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. ____________________________________________:  отражают взаимосвязи между разными объектами. __________________________________________:  отражают   качественный характер связи между объектами. Таблица типа «объект­свойство» Дата 15.03 16.03 осадки снег дождь темп ­ 15 ­ 20 Таблица типа «объект­объект» Ученик Иванов Сидоров 4 5 1 1 русский алгебра 4 3 Таблица типа «двойная матрица» 2 2   1 2 2 4 ___________________________________  –   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 Стол Сборка стола Цель моделирования Моделируемые характеристики Устойчивость стола Высота, вес, размер столешницы Объект Воздух Процесс a) Конвекция воздуха в комнате b) Исследование температурного режима c) Комната d) Температура 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. Утверждение истинно: Тест: а) «Модель обладает всеми признаками объекта­оригинала»; б) «Можно создавать и использовать разные модели объекта»; в) «Можно создавать и использовать только натурные модели объекта»; г) «Можно создавать и использовать единственную модель объекта»; д) «Модель содержит больше информации, чем объект­оригинал». 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. Генеалогическое дерево династии Рюриковичей представляет собой модель следующего вида: а) натурную; б) иерархическую; в) г) табличную; д) структурную. графическую; 4. Вставьте пропущенное слово. «Всегда следует продумывать ...решения  задачи»: а) план;  б) схему;  в) описание;  г) макет;  д) таблицу. 5. Основой моделирования является: а) коммуникативный процесс; б) передача информации; в) хранение информации; г) взаимодействие людей; д) процесс формализации 6. Удобнее всего использовать при описании траектории движения объекта  (физического тела) информационную модель следующего вида: а) структурную; б) табличную; в) текстовую; г) математическую; д) графическую. 7. Какие пары объектов находятся в отношении «объект–модель»?  а) компьютер – данные;    б) компьютер – его функциональная схема;  в) компьютер – программа;  г) компьютер – алгоритм. 8. Какая модель из списка будет информационной? а) план местности б) выкройка платья в) детский велосипед г) лекало 9. Вставьте   пропущенное   слово   из   предложенных.   Преступника   можно задержать быстрее, если имеется … его внешности. а) план б) муляж в) описание г) таблица 10. Определите, какие из следующих моделей являются информационными, а  какие – натурными:  а) физическая формула  б) игрушечный автомобиль в) репертуар кинотеатра г) план местности д) игра в рулетку е) блок – схема алгоритма ж) схема метрополитена з) и) оглавление книги к) манекен авиамодель