Сборник задач по информатике по теме «Формализация и моделирование».

по теме Сборник задач по информатике «Количественные информационных параметры объектов» Сборник задач по информатике по теме «Количественные параметры Орел, 2016 информационных объектов»  1 (Практическое пособие для учащихся  основной школы) Настоящее   методическое   пособие   предназначено   для учащихся   8­9   классов.   Материалы   пособия   могут   быть использованы как на уроках информатики, так и во внеурочной деятельности.   Подобранные   задания   способствуют   развитию умению оценивать количественные параметры информационных   предоставляют   возможность   дополнительного объектов, развития вычислительных навыков.  Составители:  Разуваев Р.В. Верстка:  Разуваев Р.В. 2 Содержание §1.   Моделирование в среде графического редактора………..4        Задания для самостоятельной работы…………………..….6 §2. Моделирование в среде текстового процессора….………12       Задания для самостоятельной работы………………..……18 §3. Моделирование в электронных таблицах………………....20    Задание и алгоритм выполнения работы………………….22 §4.  Информационные модели в базах данных……………..…25       Задания для самостоятельной работы…………….….……27       Список использованной литературы……………………...30 3 § 1. Моделирование в среде графического    редактора Моделирование  в   научных   исследованиях стало   применяться   еще   в   глубокой   древности   и постепенно   захватывало   все   новые   области   научных знаний: техническое конструирование, строительство и архитектуру, астрономию, физику, химию, биологию и,  наконец,   общественные   науки.   Большие   успехи   и признание практически во всех отраслях современной науки   принес   методу   моделирования   ХХ   в.   Однако методология   моделирования   долгое   время развивалась   независимо   отдельными   науками. Отсутствовала   единая   система   понятий,   единая терминология.   Лишь   постепенно   стала   осознаваться роль   моделирования   как   универсального   метода научного познания. Термин   "модель"   широко   используется   в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество   смысловых   значений.  Рассмотрим   только такие   "модели",   которые   являются   инструментами получения знаний. Модель  ­   это   материальный   или мысленно представляемый объект, который в процессе изучения замещает объект­оригинал, 4 сохраняя   некоторые   важные   для   данного исследования типичные его черты.     Моделирование  ­ это  процесс построения модели. Другими   словами,   моделирование   ­   это процесс   изучения   строения   и   свойств   оригинала   с помощью модели. В   среде  графического   редактора,   который является   удобным   инструментом   для   построения геометрических   моделей,   мы   создаем   графические объекты – рисунки. Любой рисунок, с одной стороны является   моделью   некоторого   оригинала   (реального или   мысленного   объекта),   а   с   другой   стороны,   – объектом среды графического редактора.  В   среде   графического   редактора   очень   важно научиться   создавать   обобщенную   информационную модель графического объекта, где отражены размеры, пропорции, цвет, форма.    а   среда, Геометрические  модели   отличает   простота   и наглядность,   которая   выбрана   для моделирования,   доступна   даже   неподготовленному пользователю. Часто   объект,   подлежащий   моделированию,   можно разбить   на   более   мелкие   детали.   Дом   состоит   из кирпичей   или   строительных   блоков,   механизм   –   из отдельных   узлов.   Если   разработать   набор   типовых деталей,   то   на   его   основе   можно   создавать 5 разные   объекты.   Такая   деятельность   получила название – конструирование. ­ Мозаика    изображение   или   узор, выполненное из однородных или различных по материалу частиц. Задания для самостоятельной работы № 1. “Создание пиксельного рисунка”    Рисунок состоит из отдельных точек – пикселей, и если   рисунок   увеличить,   то   можно   увидеть   эти мельчайшие   элементы.     Чтобы   увеличить   рисунок надо   выбрать   команду   меню   Вид   –   Масштаб   – Показать   сетку.   Рабочее   поле   станет   похожим   на клеточный   лист,   где   каждая   клеточка   будет обозначать   один   пиксель.   Создайте     изображенные ниже пиктограммы. №  2.  “Действия   с   фрагментом   рисунка (копирование, отражение, поворот)” В этом задании используйте команду меню Рисунок – Отразить/Повернуть – на 900 (1800, 2700) при создании 6 орнамента   в   квадрате.   Сначала,   созданный   выше рисунок копируется 7 раз, то есть создается орнамент в полосе. Затем полоса копируется 4 раза и, используя команду   меню   Рисунок   –   Повернуть/Отразить, размещаются все 4 полосы в квадрате. Таким   образом,   получается   интересный   орнамент, который потом залейте цветом.  № 3. “Создание рисунка “Виноградная гроздь”     последовательность Продумайте размещения виноградин   в   грозди.   Сначала   устно   определите последовательность,   в   которой   будет   собираться гроздь,   а   затем   выполните   это   на   компьютере. Создайте одну виноградину, ее копируйте 9 раз. Затем соберите рисунок. 7 № 4. “Конструирование из мозаики”  (круг, Из   геометрических   фигур     квадрат, треугольник)   создайте   собственные   композиции. Например, кораблик и машина. №   5.  “Построение   кубика   –   объемного изображения на плоскости” 8 На   плоском   Рабочем   поле   графического   редактора изобразите   объемные   предметы   –   кубики. Первоначально   строится   один   кубик   по   алгоритму, представленному в учебнике на странице 55.  На   плоскости   объем   показывается   при   помощи некоторых приемов: показываются три видимые грани кубика,   игра   света   и   тени   создайте   путем использования оттенков одного цвета. № 6.  “Конструирование из кубиков – создание однослойных композиций”    Создайте   однослойные композиции.   Основные   правила   построения конструкций из объемных элементов:  ­построение ведется снизу вверх; ­строим слева направо; ­передвигаемся с заднего плана на передний. 9 № 7.  “Разбиение трехслойных конструкций на вертикальные и горизонтальные слои” Трехслойные конструкции  нужно мысленно разрезать на   горизонтальные   и   вертикальные   слои.   Создайте трехслойные   конструкции  в   среде   графического редактора.  №   8.  “Конструирование   по   внешнему   виду изображения”   Создайте  трехслойные   конструкции    в   среде графического редактора. Например: 10 № 9. “Построение меню кирпичиков” Кирпичики преобразуем с помощью меню Рисунок – Отразить/Повернуть (г, д, е).  № 10. “Конструирование из кирпичиков”  Составьте   композиции   из   кирпичиков(кровать   и диван) 11 § 2. Моделирование в среде текстового процессора   При   помощи   языка   мы   общаемся,   передавая   друг другу   мысли,   чувства,   знания   об   окружающем   нас мире.   В   общении   наиболее   распространены   такие информационные модели, как словесные описания.  Словесная модель – это описание мысленной модели на естественном языке. Усилить   образность   текста   можно   за   счет   его фигурного   расположения,   смены   шрифтов   или изменения начертания. Словесные   модели   могут   описывать   ситуации, события,   процессы.   Множество   словесных   моделей содержится в ваших школьных учебниках: в учебнике истории представлены модели исторических событий; в   учебнике   географии   —   модели   географических объектов   и   природных   процессов;   в   учебнике биологии   —   модели   объектов   животного   и растительного мира. Рассмотрим несколько примеров словесных моделей.  Пример  12 Модель римского войска: Перед боем римляне строились не сплошной массой, а в три линии, каждая из которых состояла из десяти отрядов. В первой линии стояли юноши призывного возраста, во второй — воины постарше и покрепче, а в третьей — самые надежные, чье мужество не раз было испытано на деле. Первыми   вступали   в   бой   юные   воины.   Если   консул видел, что они не могут одолеть врага, он приказывал им отступать в промежутки между отрядами второй линии. Бой принимали воины из этих отрядов. Но если и   они   не   добивались   успеха,   то   шаг   за   шагом отступали к третьей линии. Воины   этой   линии,   пропустив   отступающих   в промежутки между своими отрядами, смыкали строй и нападали на врага единой сплошной стеной. В   рукопашной   схватке   короткие   мечи   легионеров были   страшным   оружием.   Конница   во   время   боя защищала   пехоту   с   флангов,   а   при   победе преследовала разбитого противника. У римлян были метательные   машины   и   другие   орудия   для   осады крепостей.    Каждая   оформительская   задача   подразумевает создание   составного   документа,   включающего объекты   разного   вида.   Примеры   оформительских задач:   объявление,   поздравительная   открытка, 13 наградной диплом, реклама, приветственный  плакат, информационный листок и пр. Праздник  –   это   принятое   событие   в   нашей жизни, будь то Новый год, день рождения или какой­то другой. В   такие   дни   люди   нередко   дарят   друг   другу поздравительные   открытки.   Их   можно   купить   в магазине. Но более запоминающейся будет открытка, сделанная «своими руками», например оформленная на компьютере. Схема   расположения   объектов   (компьютерная модель): Заголовок Текст Подпись Рисунок 14 1. Создать   новый   документ   в   среде   текстового редактора. 2. Установить параметры страницы. 3. Установить обрамление страницы. 4. Установить 2 колонки. 5. Вставить рисунок из коллекции рисунков. 6. Установить выравнивание по центру строки. Объект Страница Параметры название Размер значения А4 Среда Writer Расположение Альбомное Обрамление Текст Колонки Формат (параметры шрифта, абзацев) Переносы Выравнивание Выравнивание Расположение   в документе  Подпись Рисунок Двойная   граница   с тенью 2 Устанавливается опытным путем Отсутствуют По центру Вправо Левая колонка Kolour Paint Расположение   в строке По центру 15 Заголовок «Поздрав ляю» Формат (вид, размер   и   прочие параметры) Положение документе в     Расположение   в строке   (вид, Формат размер   и   прочие параметры) Устанавливается опытным путем Правая колонка По центру Устанавливается опытным путем Галерея текстовых эффектов 7. Дополнить   левую   колонку   пустыми   строками сверху и снизу рисунка для центрирования его по вертикали. 8. Вставить объект галерея текстовых эффектов в качестве заголовка. 9. Набрать текст и подпись. 10. Подобрать параметры текста опытным путем. Научный   текст  –   это   знаковая   форма представления мысленной модели.  Впервые   вы   встречаетесь   с   научными   текстами   в школьных   учебниках.   В   таких   как   физика,   химия, математика   особенно   важно,   чтобы   представления информации облегчала ее понимание и запоминание. Текст содержит определения, новые понятия, правила, 16 формулы,   теоремы,   а   также   пояснения   к   ним   и рисунки.   К   научному   тексту   можно   отнести   и различные виды конспектов, справочную информацию. В них информация содержится без пояснений.  Научный  текст, ­  как   правило,  составной   документ. Информационная модель зависит от количества и вида содержащихся в нем объектов. Объект Основной текст Заголовок Маркирован ный список Правила (закон) Параметры название Шрифт Абзацный отступ Начертание Начертание Абзацный отступ Левая граница Абзацный отступ Левая граница Начертание Таблица Строк Среда   New Writer значения Times Roman 0,5 см Обычный Полужирный 0,5 см 1 см 2 см 2с м Полужирный курсив 4  Столбцов 4 Выравнивание текста в ячейках По центру 17 Начертание  Курсив Символы   в пояснении формулы Формула Правая часть Рисунок   с подписью Способ вставки Использовать шаблон дроби   Через буфер обмена   или   из файла Open Office.org Math  Kolour Paint Обтекание текста По контуру  По ГОСТу Условные обозначения, применяемые   для электрических схем Объявление  –   это   документ, содержит некоторую информацию.    который По   своему   содержанию   объявления   могут   быть разные:  1. Объявления о предстоящем концерте, встрече, собрании   содержит   информацию   о   дате, времени, месте и теме события. 2. Объявления   о   пропаже   содержат характеристики объекта, контактный телефон. 18 3. Объявления   об   услугах,   продажах,   обмене наиболее характеристику   содержат привлекательном виде.   Задания для самостоятельной работы №   1.  Приведите   2­3   собственных   примера словесных   моделей,   рассматриваемых   на   уроках истории, географии, биологии. №   2.  Составьте   словестный   портрет   соседа   по парте. № 3. Создайте поздравительную открытку «С днем рождения». Внесите текст поздравления. №   4.  Наградной   диплом.   При   проведении различных   конкурсов   одной   из   форм   поощрения участников   являются   наградные   дипломы.   Они должны   быть   заверены   подписью   официальных   лиц (председателя и членов жюри). Иногда диплом может 19 подтверждать   шуточные   достижения.   Создайте   и оформите эскиз диплома. № 5.  Создайте объявление о празднике «Золотая осень», который состоится 27 сентября 2012 года в актовом зале. Дополнительную информацию укажите сами.  § 3. Моделирование в электронных таблицах   Эти   формулы   Многие   объекты   и   процессы   можно   описать математическими   формулами,   связывающими   их параметрами. составляют математическую   модель   оригинала.   По   формулам можно   сделать   расчеты   с   различными   значениями параметров количественные характеристики   модели.   Расчеты,   в   свою   очередь, позволяют сделать выводы и обобщить их.  получить   и     Среда электронных таблиц  ­ это инструмент, который   виртуозно   и   быстро   выполняет трудоемкую  работу  по  расчету  и  пересчету 20 количественных характеристик исследуемого объекта или процесса. Моделирование биологических процессов. Существует   гипотеза,   что   жизнь   человека подчиняется   трем   циклическим   процессам, называемым биоритмами.      физическую, Эти   циклы   описывают   три   стороны   самочувствия человека: эмоциональную   и интеллектуальную. Биоритмы характеризуют подъемы и спады нашего состояния. Считается что «взлетам» графика,   представляющего   собой   синусоидальную зависимость, соответствуют более благоприятные дни. Дни, в которые график переходит через ось абсцисс, считаются   неблагоприятными.   Не   все   считают   эту теорию строго научной, но многие верят в нее. Более того, в некоторых странах мира в критические дни, когда ось абсцисс пересекают одновременно две или три кривые , людям профессий с повышенном уровнем риска (летчикам, каскадерам и т. п.) предоставляются выходные дни. За точку отсчета всех трех биоритмов берется день рождения человека. Момент рождения для человека очень   труден,   ведь   все   три   биоритма   в   этот   день пересекают ось абсцисс. С точки зрения биологии это достаточно  правдоподобно,  ведь  ребенок, появляясь на свет, меняет водную среду обитания на воздушную. 21 Происходит глобальная перестройка всего организма. Физический   биоритм   характеризует   жизненные   силы человека,   т.   е.   его   физическое   самочувствие. Периодичность его составляет 23 дня. Эмоциональный   биоритм   характеризует   человека, восприятия   окружающего. периода  эмоционального цикла равна 28 дням.    внутренний   настрой   эмоционального   Продолжительность   его   способность Третий   биоритм   характеризует   мыслительные способности,   интеллектуальное   состояние   человека. Цикличность его – 33 дня.      Составьте компьютерную модель по приведенному образцу.   Введите   в   ячейки   исходные   данные, расчетные формулы. Задание и алгоритм выполнения работы Задание Разработайте   индивидуальный   биоритм   человека, который   позволяет   спрогнозировать   физический, эмоциональный и интеллектуальный биоритм.  Алгоритм выполнения задания 22 Для   моделирования   выберем   среду   электронной таблицы.   В   этой   среде   информационная   и математическая   модели   объединяются   в   таблицу, которая содержит две области:  исходные данные;  расчетные данные (результаты). Составьте   компьютерную   модель   по   приведенному образцу.   Введите   в   ячейки   исходные   данные, расчетные формулы: Ячейка                          Формула A9                                                           =$B$5 (1) A10                                                       =A9+1 (2) B9                                                         =sin(2*Pi()*(A9­$B$4)/23) (3) C9                                                         =sin(2*Pi()*(A9­$B$4)/28) (4) D9                                                         =sin(2*Pi()*(A9­$B$4)/33) (5) Примечание. Обратите внимание! В каждую формулу входит   выражение(A9­$B$4),   которое   вычисляет количество   дней,   прожитых   человеком.   И   хотя выражение   содержит   ссылки   на   ячейки,   в   которых записаны   даты,   среда   электронных   таблиц автоматически   вычисляет   каждую   дату   как 23 количество дней, прошедших с 1 января 1900 года, а затем определяет разность между ними.   A Биоритмы Исходные данные Дата рождения Дата отсчета Длительность прогноза Результаты Порядковый день Формула1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 B C D 06.03.1984         01.04.19 98 30 Физическое Формула 3 Эмоционал ьное Формула 4 Интеллек туальное Формула 5 10 11 Формула 2 Заполнить Заполнить вниз 24 § 4. Информационные модели в базах данных    Наши знания о реальном мире представляет собой множество информационных моделей. Это сведения о свойствах   разнообразных   объектов   и   их взаимодействий   с   другими   объектами.   С   развитием производства   и   общества   поток   информации неизменно растет. Все труднее человеку становиться в этом   мощном   потоке,   найти   те   сведения,   которые 25 интересуют   его   в   данный   момент.   Чтобы ориентироваться   в   этом   обилии   и   разнообразии данных,   человек   стремиться   их   систематизировать, «разложить по полкам». В   повседневной   жизни   вы   тоже   постоянно сталкивались   с  организованной   информацией.  Это  и телефонные   справочники,   и   справочники   для поступающих   в   учебные   заведения,   всевозможные словари, кулинарные книги и т. п.  Специальные   программы   –   системы управления   базами   данных   (СУБД)   – позволяет   систематизировать   многообразие накопленной   человечеством   информации   об  виде   компьютерных окружающем   мире   в информационных моделей. Наиболее   простой   способ   организации   данных   в компьютере   –   табличный.   Таблица   состоит   из столбцов и строк. Количество столбцов определяется количеством   параметров   (признаков)   объекта,   по которым   строится   его   информационная   модель. Каждый столбец имеет имя, которое непосредственно отражает   его   содержимое.   Количество   строк соответствует   количеству   описываемых   однотипных объектов. Каждая строка описывает один объект по множеству признаков.   По   терминологии   баз   данных   столбцы называют полями, строки – записями. 26 Название поля Тематика Название книги Автор Объем (стр.) Цена (руб.) Тип поля текст текст текст число число Объекты, представленные записями в таблице, легко сравнить по выделенным параметрам. В этом случае говорят, что объекты находятся в отношениях друг с другом.   Поэтому табличную структуру данных в БД называют реляционной. В   СУБД  Open  Office.org  Base  вся   информация обрабатывается на основе таблиц. Таблица  –   наиболее   наглядная   форма отображения информации.  Поля   и   записи   представляются   в   классическом   для реляционных   баз   данных     табличном   виде.   Такой способ   представления   данных   удобен   на   этапе разработки и тестирования модели.  27 Задания для самостоятельной работы   следующих   полей: № 1.  Сформировать структуру БД «Абитуриент»,   номер состоящую   из экзаменационного листа,   фамилия абитуриента, код факультета, название факультета, оценка. (на каждом факультете требуется сдавать не менее 2 экзаменов). Создать   форму   для   заполнения   созданной   базы данных. Ввести в таблицу сведения об абитуриентах трех   любых   факультетов   (по   2­3   абитуриента   на каждом).   Считать,   что   на   каждом   факультете требуется   сдавать   два   экзамена.   Вывести   на   экран фамилию,   название   факультета   и   оценки   для абитуриентов,   получивших   хотя   бы   одну   двойку, отсортировав  список  по  ключу  название  факультета (возр.) + фамилия (возр.). № 2.  Создать структуру БД «Подписка». Создать форму для заполнения созданной базы данных. Ввести в базу сведения о подписчиках. Вывести на экран поля фамилия,   тип   издания,   название   издания,   с   какого месяца,   по   какой   месяц   для   подписчиков   газет, подписавшихся только на первый квартал 2004 года, отсортировав   список   по   ключу   название   издания (возр)   +   фамилия   (возр.).   Вывести   на   экран   поля фамилия,   тип   издания,   название   издания   для подписчиков газеты «Звезда» и журнала «Семья». 28 №   3.  Создать   структуру   БД   «Футбольный чемпионат»   Создать   форму   для   заполнения   БД. Ввести   сведения   о   5   командах,   каждая   из   которых сыграла   с   другими   командами   по   одному   разу   (за победу   присуждать   3   очка,   за   ничью   ­1   очко,   за поражение – 0 очков). Вывести на экран поля название команды,   количество набранных очков для всех игр, проведенных в июне, отсортировав   БД   по   ключу   дата   проведения   игры (убыв) + название команды (возр). Вывести на экран поля   название   команды,   дата   проведения   игры, количество забитых мячей, количество пропущенных мячей для игр, в которых было забито более 3 мячей (в сумме).   дата   проведения   игры, №   4.  Спроектировать   и   создать   структуру   БД «Коллекция»,   в   которой   можно   будет   хранить сведения   о   какой­либо   коллекции   (марок,   значков, монет).   Создать   форму   для   заполнения   этой   БД   и ввести в нее сведения о 15­20 экземплярах коллекции. Придумать   и   сформировать   к   созданной   БД   3­4 запроса   различной   сложности   (в   запросах использовать   сортировку   данных   по   различным полям). 29 № 5.  Спроектировать   и   создать   БД   «Ученик»,  в которой   можно   будет   хранить   сведения   об   ученике школы   на   протяжении   всех   лет   обучения.   Создать форму   для   заполнения   этой   БД   и   ввести   в   нее сведения   о   8­10   учениках   школы   из   3   различных классов. Придумать и сформировать к созданной БД 3­4   запроса   различной   сложности   (в   запросах использовать   сортировку   данных   по   различным полям). №   6.  Спроектировать   и   создать   структуру   БД «Поликлиника»,   в   которой   можно   будет   хранить сведения   о   пациентах   и   врачах   поликлиники (учитывать,   что   каждый   пациент   может   посещать различных   врачей).   Создать   форму   для   заполнения этой БД и ввести в нее сведения о 5 пациентах и 10 врачах (считать, что каждый из пациентов посещал 3­4 врачей). Придумать и сформировать к созданной БД 3­4   запроса   различной   сложности   (в   запросах использовать   сортировку   данных   по   различным полям). Список использованной литературы 30 1. Информатика. 7­9 класс. Базовый курс.  Практикум­задачник по моделированию/Под  ред. Н. В. Макаровой.­ СПб.: Питер, 2003.­  176с.: ил. 2. http://www.videouroki.net 3. http://www.klyaksa.ru 4. http://www.metod­kopilka.ru 31