Modelis yra toks materialus arba mintyse vaizduojamas objektas, kuris tyrimo procese pakeičia pradinį objektą, išlaikydamas kai kurias jam būdingas savybes, kurios yra svarbios šiam tyrimui. Šiuo atveju objektas suprantamas kaip bet koks materialus objektas, procesas, reiškinys.
Pagrindinis modeliavimo bruožas yra tai, kad tai netiesioginio pažinimo metodas, pasitelkiant proxy objektus. Modelis veikia kaip tam tikras žinių įrankis, kurį tyrėjas deda tarp savęs ir objekto ir kurio pagalba tyrinėja jį dominantį objektą. Būtent ši modeliavimo metodo savybė lemia konkrečias abstrakcijų, analogijų, hipotezių ir kitų kategorijų bei pažinimo metodų vartojimo formas.
Modeliavimo metodo naudojimo poreikį lemia tai, kad daugelio objektų (arba su šiais objektais susijusių problemų) tiesiogiai ištirti arba neįmanoma, arba iš viso nėra, arba šis tyrimas reikalauja daug laiko ir pinigų.
Modeliavimo procesą sudaro trys elementai:
1) dalykas (tyrėjas),
2) tyrimo objektas,
3) modelis, kuris tarpininkauja pažįstančio subjekto ir pažinamo objekto santykiams.
Modelio paskirtis ir funkcijos
Paskirtis ir funkcijos modeliai itin platus. Modelis, dauginasi objektas, gali būti pastatytas šiais tikslais:
pasiekti grynai praktinių rezultatų, pavyzdžiui, nustatyti funkcinius ryšius tarp įvesties ir išvesties objektas specifinėms valdymo problemoms spręsti, protezams kurti (dirbtinė širdis, rankos ir kt.);
paruoštų žinių mokymas, demonstravimas ir palengvinimas įsisavinti;
Atkuriami tyrimai objektas, kuris kelia didžiausią susidomėjimą.
Tokiu atveju modelis gali būti naudojamas:
tobulinti arba kurti proceso teoriją, būdami tam tikra išankstine teorija;
elgesio prognozės objektas, būdamas jo pavaduotojas;
pakeičiant kompleksą sistemos Pavyzdžiui, diferencialinės lygtys yra paprastesnės sistema tam tikromis sąlygomis priimtinu tikslumu;
taupyti laiką ir pinigus;
eksperimentinių ir teorinių rezultatų interpretavimas eksperimentą pakeičiant į objektas eksperimentuoti modeliai naudojant AVM arba kompiuterį.
Čia yra kriterijų funkcija modeliai, kuris susideda iš to, kad su jo pagalba galima patikrinti žinių apie originalą teisingumą, nes modelis leidžia kompaktiškai ir tarpusavyje susietai (sistemiškai) pateikti sukauptas žinias ir palyginti jas su originaliomis.
2. Modeliavimo samprata. Pagrindiniai modeliavimo principai.
Modeliavimas- kai kurių savybių atkūrimas objektas ant kitos materialinės ar psichinės objektas, specialiai sukurta jų studijoms . Šiame apibrėžime modeliavimas iš esmės taip pat yra vienas iš bendrųjų apibrėžimų modeliai.
Pirmiausia reikia pabrėžti, kad tiriamasis, tiriamasis objektas ir modelis.
Modeliavimo procesas yra perėjimo iš tikrosios srities į virtualiąją (modelio) procesas formalizavimo būdu, tada modelis tiriamas (tinkamas modeliavimas) ir galiausiai rezultatai interpretuojami kaip atvirkštinis perėjimas iš virtualios srities į tikroji. Šis kelias pakeičia tiesioginį objekto tyrimą realioje srityje, tai yra priekinį arba intuityvų problemos sprendimą. Taigi, paprasčiausiu atveju modeliavimo technologija apima 3 etapus:
formalizavimas;
modeliavimas;
interpretacija.
Modeliavimo naudą galima pasiekti tik tuo atveju, jei tenkinamos šios gana akivaizdžios sąlygos:
Modelis adekvačiai atspindi originalo savybes, esmines tyrimo tikslo požiūriu;
Modelis leidžia pašalinti problemas, būdingas atliekant realių objektų matavimus.
Eksperimentuojant su kompleksinės sistemos modeliu, galima gauti daugiau informacijos apie sistemos vidinius sąveikaujančius veiksnius nei manipuliuojant realia sistema dėl struktūrinių elementų kintamumo, modelio parametrų keitimo paprastumo ir kt.
MODELIAVIMO PRINCIPAI
Principas informacijos pakankamumas. Visiškai nesant informacijos apie tiriamą objektą, neįmanoma sukurti jo modelio. Jei informacija yra išsami, modeliavimas yra beprasmis. Turi būti tam tikras kritinis apriorinės informacijos apie objektą lygis (informacijos pakankamumo lygis), kurį pasiekus būtų galima sukurti tinkamą jo modelį.
Principas galimumas. Modelis turi užtikrinti užsibrėžto tikslo pasiekimą su tikimybe, kuri skiriasi nuo nulio ir per ribotą laiką. Paprastai nustatoma tam tikra slenkstinė tikimybės P 0 reikšmė ir priimtinas tikslo pasiekimo laiko limitas t 0. Modelis yra įmanomas, jei
P(t)≥ P 0 Ir t ≤ t 0 .
Principas pliuralizmas modeliai. Sukurtas modelis pirmiausia turi atspindėti tas modeliuojamos sistemos ar proceso savybes, kurios turi įtakos pasirinktam veiklos rodikliui. Atitinkamai, naudojant konkretų modelį, galima ištirti tik kai kuriuos tikrovės aspektus. Norint jį išsamiau ištirti, reikia kelių modelių, kurie leistų įvairiapusiškiau ir įvairaus detalumo laipsniu atspindėti nagrinėjamą objektą ar procesą.
Principas agregacija. Sudėtinga sistema paprastai gali būti pavaizduota kaip susidedanti iš posistemių (agregatų), kurių matematiniam aprašymui naudojamos standartinės matematinės schemos. Be to, šis principas leidžia lanksčiai perdaryti modelį, atsižvelgiant į tyrimo tikslus.
Principas parametrizavimas. Kai kuriais atvejais modeliuojama sistema gali turėti santykinai izoliuotas posistemes, kurioms būdingas tam tikras parametras (įskaitant vektorinį). Tokias posistemes modelyje galima pamatyti atitinkamais skaičiais, o ne aprašyti jų veikimo procesą. Jei reikia, šių dydžių priklausomybę nuo situacijos galima pateikti lentelės, grafiko arba analitinės išraiškos (formulės) pavidalu. Tai leidžia sumažinti modeliavimo apimtį ir trukmę. Tačiau reikia atsiminti, kad parametrų nustatymas sumažina modelio tinkamumą.
Modeliavimas – tai supančio pasaulio pažinimo metodas, kurį galima priskirti bendriesiems moksliniams metodams, naudojamiems tiek empiriniame, tiek teoriniame pažinimo lygmenyje. Konstruojant ir tiriant modelį gali būti naudojami beveik visi kiti pažinimo metodai.
Modelis (iš lot. modulis - matas, pavyzdys, norma) suprantamas kaip toks materialus arba mintyse vaizduojamas objektas, kuris pažinimo (studijos) procese pakeičia pradinį objektą, išsaugodamas kai kuriuos jam svarbius tipinius bruožus. studijuoti. Modelio kūrimo ir naudojimo procesas vadinamas modeliavimu.
Sisteminėje analizėje modeliavimas laikomas pagrindiniu mokslo žinių metodu, siejamu su informacijos apie tiriamus objektus gavimo ir fiksavimo metodų tobulinimu, taip pat su naujų žinių, pagrįstų modelių eksperimentais, įgijimu. Šiandien dauguma modelių kuriami naudojant kompiuterines technologijas ir kompiuterines technologijas, tokie modeliai kuriami naudojant programas arba patys gali veikti kaip programa.
Kurdamas modelį tyrėjas visada vadovaujasi užsibrėžtais tikslais, atsižvelgia tik į svarbiausius veiksnius jiems pasiekti. Todėl bet koks modelis nėra tapatus pirminiam objektui, todėl yra nepilnas, nes jį kurdamas tyrėjas atsižvelgė tik į svarbiausius jo požiūriu veiksnius.
Svarbiausias ir labiausiai paplitęs modelių tikslas yra jų taikymas tiriant ir prognozuojant sudėtingų procesų ir reiškinių elgseną. Reikia turėti omenyje, kad kai kurių objektų ir reiškinių iš viso negalima tiesiogiai tirti. Kita, ne mažiau svarbi modelių paskirtis – jie padeda nustatyti reikšmingiausius veiksnius, formuojančius tam tikras objekto savybes, kadangi pats modelis atspindi tik kai kurias pagrindines pirminio objekto charakteristikas, į kurias būtina atsižvelgti tiriant tam tikrą procesą ar reiškinį. Modelis leidžia išmokti tinkamai valdyti objektą išbandant įvairias valdymo parinktis. Tam naudoti tikrą objektą dažnai yra rizikinga arba tiesiog neįmanoma. Jei laikui bėgant keičiasi objekto savybės, ypač svarbi tampa užduotis numatyti tokio objekto būsenas, veikiant įvairiems veiksniams.
Modeliavimo tikslas nusako, kurie originalo aspektai turi atsispindėti modelyje. Skirtingi tikslai atitinka skirtingus to paties objekto modelius.
Modeliai gali būti kuriami mąstymo priemonėmis (abstraktūs modeliai) arba materialaus pasaulio priemonėmis (tikrieji modeliai). Tarp abstrakčių modelių ypatingą vietą užima kalbos modeliai. Daugeliu atvejų labai naudingos natūralios kalbos dviprasmiškumas, neapibrėžtumas gali trukdyti tam tikroms praktikoms. Tada sukuriamos tikslesnės (profesinės) kalbos, ištisa kalbų hierarchija, vis tikslesnė, baigianti idealiai formalizuota matematikos kalba.
Klausimas 1. Modeliavimas kompiuterių moksle yra:
1 atsakymas. realaus objekto pakeitimo modeliu, atspindinčiu esmines jo savybes, būtinas tikslui pasiekti, procesas
2 atsakymas. drabužių modelių kūrimo procesas mados salone
3 atsakymas. naujo, neformalaus problemos sprendimo paieškos procesas
4 atsakymas. realaus objekto pakeitimo kita medžiaga arba idealiu objektu, panašiu savo išvaizda
2 klausimas. Kurdami modelį turite:
1 atsakymas. pasirinkite visas esamas objekto savybes
2 atsakymas. apibūdinti visas esamas objekto savybes
3 atsakymas. pasirinkti tik tas objekto savybes, kurios yra būtinos sprendžiant problemą
4 atsakymas. apibūdinti objekto vietą ir struktūrą
3 klausimas. Informacinis objekto modelis vadinamas:
1 atsakymas. jo aprašymas naudojant matematines išraiškas ir formules
2 atsakymas. objekto piešimas
3 atsakymas. objekto modelis išoriškai panašus į objektą
4 atsakymas. gaublys
4 klausimas. Iš šių modelių nurodykite matematinį:
1 atsakymas. namo priėmimo aktas
2 atsakymas. trikampio ploto nustatymo formulė
3 atsakymas. receptas
4 atsakymas. TV gidas
5 klausimas. Kuris iš šių dokumentų atspindi informacinį mokyklos veiklos modelį:
1 atsakymas. mokyklos pastato ir kiemo planas
2 atsakymas. skambučių tvarkaraštis
3 atsakymas. tvarkaraštis
4 atsakymas. Mokyklos chartija
6 klausimas. Asmeninio kompiuterio operacinės sistemos failų struktūrą galima aiškiausiai apibūdinti taip:
1 atsakymas. lentelės modelis
2 atsakymas. grafinis modelis
3 atsakymas. matematinis modelis
4 atsakymas. hierarchinis modelis
7 klausimas. Kam reikalingas branduolinio sprogimo kompiuterinis modeliavimas:
1 atsakymas. gauti patikimų duomenų apie sprogimo poveikį žmonių sveikatai
2 atsakymas. aukštos temperatūros ir apšvitos poveikio gamtos objektams eksperimentiniam patikrinimui
3 atsakymas. sumažinti tyrimų išlaidas ir užtikrinti žmonių saugumą
4 atsakymas. atlikti realius tyrimus apie gamtoje vykstančius procesus sprogimo metu ir po sprogimo
8 klausimas. Nurodykite teisingą teiginį:
1 atsakymas. Statinis sistemos modelis apibūdina jos būseną, o dinaminis – jos elgesį.
2 atsakymas. dinaminis sistemos modelis apibūdina jos būseną, o statinis – elgesį
3 atsakymas. dinaminis sistemos modelis visada pateikiamas formulių arba grafikų pavidalu
4 atsakymas. statinis sistemos modelis visada pateikiamas formulių arba grafikų pavidalu
1. Formalizavimas yra
a. Perėjimas nuo neaiškių problemų, kylančių tikrovėje, prie formalių informacijos modelių. | ||
b. Esminės informacijos apie objektą išskyrimas. | ||
c. Perėjimo nuo prasmingo pasirinktų objekto ypatybių sąsajų aprašymo į aprašą naudojant tam tikrą kodavimo kalbą etapas. | ||
d. Realaus objekto pakeitimas ženklu arba ženklų rinkiniu. |
Architektai konkursui pateikė gyvenamųjų teritorijų plėtros projektų maketus maketų pavidalu. Kas yra prototipo modelis?
Pasirinkite vieną atsakymą.
a. Architekto idėja | ||
b. Tikras gyvenamasis rajonas | ||
c. Projekto brėžinys, anksčiau padarytas ant popieriaus. | ||
d. Projekto užsakovo architektams skirta užduotis. |
Pasirinkite vieną atsakymą.
a. originalaus objekto aprašymas naudojant matematines formules; | ||
b. originalaus objekto aprašymas natūralia arba formalia kalba; | ||
c. kitas objektas, neatspindintis pirminio objekto savybių ir savybių; | ||
d. matematikos kalba parašytų formulių rinkinys, apibūdinantis pirminio objekto elgesį. | ||
e. duomenų rinkinys lentelės pavidalu, kuriame yra informacija apie pradinio objekto kokybines ir kiekybines charakteristikas; |
Nustatyti modelių pavyzdžių ir jų įvairovės atitiktį pagal formalizavimo laipsnį. Kiekvienai pozicijai, nurodytai pirmame stulpelyje, suderinkite atitinkamą poziciją iš antrojo stulpelio.
|
Pasirinkite vieną atsakymą. Nurodykite teiginį FALSE. Pasirinkite vieną atsakymą.
Kas yra objekto informacinis modelis? Pasirinkite vieną atsakymą.
Grunto kelias eina paeiliui per gyvenvietes A, B, C ir D. Kelio ilgis tarp A ir B 80 km, tarp B ir C - 50 km, tarp C ir D - 10 km. Pasirinkite vieną atsakymą. Kas yra kompiuterinis informacijos modelis? Pasirinkite vieną atsakymą.
Kas vadinama imitaciniu modeliavimu? Pasirinkite vieną atsakymą.
Modelio tipo pasirinkimas priklauso nuo: Pasirinkite vieną atsakymą.
Informacinio modelio kūrimo tikslas yra: Pasirinkite vieną atsakymą.
Kompiuterinis eksperimentas susideda iš veiksmų sekos: Pasirinkite vieną atsakymą.
Pavyzdžiui elgesio modelius galima vadinti: Pasirinkite vieną atsakymą. Kasdien vykdomi skrydžiai tarp keturių oro uostų: SPALIO, BEREGO, RED ir SOSNOVO. Čia yra skrydžių tarp jų tvarkaraščio fragmentas:
Keliautojas oro uoste atsidūrė SPALIO MĖN. vidurnaktį (0:00). Nustatykite anksčiausią laiką, kada jis gali patekti į SOSNOVO oro uostą. Pasirinkite vieną atsakymą. Užduotys 1. Minimalaus tvoros ilgio nustatymas sodo sklype. Stačiakampio sodo sklypo plotas S. Kokie sklypo ilgio ir pločio matmenys bus minimalūs tvoros ilgis? Atlikite skaičiavimus. 2. Dėžutės klijavimas. Yra kvadratinis kartono lapas. Iš lapo kampuose išpjaunami keturi kvadratai, o dėžutė suklijuojama išilgai išpjovų šonų. Kokia turi būti iškirpto kvadrato pusė, kad dėžutė būtų maksimali? Kokio dydžio lapą reikia paimti, norint iš jo gauti didžiausio tūrio dėžę? 3. Treniruočių grafikas. Pradėjęs treniruotis sportininkas pirmą dieną nubėgo 10 km. Kiekvieną kitą dieną jis bėgo 10% daugiau nei ankstesnė. Sukurkite lentelę „Treniruočių tvarkaraštis“, kurioje yra šie stulpeliai:
Iš lentelės nustatykite: bendra rida 7 dienas; Po kiek dienų sportininkas nubėgs daugiau nei 20 km per dieną; Po kiek dienų bendra rida viršys 100 km. 4. Skęstančiojo gelbėjimas. Kokiu greičiu ir kokiu kampu reikia mesti ratą nuo gelbėjimo laivo borto iki skęstančiojo? Skaičiuodami atsižvelkite į šias sąlygas: pradinis greitis gali svyruoti iki 10 m/s; skęstančiojo atstumas iki laivo; smūgio tikslumas ∆=0,5 m; Metimo kampas gali būti neigiamas; laivo borto aukštis virš jūros lygio. 5. Vaisingumas ir mirtingumas. Apsvarstykite tam tikrą sistemą, kurioje individų skaičius populiacijoje priklauso tik nuo natūralaus gimimų ir mirčių. Maisto tokioje sistemoje užtenka visiems, ekologija nesutrikusi, gyvybei niekas negresia. 6 užduotis. Kazino klesti, nes savininkas visada turi tam tikrą pranašumą prieš žaidėją. Pavyzdžiui, vienoje ruletės versijoje ratas turi 38 skylutes: 36 yra sunumeruotos ir suskirstytos į juodą ir raudoną, o likusios dvi turi skaičius 0 ir 00 ir yra nudažytos žaliai. Žaidėjas, statantis ant raudonos arba juodos spalvos, tikimybė laimėti yra 18 iš 38, o pralaimėti – 20 iš 38. Jūs turite tam tikrą skaičių žetonų. Norite padvigubinti savo kapitalą. Jei ratas sustoja ties jūsų pasirinktu skaičiumi, jūsų kapitalas padidėja statymo suma, kitaip statymas atiteks kazino. Kokia taktika padės pasiekti teigiamą rezultatą? 7. Informacinis modelis "Cheminiai junginiai" Sukurti informacinį modelį „Cheminiai junginiai“. Į duomenų bazę įtraukite šiuos laukus: bendrinis pavadinimas, cheminis pavadinimas, cheminė formulė, taikymas. 8. Informacinis modelis „Mokyklos mokytojas“ Sudaryti informacinį modelį „Mokyklos mokytojas“, įtraukiant šiuos laukus: pavardė, vardas, tėvavardis, amžius, lytis, mokytojo darbo stažas, bendra patirtis, mokymo krūvis, vidutinis mėnesinis uždarbis, šeimos narių skaičius. Remdamiesi pradiniu duomenų modeliu, generuokite informacijos modelius: · „Jaunas mokytojas“ (pedagoginis stažas iki 5 metų, amžius iki 30 metų); · „Nusipelnęs mokytojas“ (daugiau nei 20 metų pedagoginė patirtis). Išsaugokite rezultatą diske M: aplankas "Computer_Informatika_07" Rezultatą patalpinkite SarWiki puslapyje Informatikos teoriniai pagrindai ir jos mokymo metodai skiltyje „Moksliniai informatikos pagrindai“. 9. Įsivaizduokite, kad Žemėje liks tik vienas gėlo vandens šaltinis – Baikalo ežeras. Kiek metų Baikalas aprūpins vandens viso pasaulio gyventojus 10. Yra žinomi tam tikros populiacijos metiniai gimstamumo ir mirtingumo rodikliai. Apskaičiuokite, kiek gali gyventi vienos kartos individai. 11. Vakcinos gamybai gamykloje planuojama auginti bakterijų kultūrą. Yra žinoma, kad jei bakterijų masė yra x g, tai per dieną ji padidės (a-bx)x g, kur koeficientai a ir b priklauso nuo bakterijų rūšies. Augalas kasdien surinks m g bakterijų vakcinų gamybos reikmėms. Norint sudaryti planą, svarbu žinoti, kaip kinta bakterijų masė po 1, 2, 3, ..., 30 dienų .. 12. Tolimesnei modelio analizei sukurti konkretaus asmens bioritmų modelį nuo nurodytos dabartinės datos (atskaitos dienos) mėnesiui į priekį. Remdamiesi individualių bioritmų analize, numatyti nepalankias dienas, parinkti palankias dienas įvairiai veiklai. 13. Nustatyti, kaip keisis balandžių populiacijos tankumas per ateinančius 5 metus, jei preliminariais stebėjimais buvo galima nustatyti, kad jos tankis yra 130 individų/ha. Per veisimosi sezoną (balandžiui kartą per metus) iš vienos kiaušinėlių sankabos vidutiniškai išgyvena 1,3 jauniklio. Balandžių mirtingumas yra pastovus, vidutiniškai per metus miršta 27% individų. Populiacijos tankiui padidėjus iki 300 individų/ha ir daugiau, mirtingumas siekia 50 proc. 14. Tam tikru atstumu nuo ginklo yra siena. Pabūklo pasvirimo kampas ir pradinis sviedinio greitis yra žinomi. Ar sviedinys atsitrenks į sieną? 15. Kylant į kalną automobilio variklis „užgeso“. Ar mašina sustos ant kalno ar riedės žemyn. |
4 laboratorija
informacinis modeliavimas
Teoriniai modeliavimo pagrindai
Modeliavimas yra pažinimo metodas, susidedantis iš modelių kūrimo ir tyrimo, t.y. objektų tyrimas statant ir tiriant modelius.
Modelis- tai tam tikras supaprastintas realaus objekto panašumas, atspindintis esminius tiriamo realaus objekto, reiškinio ar proceso požymius (savybes).
Modelis- tai toks materialus arba mintyse vaizduojamas objektas, kuris pakeičia originalų objektą jo tyrimo tikslais, išsaugodamas kai kurias tipines originalo savybes ir savybes, kurios yra svarbios šiam tyrimui.
Objektas yra tam tikra aplinkinio pasaulio dalis, kurią žmogus laiko visuma. Kiekvienas objektas turi pavadinimą ir turi parametrus, t.y. ženklai ar dydžiai, apibūdinantys bet kurią daikto savybę ir įgaunantys įvairias reikšmes.
Modelis turi būti sukurtas taip, kad jis kuo geriau atkartotų objekto savybes, kurias reikia ištirti pagal tikslą. Visais atžvilgiais modelis turėtų būti paprastesnis už objektą ir patogesnis studijuoti. Taigi tam pačiam objektui gali būti skirtingi modeliai, modelių klasės, atitinkančios skirtingus jo tyrimo tikslus.
Modeliavimo žingsniai:
1. Problemos išdėstymas: problemos aprašymas, modeliavimo tikslas, problemos įforminimas
2. Modelio kūrimas: informacinis modelis, kompiuterinis modelis
3. Kompiuterinis eksperimentas – eksperimento planas, tyrimas
4. Modeliavimo rezultatų analizė
Gerai pastatytas modelis, kaip taisyklė, yra labiau prieinamas tyrimams nei realus objektas (pvz., šalies ekonomika, saulės sistema ir pan.). Kita, ne mažiau svarbi modelio paskirtis – padeda nustatyti reikšmingiausius veiksnius, formuojančius tam tikras objekto savybes. Modelis taip pat leidžia išmokti valdyti objektą, o tai svarbu tais atvejais, kai eksperimentuoti su objektu yra nepatogu, sunku arba neįmanoma (pavyzdžiui, kai eksperimentas trunka ilgai arba kai yra rizika atnešti objektą į nepageidaujamą arba negrįžtamą būseną).
Taigi galime daryti išvadą, kad modelis yra būtinas norint:
- suprasti, kaip yra išdėstytas konkretus objektas – kokia jo sandara, pagrindinės savybės, vystymosi ir sąveikos su išoriniu pasauliu dėsniai;
- išmokti valdyti objektą ar procesą ir nustatyti geriausius valdymo metodus pagal nustatytus tikslus ir kriterijus (optimizavimas);
- numatyti tiesiogines ir netiesiogines nurodytų metodų ir poveikio formų įgyvendinimo pasekmes objektui, procesui.
Modeliavimo aspektai gali būti modeliavimo objekto išvaizda, struktūra, elgsena, taip pat įvairūs jų deriniai.
Objekto struktūra – tai jo elementų ir tarp jų egzistuojančių sąsajų visuma.
Objekto elgsena – tai jo išvaizdos ir struktūros pasikeitimas laikui bėgant dėl sąveikos su kitais objektais.
Objekto išvaizdos modeliavimas naudojamas:
Objekto identifikavimas (atpažinimas);
ilgalaikis vaizdo saugojimas.
Objektų struktūros modeliavimas naudojamas:
jo vizualinis vaizdas;
objekto savybių tyrimas;
reikšmingų santykių nustatymas;
· objekto stabilumo tyrimas.
Elgesio modeliavimas naudojamas:
· planavimas, prognozavimas;
Ryšių su kitais objektais užmezgimas;
Priežastinių ryšių nustatymas;
valdymas;
projektuojant techninius prietaisus ir kt.
Modeliavimo procese kiekvienas modeliavimo aspektas atskleidžiamas per savybių rinkinį.
Modeliai atspindi ne visas objekto savybes, o tik tas, kurios yra esminės modeliavimo tikslo požiūriu.
Kiekvienas modeliavimo aspektas pasižymi savo savybių rinkiniu:
išvaizda - funkcijų rinkinys;
struktūra – elementų sąrašas ir santykio tarp jų nuoroda;
elgesys – išvaizdos ir struktūros pasikeitimas laikui bėgant.
Kai kurios modeliavimo objekto savybės gali būti išreikštos kaip reikšmės, kurios turi skaitines reikšmes. Tokie dydžiai vadinami modelio parametrais.
Informacinis modelis gali būti laikomas nauju informacijos objektu, kuris, savo ruožtu, gali būti ir modeliavimo objektas.
Būtent formalizavimo dėka matematinė logika galėjo būti panaudota elektroniniuose kompiuteriuose, kurie veikia pagal jos dėsnius.
V. Pekelis
Visas žmogaus gyvenimas nuolat susiduria su ūmiomis ir skirtingomis užduotimis bei problemomis. Tokių problemų, sunkumų, netikėtumų atsiradimas reiškia, kad mus supančioje tikrovėje yra daug nežinomo, paslėpto. Todėl reikalingas vis platesnis pasaulio pažinimas, vis naujų procesų atradimas jame, žmonių ir daiktų santykis.
Mokinio intelektualinio tobulėjimo sėkmė daugiausia pasiekiama klasėje, kur mokinių susidomėjimo mokymusi laipsnis, žinių lygis, pasirengimas nuolatinei saviugdai, t.y., priklauso nuo mokytojo gebėjimo organizuoti sistemingą pažintinę veiklą. jų intelektualinis vystymasis.
Informatikos dalyko dėstymo patirtis rodo, kad ypač išryškėja studentų veiklos rūšys analizuojant situacijas, prognozuojant, kuriant informacinius modelius, sukuriant sąlygas kintamam sprendimų pasirinkimui, naudojant euristines technikas, gebėjimas atlikti projektavimo veiklą. kaip tikslai.
Konkrečios informatikos studijų užduotys mokykloje yra tokios:
- supažindinti studentus su sistemos, informacijos, modelio, algoritmo sampratomis ir jų vaidmeniu formuojant šiuolaikinį informacinį pasaulio vaizdą, išmokyti šias sąvokas apibrėžti, išryškinti jų ypatumus ir paaiškinti, atskirti modelių tipus, algoritmus. ir kt.;
- atskleisti bendruosius informacinių procesų dėsningumus gamtoje, visuomenėje, techninėse sistemose;
- supažindinti studentus su informacijos formalizavimo, struktūrizavimo principais ir ugdyti gebėjimus kurti tiriamų objektų ir sistemų informacinius modelius;
- ugdyti algoritminį ir loginį mąstymo stilių;
- formuoti gebėjimą organizuoti problemos sprendimui reikalingos informacijos paiešką;
- formuoti gebėjimą planuoti veiksmus tikslui pasiekti, naudojant fiksuotą priemonių rinkinį.
Formavimasis yra ugdymo ir lavinimo procesas, kurio tikslas yra ugdyti žmogaus asmenybę ar jo individualias savybes. Formuoti – tai taip organizuoti ir vykdyti švietimą, mokymą, paveikti mokinį taip, kad ugdytų jo vieną ar kitą savybę.
Siūloma esminiu šiame kelyje įsisavinti skyrių „Formalizavimas ir modeliavimas“.
vienam skyriui „Modeliavimas ir formalizavimas“ Skiriamos 8 valandos. Skyriuje aptariamos šios temos:
- Objektas. Objektų klasifikacija. objektų modeliai. 2h.
- Modelių klasifikacija. Pagrindiniai modeliavimo etapai. 2h.
- Oficialus ir neformalus problemos išdėstymas.
- Pagrindiniai formalizavimo principai. 2h.
- Informacinių technologijų samprata problemoms spręsti.
- Informacinio modelio kūrimas. 2h.
Pagrindinės sąvokos, kurias studentai turėtų išmokti išstudijavę temą:
Objektas, modelis, modeliavimas; formalizavimas; informacinis modelis; informacinės technologijos problemų sprendimui; kompiuterinis eksperimentas.
Padalinio pabaigoje mokiniai turėtų žinoti:
- apie daugelio to paties objekto modelių egzistavimą;
- informacinių technologijų etapai uždaviniams spręsti naudojantis kompiuteriu.
studentai turėtų galėti:
- pateikti modeliavimo ir formalizavimo pavyzdžių;
- pateikti formalizuoto objektų ir procesų aprašymo pavyzdžius;
- pateikti sistemų ir jų modelių pavyzdžius.
- kurti ir tyrinėti paprasčiausius informacijos modelius kompiuteryje.
Skyriaus tyrimas vyksta spirale: prasideda koncepcija Objektas. Objektų klasifikacija. Studijoms naudojama skaidrių plėvelė, kuri apibrėžia šias sąvokas, aiškiai parodo objektų pavyzdžius, paaiškina – kokios yra objekto, aplinkos savybės (žr.<Рисунок 1> , <Рисунок 2>) ir kt.
Naudojant šią skaidrę<Приложение 1 >Studentas gali savarankiškai suprasti šias sąvokas. Susisteminus su objektu susijusias sąvokas, sklandžiai pereinama prie sąvokų modelis, modelių klasifikacija (Žiūrėk<Рисунок 3> , <Рисунок 4> ) . Mokiniui pateikiamos užduotys tokio tipo: Objektas – asmuo. Reiškinys – perkūnija. Išvardykite jų modelius ir klasifikuokite juos.
Žmogus jau seniai naudoja modeliavimą įvairių sričių objektams, procesams, reiškiniams tirti. Šių tyrimų rezultatai padeda nustatyti ir tobulinti realių objektų ir procesų charakteristikas; suprasti reiškinių esmę ir ugdyti gebėjimą juos pritaikyti ar valdyti; naujų objektų statybai ar senųjų modernizavimui. Modeliavimas padeda žmogui priimti pagrįstus ir apgalvotus sprendimus, numatyti savo veiklos pasekmes.
Kompiuterių dėka ne tik gerokai praplečiamos modeliavimo taikymo sritys, bet ir pateikiama visapusiška gautų rezultatų analizė.
Studijuodami skyrių mokiniai susipažįsta su modeliavimo ir formalizavimo pagrindai. Mokiniai turėtų suprasti, kas yra modelis ir kokių tipų modeliai yra. Tai būtina, kad studentai, atlikdami tyrimą, galėtų pasirinkti ir efektyviai naudoti kiekvienam modeliui tinkamą programinę aplinką ir įrankius. Bet kokio tyrimo pradžia yra problemos formulavimas, kurį lemia duotas tikslas. Nuo to, kaip suprantamas modeliavimo tikslas, priklauso modelio tipas, programinės aplinkos pasirinkimas ir gauti rezultatai. Mokinys sužino apie pagrindiniai modeliavimo etapai kurią tyrėjas turi praeiti siekdamas savo tikslo.
Mokymų turinį sudaro įvairių modelių, kuriuos studentai gali suprasti, sąrašas. Jau žinoma pakankamai daug tokių modelių, kuriems būtina naudotis kompiuteriu. Mokiniai mokosi pagal konkrečius skirtingų mokyklinių dalykų modelius modeliavimo technologijos, mokantis statyti informaciniai modeliai. Norėdami tai padaryti, galite naudoti įvairias programinės įrangos aplinkas. Studentas, atsižvelgdamas į savo gebėjimus, nustato įvairių informacinių technologijų turinio apimtis ir galimybes.
Svarbus momentas mokant ir įsisavinant įgytas žinias yra visų skyriaus edukacinių elementų aprūpinimas reikiamo lygio testais, kurie paimti iš metodinio vadovo 5, 7 *, taip pat iš interneto, autorius N. Ugrinovich.
Šiame straipsnyje pateikiamas vienas iš testo variantų, susijusių su pagrindiniais skyriaus „Modeliavimas ir formalizavimas“ ugdymo elementais. Taip pat pateikiamas S.Yu sukurto kontrolinio darbo tekstas. Piskunova ir jos sprendimas iš kolekcijos 9*
Testas tema "Modeliavimas ir formalizavimas"
1. Kas vadinama objekto atributu?
- Realaus pasaulio objekto vaizdavimas naudojant tam tikrą jo savybių rinkinį, kuris yra būtinas sprendžiant šią informacijos problemą.
- Realaus pasaulio objektų, kuriems būdingos bendros savybės ir elgesys, abstrakcija.
- Objekto ir jo savybių santykis.
- Kiekviena individuali savybė būdinga visiems galimiems atvejams
2. Modelio tipo pasirinkimas priklauso nuo:
- Fizinė objekto prigimtis.
- Objekto paskirtis.
- Objekto tyrimo tikslai.
- Objekto informacinis subjektas.
3. Kas yra objekto informacinis modelis?
- Medžiaga arba mintyse reprezentuojamas objektas, kuris tyrimo procese pakeičia originalų objektą, išsaugant pačias esmines šiam tyrimui svarbias savybes.
- Formalizuotas objekto aprašymas teksto forma tam tikra kodavimo kalba, kuriame yra visa reikalinga informacija apie objektą.
- Programinės įrangos įrankis, įgyvendinantis matematinį modelį.
- Objektų atributų, kurie yra esminiai nagrinėjamai problemai spręsti, aprašymas ir jų tarpusavio ryšiai.
4. Nurodykite modelių klasifikaciją siaurąja to žodžio prasme:
- Natūralus, abstraktus, žodinis.
- Abstraktus, matematinis, informacinis.
- Matematika, kompiuteris, informacija.
- Žodinis, matematinis, informacinis
5. Informacinio modelio kūrimo tikslas yra:
- Duomenų apie realaus pasaulio objektą apdorojimas, atsižvelgiant į objektų santykį.
- Modelio sudėtingumas, atsižvelgiant į papildomus veiksnius, apie kuriuos buvo pranešta anksčiau.
- Objektų tyrimas, remiantis kompiuteriniais eksperimentais su jų matematiniais modeliais.
- Objekto kaip teksto vaizdavimas kokia nors dirbtine kalba, prieinama kompiuteriniam apdorojimui.
6. Informacijos modeliavimas grindžiamas:
- Objekto pavadinimas ir pavadinimas.
- Realaus objekto pakeitimas atitinkamu modeliu.
- Analitinio sprendimo, suteikiančio informaciją apie tiriamą objektą, radimas.
- Informacijos atsiradimo, apdorojimo ir perdavimo procesų tiriamoje objektų sistemoje aprašymas.
7. Formalizavimas yra
- Perėjimo nuo prasmingo pasirinktų objekto ypatybių sąsajų aprašymo į aprašą naudojant tam tikrą kodavimo kalbą etapas.
- Realaus objekto pakeitimas ženklu arba ženklų rinkiniu.
- Perėjimas nuo neaiškių problemų, kylančių tikrovėje, prie formalių informacijos modelių.
- Esminės informacijos apie objektą išskyrimas.
8. Informacinės technologijos vadinamos
- Procesas, nulemtas apdirbimo, gamybos, medžiagos būsenos, savybių, formos keitimo priemonių ir metodų deriniu.
- Pradinės objekto būsenos keitimas.
- Procesas, kuriame naudojamas priemonių ir metodų rinkinys, skirtas apdoroti ir perduoti naujos kokybės pirminę informaciją apie objekto, proceso ar reiškinio būklę.
- Konkrečių veiksmų, kuriais siekiama tikslo, visuma.
9. Kas vadinama imitaciniu modeliavimu?
- Šiuolaikinė objektų tyrimo technologija.
- Fizinių reiškinių ir procesų tyrimas kompiuterinių modelių pagalba.
- Matematinio modelio įgyvendinimas programinės įrangos pavidalu.
10. Kas yra kompiuterinis informacinis modelis?
- Objekto vaizdavimas kaip testas tam tikra dirbtine kalba, prieinama kompiuteriniam apdorojimui.
- Informacijos rinkinys, apibūdinantis objekto savybes ir būseną, taip pat jo santykį su išoriniu pasauliu.
- Modelis mentaline arba pokalbio forma, įgyvendintas kompiuteryje.
- Su kompiuterinėmis technologijomis susijusių tyrimų metodas.
11. Kompiuterinis eksperimentas susideda iš veiksmų sekos:
- Skaitinio metodo pasirinkimas – algoritmo kūrimas – programos vykdymas kompiuteryje.
- Matematinio modelio kūrimas - skaitinio metodo pasirinkimas - algoritmo kūrimas - programos vykdymas kompiuteryje, sprendimo analizė.
- Modelio kūrimas – algoritmo kūrimas – algoritmo įgyvendinimas programinės įrangos pavidalu.
- Matematinio modelio kūrimas - algoritmo kūrimas - programos vykdymas kompiuteryje, sprendimo analizė.
| klausimo numeris | |||||||||||
| Atsakymas Nr. | 4 | 3 | 2 | 1 | 4 | 3 | 1 | 3 | 3 | 3 | 2 |
Testinis darbas tema „Modeliavimas ir formalizavimas“
Pasirinkimo numeris 1.
1. Sudarykite atsakymą tema „Modeliai ir kaip juos sudaryti“, atsakydami į klausimus iš eilės.
- Kas yra objekto modelis?
- Kokius modelius sutinkate kasdieniame gyvenime?
- Kas yra informacinis modelis?
- Ar galima vieną objektą apibūdinti naudojant skirtingus informacijos modelius? Jei taip, kuo jie skirsis?
- Sudarykite „automobilio“ objekto informacinį modelį, kad apibūdintumėte jį keleiviams. Kaip pasikeis šis modelis, jei siekiama apibūdinti automobilį kaip techninį įrenginį?
- Ar strateginį kompiuterinį žaidimą galima vadinti žaidimo modeliu? Jei įmanoma, kodėl?
2. Sudarykite matematinį problemos modelį:
Nustatykite dviejų pėsčiųjų, einančių vienas kitą, susitikimo laiką.
2 variantas.
1. Sudarykite atsakymą tema „Daiktų klasifikacija“, iš eilės atsakydami į klausimus.
- Kas yra objektų klasifikacija? Kodėl reikia klasifikuoti objektus?
- Pateikite objektų klasifikavimo pagal bendras savybes pavyzdį.
- Koks yra paveldėjimo principas?
- Paaiškinkite objektų klasifikavimo bendruoju pavadinimu „kompiuterio programa“ pavyzdžiu.
- Kaip galima klasifikuoti modelius?
- Kuo remiantis modeliai skirstomi į statinius ir dinaminius?
2. Sukurkite matematinį problemos modelį:
- Nustatykite laiką, kada vienas pėsčiasis pasivys kitą.
1 variantas
1. Atsakymai į klausimus
1.1. Modelis yra vaizdas, tiriantis kai kuriuos esminius objekto, reiškinio ar proceso aspektus.
1.2. Kasdieniame gyvenime žmogus susiduria su materialiniais ir informaciniais modeliais.
1.3. Informaciniai modeliai aprašo objektus viena iš kodavimo kalbų (šnekamoji, grafinė, mokslinė ir kt.).
1.4. Vienas ir tas pats objektas gali turėti daug modelių, viskas priklauso nuo to, kokias objekto savybes reikia tirti. Pavyzdžiui, vienas ir tas pats objektas žmogus fizikoje laikomas materialiu tašku, biologijoje - kaip sistema, siekianti savisaugos ir pan.
1.5. Sudarant informacinį automobilio modelį, siekiant apibūdinti patogumus keleiviams, būtina nurodyti: ar tai sunkvežimis ar lengvasis automobilis, talpą (kiek žmonių), kiek durų, bagažinės buvimą ir dydį, saloną dydis, apmušalai, forma, sėdynės minkštumas, oro kondicionierius, muzika ir tt .d. Jei charakterizuojate automobilį kaip techninį prietaisą, tada nurodomas svoris, dydis, keliamoji galia, maksimalus greitis, degalų sąnaudos ir kt.
1.6. Strateginis kompiuterinis žaidimas parodo gyvenime vykstančius informacinius procesus. Pavyzdžiui, karinės strategijos apibūdina valstybės santvarkos struktūrą apskritai ir konkrečiai jos kariuomenę, finansinės strategijos – įvairius ekonominius ir socialinius dėsnius. Todėl strateginis kompiuterinis žaidimas gali būti laikomas informacinio proceso, kurį jis apibūdina, modeliu.
L – pradinis atstumas
Rezultatas: t - judėjimo laikas
Skirta: L, v 1 , v 2 > 0
Metodas: t = L / (t 1 + v 2)
2 variantas
1. Atsakymai į klausimus
1.1. Tarp supančio pasaulio objektų įvairovės stengiamės nustatyti objektų grupes, kurios turi bendrų savybių. Klasė yra objektų, turinčių bendrų savybių, grupė. Klasėje esantys objektai vadinami klasės egzemplioriais. Tos pačios klasės objektai skiriasi vieni nuo kitų tam tikromis ypatingomis savybėmis. Klasifikavimas – tai objektų skirstymas į klases ir poklasius, remiantis bendromis savybėmis.
1.2. Klasifikavimo pagal bendras savybes pavyzdys - literatūros objektą pagal turinį galima suskirstyti į tris dideles klases: mokslinę literatūrą, grožinę literatūrą, publicistinę literatūrą.
1.3. Hierarchinėje struktūroje objektai yra suskirstyti į lygius, kur žemesnio lygio egzempliorius vadinamas antrine klase ir yra aukštesnio lygio egzemplioriaus, vadinamo pagrindine klase, dalis. Svarbiausia klasių savybė yra paveldėjimas – kiekviena antrinė klasė paveldi visas pirminės klasės savybes.
1.4. Bet kuri kompiuterio programa yra algoritmas, parašytas kompiuteriui suprantama kalba. Programos skirstomos į sistemas ir programas. Jos atlieka skirtingas funkcijas, tačiau visos parašytos kompiuteriui suprantama kalba – tai kiekvienos vaikų klasės (sistemos ir taikomųjų programų) paveldimas turtas iš pagrindinės klasės – kompiuterinės programos.
1.5. Modeliai gali būti klasifikuojami pagal bet kurią esminę savybę.
1.6. Modeliai, apibūdinantys sistemą tam tikru momentu, vadinami statistinės informacijos modeliais. Modeliai, apibūdinantys sistemos kaitos ir plėtros procesus, vadinami dinaminiais informacijos modeliais.
2. Matematinis uždavinio modelis
Duota: t 02 - antrojo pėsčiojo starto laikas
v 1 – pirmojo pėsčiojo greitis
v 2 – antrojo pėsčiojo greitis
Rezultatas: t - pėsčiųjų susitikimo laikas
Kai: t 02, v 1, v 2 > 0; v1< v 2
L 2 \u003d (t - t 02) * v 2
t * v 1 \u003d (t - t 02) * v 2
t * v 1 - t * v 2 = - t 02 * v 2
t \u003d t 02 * v 2 / (t 2 - v 1)
Literatūra:
studentams
- Ivanova I.A. Informatika. 9 klasė: Seminaras. - Saratovas: licėjus, 2004 m
- Informatika, Pagrindinis kursas, 7 - 9 kl. – M.: Pagrindinių žinių laboratorija, 2001 m.
- Informatikos 7-8 klasė / redagavo N.V. Makarova. - Sankt Peterburgas: leidykla „Petras“, 1999 m.
- Informatikos 9 klasė / redagavo N.V. Makarova. - Sankt Peterburgas: Petras Komas, 1999 m.
- N. Ugrinovich „Informatika ir informacinės technologijos“
- O. Efimova, V. Morozovas, N. Ugrinovičius. Kompiuterinių technologijų kursas su informatikos pagrindais. Vadovėlis vyresnėms klasėms. - M., ABF, 1999 m.
Metodika
- Beshenkov S.A., Lyskova V.Yu., Matveeva N.V. Formalizavimas ir modeliavimas // Informatika ir švietimas. - 1999. - Nr. 5. - S. * - *; Nr.6. - P.21-27; Nr. 7. - P.25-29.
- Bojaršinovas V.G. Matematinis modeliavimas informatikos mokykliniame kurse // Informatika ir švietimas. - 1999. - Nr 7. - P.13-17.
- Vodovozovas V.M. Informacijos rengimas vaizdinių objektų aplinkoje // Informatika ir
išsilavinimas. - 2000. - Nr.4. - P.87-90. - Obornev E.A., Oborneva I.V., Karpov V.A. Modeliavimas skaičiuoklėse // Informatika ir švietimas. - 2000. - Nr.5. - P. 47-52.
- Informatika. Testo užduotys. – M.: Pagrindinių žinių laboratorija, 2002 m.
- Makarenko A.E. ir tt Pasiruošimas informatikos egzaminui. - M .: Iris-Press, 2002 m
- Molodcovas V.A., Ryžikova N.B. Kaip išlaikyti informatikos egzaminą ir centralizuotą testavimą už 100 balų. - Rostovas n / a: Feniksas, 2003 m.
- Petrosyan V.G., Perepecha I.R., Petrosyan L.V. Fizinių problemų sprendimo būdai kompiuteriu // Informatika ir edukacija. - 1996. - Nr.5. - P. 94-99.
- Planuojami informatikos ir informacinių technologijų mokymosi rezultatai ir jų vertinimas pagrindinėje ir vidurinėje (ponoy) bendrojo lavinimo mokyklose: Mokomasis-metodinis rinkinys / Autoriai ir rengėjai: N.E. Kostyleva, L.Z. Gumerova, R.I. Yarochkina, L.V. Lunina, S.Yu. Piskunova, E.V. Zhuravleva - Naberezhnye Chelny: CRO, 2004 m.
- Ponomareva E.A. Pamoka apie modelio sampratą // Informatika ir edukacija. - 1999. - Nr. 6. - S. 47-50.
- Ostrovskaya E.M. Modeliavimas kompiuteriu // Informatika ir edukacija. - 1998. - Nr.7. - P. 64-70; Nr.8. - P.69-84.
- Smolyaninovas A.A. Pirmosios pamokos tema „Modeliavimas“ // Informatika ir edukacija. - 1998. - Nr 8. - P. 23-29.
- Khenner E.K., Shestakov A.P. Kursas „Matematinis modeliavimas“ // Informatika ir edukacija. - 1996. - Nr.4. - P.17-23.