать. При выводе данных с помощью форм можно применять специальные средства оформления.

Отчёты. По своим свойствам и структуре отчёты во многом похожи на формы, но предназначены только для вывода данных, причём для вывода не на экран, а на принтер. В связи с этим отчёты отличаются тем, что в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.

Страницы. Сам по себе этот объект не является базой данных, но содержит компоненты, через которые осуществляется связь переданной Web-страницы с базой данных, остающейся на сервере. Пользуясь этими компонентами, посетитель Web
-узла может просматривать записи базы в полях страницы доступа. Таким образом, страницы доступа к данным осуществляют интерфейс между клиентом, сервером и базой данных, размещённой на сервере.

Макросы и модули. Эти категории объектов предназначены как для автоматизации повторяющихся операций при работе с системой управления базами данных.

                Таким образом, База данных является важнейшей составной частью информационных систем, которые предназначены для хранения и обработки информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги. Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность для создания и широкого использования автоматизированных информационных систем. Разрабатываются информационные системы для обслуживания различных систем деятельности, системы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Современные информационные системы основаны на концепции интеграции данных, характеризующих большими объектами хранимых данных, сложной  организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Для управления этими данными и обеспечения эффективности доступа к ним были созданы системы управления данными.

         Таким образом, СУБД называют программную систему, предназначенную для создания ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.

         Приведенная для примера база данных «Записная книжка» разработана в программе MicrosoftAccess, которая является одной из самых популярных среди настольных программных систем управления базами данных. Среди причин такой популярности следует отметить:

-         высокую степень универсальности и продуманности интерфейса, который рассчитан на работу с пользователями самой различной квалификации. В частности, реализована система управления объектами базы данных, позволяющая гибко и оперативно переходить из режима конструктора в режим их непосредственной эксплуатации;

-         глубоко развитые возможности интеграции с другими программными продуктами, входящими в состав MicrosoftOffice.    продолжение
--PAGE_BREAK--