Материал к уроку по теме "Моделирование" (1 курс, Информатика и ИКТ)

Информационное моделирование 1. Определение понятия «модель» Пример. Что   больше   всего   любят   делать   дети?   Конечно   же,   играть.   В  машинки, куклы, самолётики, кораблики, плюшевых мишек и так далее. Общим свойством всех этих игрушек является то, что они похожи на людей, автомобили, животных, они как бы представляют их в детских играх. Всевозможные   конструкторы   позволяют   построить  макеты  зданий, космических   станций,   интерьера   комнат,   причём   часто   «выдуманных»,   не существующих в реальной действительности. А   ещё   дети   любят   «сюжетные»   игры:   в   строителей,   в   дочки­матери,   в школу.   В   этом   случае   они   в   игре  воспроизводят  (моделируют)  отношения, которые складываются в процессе совместной жизни или деятельности людей. Пример. Для нас привычно, что ночь сменяется утром, а зима весной. А почему это происходит? Почему для европейцев январь – зимний месяц, а для австралийцев – летний?   Надеемся,   вы   знаете   ответы   на   подобные   вопросы,   но   попробуйте объяснить  вашему младшему брату, что это связано с тем,  как, каким образом планета   Земля   вращается   вокруг   своей   оси   и   вокруг   Солнца.   Думаем,   что   без рисунков или показа на двух шариках вам не обойтись. Стремясь познать объекты окружающего мира, человек взаимодействует с существующими объектами и создаёт новые объекты. Одним   из   методов   познания   объектов   окружающего   мира   является моделирование, состоящее в создании и исследовании «заместителей» реальных объектов. «Объект­заместитель» принято называть  __________________________, а исходный объект  _____________________________________________________. Модель – _______________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________. Цели моделирования: 1. ____________________________________________________________. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. ____________________________________________________________. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. ____________________________________________________________. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. ____________________________________________________________. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Отразить в модели признаки оригинала можно одним из двух способов. Во­первых,   признаки   можно   скопировать,   воспроизвести.   Такую   модель называют  натурной   (материальной).   Примерами   натурных   моделей   являются муляжи   и   макеты   –   уменьшенные   или   увеличенные   копии,   воспроизводящие внешний вид объекта моделирования (глобус), его структуру (модель Солнечной системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля). Во­вторых,   признаки   оригинала   можно   описать   на   одном   из   языков кодирования информации – дать словесное описание, привести формулу, схему или чертёж. Такую модель называют информационной. Модели используются человеком для:   _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________  _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________  _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________  _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________  _______________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 2. Классификация информационных моделей Модель Информационные  модели Табличные модели.  В табличной модели перечень однотипных объектов или  свойств   размещены   в   первом   столбце   (или   строке)   таблицы,   а  значения   их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы. ______________________________________________:  в   одной   строке содержится информация об одном объекте или одном событии. ______________________________________________: взаимосвязи между разными объектами. ______________________________________________:  качественный характер связи между объектами. Таблица типа «объект­свойство» Дата 15.03 16.03 осадки снег дождь темп ­ 15 ­ 20 Таблица типа «объект­объект»  отражают отражают Ученик Иванов Сидоров 4 5 1 1 2 русский алгебра 4 3 Таблица типа «двойная матрица» 2 2 4   1 2 ___________________________________  –   это   средство   для   наглядного представления состава и структуры системы. ___________________________________  –   система,   элементы   которой находятся друг с другом в отношении вложенности или подчиненности. ___________________________________  –   граф,   в   которой   вершины верхнего уровня связаны с вершинами нижнего уровня как «один ко многим» Пример: весь животный мир ___________________________________  –   граф,   в   которой   вершины различных уровней связаны между собой по принципу «многие ко многим» Пример: Интернет ____________________________________ – модель знаний в форме графа, в основе которой лежит идея о том, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов (понятий) и связей (отношений) между ними. Пример. Представьте в виде графа связи в следующем предложении: Однажды в студеную зимнюю пору я из лесу вышел. Задание: 1. Для   объекта   выбрать   соответствующую   модель   (примеры   моделей приведены ниже). 2. Определить отношения между объектом и моделью. 3. Указать соответствующую классификацию для модели. 4. Для объекта заполнить таблицу соответствий. Пример выполнения задания 1. Объект – «Стол». 2. Для объекта «стол» выбрана модель «чертёж». 3. Пара понятий «стол – чертёж» относится к:   отношению «объект – модель» объект – стол, модель – чертёж 4. Модель «чертёж» относится к информационной – знаковой – структурной модели 5. Таблица соответствий: Моделируемый объект Моделируемый процесс Цель моделирования Моделируемые характеристики Стол Сборка стола Устойчивость стола Высота, вес, размер столешницы Объект Человек Процесс а) Температура и давление b) Человек с) Разработка метода лечения d) Влияние лекарства на состояние больного организма Примеры моделей: макет; чертеж; формула; ноты; робот; выкройка; уравнение; алгоритм; система;  штамм; атом; квалификация; символы; клетки; глобус; манекен; скелет; тренажер; график; силуэт; карта; фотография; диаграмма; физические законы. Решение: 1. Объект – 2. Для   объекта   «___________________________________»   выбрана   модель «______________________________________________». 3. Пара понятий «__________________________________________________» относится к:   ___________________________________________________________ ___________________________________________________________ 4. Модель «____________________» относится к ________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 5. Таблица соответствий: Моделируемый объект Моделируемый процесс Цель моделирования Моделируемые характеристики Задание: Заполните таблицу «Классификация примеров систем», выбрав из  Самостоятельная работа списка «Примеры систем» четыре  варианта систем.  КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИМЕРОВ СИСТЕМ П И Т Ы М Е Т С И С » А К Ч У Р О Т В А « детерминирова нная 1   Р Е М И Р П 2   Р Е М И Р П 3   Р Е М И Р П 4   Р Е М И Р П   Й И Р Е Т И Р К / П П №   Ц А К И Ф И действия С С А Л К со средой  4. По степени  сложности  5. По признаку  изменения во  времени 6. По величине,  размеру 1. По обусловленности И И 2. По происхождению искусственная 3. По взаимодействию  открытая простая статичная  небольшая Справка: Все существующие системы можно классифицировать по следующим моно­ признакам: 1. По   обусловенности   действия:   (все   элементы взаимодействуют и стохастические/вероятностные (поведение системы можно предсказать лишь с некоторой вероятностью);   детерминированные  предвиденным образом), точно       2. По происхождению: естественные и искусственные; 3. По взаимодействию со средой: замкнутые и открытые; 4. По степени сложности: простые (небольшое число элементов, связи между ними легко   описываются),  сложные  (большое   число   элементов,   разветвленная структура,   выполняют   сложные   функции), (множество элементов, которые не могут быть полностью описаны);  очень   сложные  5. По признаку изменения во времени: статичные (то есть параметры и свойства с (то   есть  динамические  течением   времени   –   неизменны,   постоянны); изменяющиеся во времени); 6. По   величине,   размеру:    малые,   средние  и  большие.   Относительные характеристики. Чаще всего градация проводится по следующей схеме: Малые системы   –   системы   с   числом   элементов   менее   30   (например,   фирма   с численностью   сотрудников   25   человек   или   авторучка),   Средние   системы   ­ системы с числом элементов от 30 до 300 (например, фирма с численностью сотрудников 250 человек или пылесос). Большие системы ­ системы с числом элементов   более   300   (например,   корпорация   с   численностью   сотрудников   15 000 человек, автомобиль или человек). 1. Не является информационной моделью: Тест: а) физическая карта; б) схема метро; в) г) д) схема узора для вязания крючком. глобус (Земли); график зависимости расстояния от времени; 2. В качестве примера модели поведения можно назвать: а) правила техники безопасности в компьютерном классе; б) список учащихся школы; в) план классных комнат; г) план эвакуации при пожаре; д) чертежи школьного здания. 3. К числу документов, представляющих собой информационную модель  географическую карту России; управления государством, можно отнести: а) б) Российский словарь политических терминов; в) Конституцию РФ; г) д) список депутатов государственной Думы. схему Кремля; 4. При создании игрушечного корабля для ребенка трех лет существенным  является: а) размер; б) точность; в) внешний вид; г) цвет; д) материал. 5. Удобнее всего использовать при описании траектории движения объекта  (физического тела) информационную модель следующего вида: а) структурную; б) табличную; в) текстовую; г) математическую; д) графическую. 6. Какие пары объектов находятся в отношении «объект–модель»?  а) компьютер – данные;    б) компьютер – его функциональная схема;  в) компьютер – программа; г) компьютер – алгоритм. 7. Какая модель из списка будет информационной? а) план местности б) выкройка платья в) детский велосипед г) лекало 8. Какая модель из списка будет натурной? а) таблица б) график в) муляж г) формула   предложенных. 9. Вставьте   пропущенное   слово   из   Наглядно продемонстрировать   признаки   какого   –   либо   органа   человека   можно   с помощью … а) плана б) макета в) описания г) муляжа 10. Сколько моделей можно создать при описании Солнца: а) множество; б) 5; в) более 2; г) 2; д) 1.