Образная модель в информатике это – Информационные модели

Информационные модели — урок. Информатика, 6 класс.

Объект-оригинал можно заменить набором его свойств: названий (величин) и значений.

Набор свойств, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах и процессах, называют информационной моделью.

В таблице приведён пример информационной модели дачного дома — карточка из каталога, по которому заказчик строительной компании может выбрать подходящий проект. Каждая карточка в каталоге содержит названия (величины) свойств дома (слева) и значения этих свойств (справа).

 

Внешний вид
Длина	\(10\) м
Ширина	\(8\) м
Количество этажей	\(2\)
Материал стен	кирпич
Толщина стен	\(0,6\) м
Внутренняя отделка стен	доска
Материал крыши	шифер
…

 

Все названия свойств в информационных моделях — это всегда знаковые элементы, потому что название может быть выражено только знаками.

А значения величин могут нести как знаковую, так и образную информацию.

Например, в таблице значение величины «внешний вид» выражено образным элементом (рисунком), а значения остальных величин выражены с помощью знаков (чисел, слов, запятых).

 

Образным элементом информационной модели может быть не только таблица или фотография, но и объёмный макет или видеозапись. Однако при этом обязательно должна иметься возможность связать этот элемент с характеристикой конкретного объекта.

Например, в строке «Внешний вид» в каталоге домов может быть указан шифр макета. А чтобы сами макеты были элементами информационной модели, а не украшением, их нужно снабдить ярлыками с шифрами.

 

Обрати внимание!

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

По способу представления различают следующие виды информационных моделей.

 

 

Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Много информации дают специалистам полученные со спутников фотографии поверхности Земли.

 

 

Широко используются образные информационные модели в образовании (иллюстрации в учебниках, учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

 

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, формулы (например, площади прямоугольника \(S = ab\)).

 

Во многих моделях сочетаются образные и знаковые элементы.

 

Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и символьный язык.

 

Источники:

Босова Л. Л., Информатика и ИКТ : учебник для 7 класса. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 45 с.

www.yaklass.ru

Знаковые модели. Словесные модели

К видам информационных моделей по способу представления относятся: образные модели, знаковые модели и смешанные модели. Образные

модели – это зрительные образы объектов, которые зафиксированы на каком-либо носителе. Примерами образных моделей являются рисунки в учебниках, фотографии, чертежи и так далее. Знаковые модели – это модели, которые представлены в виде текста, формул или программ на специальном языке программирования. К знаковым моделям относятся словесные описания, формулы в учебниках математики, физики и прочие. Смешанные модели – это модели, в которых одновременно используются образные и знаковые модели. Смешанные модели включают в себя таблицы, графики, диаграммы и так далее.

Сегодня мы рассмотрим словесные модели. Словесные модели – это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках. Естественный язык – это язык, предназначенный для общения людей. Важно, чтобы этот язык понимали все люди, участвующие в общении.

Существуют разнообразные стили словесных описаний. Различают разговорный и книжный стили. Разговорный стиль чаще всего используется в общении для передачи своих мыслей, эмоций, чувств, всего, что нас окружает (например, отдых на выходных с родителями или друзьями). Это происходит на одном из естественных языков (русский, английский и так далее). Таким образом, разговорный стиль служит для общения между людьми.

Книжный стиль можно разделить на подкатегории:

·      научный;

·      официально-деловой;

·      публицистический;

·      художественный.

Сегодня на уроке мы более подробно рассмотрим художественный стиль. Он используется в произведениях художественной литературы. С помощью этого стиля автор воздействует на чувства и воображение читателя, передаёт свои чувства, мысли, использует все богатство лексики. После прочтения, человек анализирует литературное произведение, выделяет в нем

объекты и их свойства, отношения между героями, связи между событиями и так далее.

Например «Какая прекрасная пора — зима! Закружило, завьюжило. Морозы сковали водоёмы. Застыли берёзы в белоснежной бахроме, поблёскивают мохнатые шапки на соснах, искрятся припорошённые снегом шишки на ветвях елей. Кругом студёная тишь. Кусается морозный воздух. Снежный покров надёжно укрыл землю. Выходишь из елового сумрака — дух захватывает: такое сияние снега, неба, солнца! Просто чудо!».

В данном тексте мы можем видеть, как автор старается передать все свои эмоции и чувства по отношению к этой поре года.

Или же ещё один пример:

·      Ты красива, как фотомодель!

·      Ты ленивый словно тюлень!

·      Ты покраснела как рак!

·      По небу плыли белые, как сахарная вата, облака.

·      Этот холм будто дворец, возведённый самой природой.

В данных высказываниях используются сравнения.

Третий пример основывается на использовании инверсий. Инверсия – это использование обратного порядка слов для усиления тех или иных фрагментов и придания словам особой стилистической окраски.

·      Боязнь потери к темной стороне привести может.

·      Решать сам буду, кого в обучение брать.

·      Если раз ступишь на тёмную тропу, навсегда она твою судьбу определит.

Как говорилось ранее, словесные модели – это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках.

Сам же естественный язык, предназначенный, прежде всего, для повседневного общения, имеет целый ряд своеобразных черт

:

·      Многозначность – почти все слова имеют не одно, а несколько значений;

·      Использование слов в прямом и переносном смысле;

·      Использование синонимов, омонимов и пр…

Это всё придаёт общению выразительность, но вместе с тем мешает при создании многих информационных моделей, где нужна точность и однозначность.

Важно запомнить:

·      Знаковые модели – это модели, которые представлены в виде текста, формул или программ на специальном языке программирования.

·      Словесные модели – это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках.

·      Естественный язык – это язык, предназначенный для общения людей.

videouroki.net

Конспект урока «Информационные модели» 7 класс

Оборудование урока: УМК Л. Босовой «Информатика-7»: учебник, рабочая тетрадь на печатной основе; распечатки, компьютеры, мультимедийный проектор, экран.

Цели урока:

• Формирование представлений учащихся о моделях и моделировании;
• Знакомство с классификацией информационных моделей по способу представления;
• Развитие практических  умений и навыков создания информационных моделей различных видов.

Тип урока: изучение нового материала.

План урока:

• Орг. момент (1 мин).
• Актуализация знаний (8 мин).
• Объяснение нового материала (10 мин).
• Решение задач на закрепление (7 мин.)
• Работа с компьютером (15 мин).
• Подведение итогов, постановка домашнего задания (4 мин).

Ход урока:

1. Орг. момент
— приветствие; проверка отсутствующих.

2. Актуализация знаний

• Дайте определение следующим понятиям:
• Модель (объект, который используется в качестве «заместителя», представителя другого объекта (оригинала) с определенной целью)
• Моделирование (метод познания окружающего мира, состоящий в создании и исследовании моделей реальных объектов).
• Какие виды моделей Вы знаете? Поясните. (натурные — реальные предметы, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение объекта моделирования; информационные- описания объекта оригинала на языках кодирования информации.)
• Назовите причины создания следующих моделей:
• Вращение Земли вокруг своей оси.swf (Причина создания моделей: >объект слишком велик.)
• Модель атома кислорода.swf (Причина создания моделей: малые размеры, невозможность зафиксировать характер связей и скорость движения в реальном процессе.)
• Двигатель внутреннего сгорания.swf (Причина создания моделей: >процесс протекает очень быстро.)
• Происхождение озер.swf (Причина создания моделей: процесс протекает очень медленно)
• Стихии.swf (Причина создания моделей: исследование объекта может оказаться опасным для окружающих.)
• Определите какие из следующих моделей являются информационными, а какие натурными (примеры натуральных моделей: манекен, авиамодель, муляж картофеля; примеры информационных моделей: фотография, карта местности, чертеж авто).

3. Объяснение нового материала
Сегодня на уроке мы поговорим об информационных моделях и рассмотрим их виды.
Давайте разберем такую жизненную ситуацию: вам необходимо приобрести дачу. При покупке на что вы обращаете внимание в первую очередь (внешний вид)?
В таблице, приведен пример информационной модели дачного дома — карточка из каталога, по которому вы можете выбрать подходящий дом. Каждая карточка в каталоге содержит названия свойств дома (слева) и значения этих свойств (справа). Это полная информация об объекте? (

нет). На что ещё вы обращаете внимание при покупке дачи? (стоимость, район, …)

Все названия свойств в информационных моделях — это всегда знаковые элементы, потому что название может быть выражено только знаками. А вот значения величин могут нести как знаковую, так и образную информацию. Например, в табл. значение величины «внешний вид» выражено образным элементом (рисунком), а значения остальных величин выражены с помощью знаков (чисел, слов, запятых).
— Давайте вместе с вами подумаем и скажем, что такое информационные модели? В какой форме они представляют объекты?
Набор свойств, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах и процессах, называют информационной моделью.

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

По способу представления различают следующие виды информационных моделей:

• Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.).

Вопросы:

• Рисуете ли вы чертежи на уроках черчения?
• На каких предметах вы пользуетесь рисунками? (иллюстрации в учебниках ботаники, географии)
• Какую информацию можно получить из фотографии со спутников поверхности Земли? (Изображения со спутников также были использованы для построения подробных карт, необходимых при строительстве дорог, прокладке железнодорожных путей и ирригационных каналов. Появилась возможность составлять карты подводного рельефа, например коралловых рифов, представляющих потенциальную опасность для мореплавания.)
• Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Словесные описания – это письменное или устное представление информационной модели средствами естественного языка.

Примеры моделей:

• информация в учебниках
• произведения художественной литературы
• тексты, описывающие алгоритмы
• текстовое описание объектов и процессов

Формула  — выраженный условными знаками ряд математических величин в их функциональных зависимостях (в математике).
Примеры моделей:

• модель прямолинейного перемещения тела
  
• математическая модель периода колебаний пружинного маятника
  
• Во многих моделях сочетаются образные и знаковые элементы. Такие модели называют смешанными. Примерами смешанных информационных моделей могут служить таблицы, графики, диаграммы, схемы (географические карты, блок-схемы, графы) и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и символьный язык.

4. Решение задач на закрепление. (Файл Информационное моделирование.swf, раздел задания)
№1. Укажите информационные модели.

• физическая карта
• глобус
• график зависимости расстояния от времени
• макет здания
• схема узора для вязания крючком
• муляж яблока
• манекен
• схема метро

№2. Укажите пары объектов, о которых можно сказать, что они находятся в отношении «объект — модель».

• компьютер — процессор
• слякоть — насморк
• автомобиль — техническое описание автомобиля
• город — путеводитель по городу
• самолет — радиоуправляемая модель самолета
• человек — манекен
• Новосибирск — город

№3. Заполните схему информационных моделей. Впишите справа термины, в соответствующие прямоугольники.

№4. Приведите примеры:
 а) образной информационной модели _________________________________________________

__________________________________________________________________________________

 б) знаковой информационной модели _________________________________________________

__________________________________________________________________________________

в) смешанной информационной модели________________________________________________

5. Работа с компьютером. Мир информатики 3 год, тема «Моделирование», собираем аппликацию
6. Подведение итогов, постановка домашнего задания.  Прочитать §2.2, решить задачу №5
№5.  Построение информационных моделей.
Рассматривается задача: «Из Городовиковска в Элисту выезжает рейсовый автобус со скоростью 60км/ч. Одновременно из Элисты в Городовиковск отправляется маршрутное такси, скорость которого 80 км/ч. Через сколько часов они встретятся, если расстояние между городами равно 280 км»
Учитель: ребята, о каком реальном объекте идёт речь в задаче? (объект-процесс движения автобуса и такси).
Давайте рассмотрим различные способы представления этого объекта, т.е. построим различные информационные модели. В ходе беседы с учащимися выясняем, что  можно построить следующие модели:
Знаковая (записанная на языке математических формул)
V1  —  скорость автобуса,
V2  —  скорость такси,
S – расстояние, t — ? время движения.
t =  S : (V1 +V2)
Образная  (отрезок – расстояние между городами, стрелки – скорости и направление движения, флажок – место встречи)

Смешанная

Объект	Расстояние, км (движение навстречу)	Скорость, км/ч	Время, ч
Рейсовый автобус	280	60	?
Такси	80

22.02.2013

Приложения:

1. Конспект урока в формате .DOC
2. Презентация (41 слайд) .PPT
3. Флеш ролики .SWF
4. Видео ролик «Модель атома кислорода» .AVI

www.metod-kopilka.ru

План-конспект урока по информатике и икт по теме: Модель и виды моделирования

Тема: Понятие модели. Виды моделей.

Тип урока: комбинированный урок (формирование новых знаний).

Цели: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания; рассмотреть различные классификации моделей; сформировать у учащихся понятие «информационная модель»; научить учащихся описывать информационные модели; познакомить учащихся с формами представления информационных моделей; сформировать понятие «формализация»; научиться создавать словесные и математические модели;  сформировать у учащихся понятие «графическая модель»; научить учащихся строить графические модели.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

• основные понятия «модель», «моделирование», «система», «системный анализ», «подсистема», «надсистема», «систематизация», «информационная модель»:
• виды моделей, их классификацию;
• какие связи существуют между элементами системы.

Учащиеся должны уметь:

• приводить примеры различных моделей;
• классифицировать модели по различным признакам;

Оборудование урока: мультимедийный проектор, презентация.

Ход урока

1. Вступление (организационный момент).

Приветствие. Проверка присутствующих. Постановка цели

II. Постановка целей урока. Актуализация.

1.  Макет здания, детская мягкая игрушка, математическая формула, теория развития общества — это все модели. Как же получается назвать такие разные понятия одним словом?
2. Существует огромное количество моделей. Как разложить их «по полочкам»? Как классифицировать?
3. Наиболее полно отразить существенные свойства объекта можно с помощью информационной модели. Как ее построить?

        

ПI. Изложение нового материала

1. Введение понятия «модель»

—

Учащиеся открывают тетради и записывают тему урока.

— При построении модели сам объект часто называется оригиналом или прототипом. Таким образом, можно сформулировать определение понятия модель. Модель – это аналог (заменитель) оригинала, отражающий некоторые его свойства.

— Рассмотрим несколько примеров моделей, которые вы постоянно используете в школе:

• На уроках географии при изучении темы Форма Земного шара вы периодически используете глобус. Глобус – является моделью Земли.
• На уроках химии при изучении химических элементов мы часто используем Периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, которая является моделью всех химических элементов Земли.
• На уроках физики при изучении темы Тепловые процессы вы использовали модель молекул, кристаллических решеток.
• На уроках биологии при изучении опорно-двигательного аппарата человека вы пользуетесь скелетом, который является моделью человека.

Причины, создания моделей:

1. В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности. Например, все мы видели научно-популярные фильмы о жизни динозавров. Видеофильмы помогают нам создать целостное представлении о внешнем виде и жизни существ, которых мы не можем наблюдать в реальном времени. Другим примером является модель “ядерной зимы”, которую так часто используют фантасты в своих фильмах и книгах. Люди не знают, какая жизнь будет после столь масштабной катастрофы. Но многочисленные рассказы и фильмы помогают создать достаточно яркий образ.

2. Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы изучить конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных свойств.

Например, при составлении карты местности мы совершенно не учитываем геологические характеристики местности или преобладающий климат. При создании модели, нам совершенно не нужны эти параметры объекта, потому что они не влияют на расположение объектов на местности. Другим примером являются живые организмы. У этого объекта столько разных свойств и составляющих, что при изучении отдельных функций организма, другие функции можно просто не рассматривать. Например при изучении дыхательной системы, нервную, пищеварительную, кровеносную и др. системы можно не рассматривать.

3. Оригинал либо очень велик, либо очень мал.

Солнечная система настолько велика и недоступна для нас, что при ее изучении проще пользоваться моделью. Другим примером является атом. Мы не можем увидеть его невооруженным глазом, поэтому гораздо проще изучать его увеличенную копию.

4. Процесс протекает очень быстро или очень медленно.

Например, рост цветов происходит очень медленно. И что бы наглядно продемонстрировать этот процесс, можно создать модель. Записать на видео несколько дней из жизни цветов, затем с помощью специальных программ увеличить скорость воспроизведения видеофильма. И тогда, созданная модель, будет показывать процесс роста цветка. По аналогии можно изучить очень быстрые процессы, например, полет пули, выпушенной из дула пистолета.

5. Исследование объекта может привести к его разрушению.

Все мы пользуемся транспортом, и каждый из нас хотя бы раз задумывался о его безопасности. Для того, что бы выяснить надежность автомобиля компания-производитель проводит краш тесты. Эти тесты позволяют выявить слабые места защиты автомобиля, не подвергая опасности реальных людей и настоящие автомобили.

 — Моделирование — это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

— Что можно моделировать? Ответим на этот вопрос.

Учащиеся отвечают корабли, одежды…

2. Классификация моделей

— Так как моделей много и они отличаются друг от друга по своим параметрам, то их необходимо классифицировать.

По способу представления (из чего сделаны)

Модели	Определения	Примеры
Материальные	Воспроизводят геометрические  и физические свойства объекта и всегда имеют реальное воплощение	Детские игрушки, чучела птиц, карты, схемы, макеты
Информационные	Нельзя потрогать или увидеть воочию т.к. они не имеют материальной основы, а строятся только на информации	Любое описание объекта на одном из разговорных или формальных языков

Информационные модели	Определения	Примеры
Знаковые	Информационная модель выраженная средствами формального языка	Рисунки, тексты, графики, схемы и т.д.
Вербальные	Информационная модель в мысленной или разговорной форме	Мысленный образ объекта

Учащиеся записывают классификацию моделей в тетради

 

— Формализация – это замена реального объекта или процесса его формальным описанием, т.е. его информационной моделью.

Графические информационные модели

Графические информационные модели являются простейшим видом моделей, которые передают внешние признаки объекта — размеры, форму, цвет.

Графические модели более информативны, чем словесные. Без карт трудно представить себе ботанику и биологию, географию, военное дело, судоходство и т.д.

Современные технологии не могут обойтись без информационных моделей технических устройств, зданий и т.д. в виде чертежей.

Электрические и радиосхемы — это информационные модели физики, радиотехники и радиоэлектроники.

Графики и диаграммы — это информационные модели, которые в наглядной форме представляют числовые и статистические данные.

IV. Закрепление материала (практическая работа).

Выполнить практическую работу  №3.1на стр. 209

Необходимо построить график

V. Домашнее задание

— Выучить конспект в тетради и прочитать параграфы 16-17.

VI. Итоги урока

. Сегодня мы узнали, что в нашей жизни часто встречаются аналоги реальных объектов, которые отражают некоторые их свойства, это аналогии называются моделями. Один и тот ж объект может иметь несколько моделей и они будут отличаться друг от друга в зависимости от цели создания модели и субъекта, который их создавал.

nsportal.ru

Понятие модели

Понятие модели

Понятие модели. Информационная модель. Виды информационных моделей.

Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной) постоянно создает и использует модели окружающего мира.

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.).

Наглядные модели часто используются в процессе обучения. В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель — глобус, в курсе физики изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели, в химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток, в биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т. д. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов.

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Более того, практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни. Моделями в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки, т.е. объекты разные – модель одна.

Предметные и информационные модели

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные.

Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются образные информационные модели в образовании (учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программы на языке программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F = ma), таблицы (например, периодической таблицы элементов Д. И. Менделеева) и так далее.

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических элементов, так и символьный язык.

Формализация.

На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели. Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом:

Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;

орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формальных языков является математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Язык математики является совокупностью формальных языков.

Визуализация

В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объектами — чертежи, моделей электрических цепей — электрические схемы, логических моделей устройств — логические схемы и так далее.

Так при визуализации формальных физических моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения физических величин и так далее. Визуальные модели обычно являются интерактивными, то есть исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере

Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Компьютерное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Часто компьютерные модели проще и удобнее исследовать, они позволяют проводить вычислительные эксперименты, реальная постановка которых затруднена или может дать непредсказуемый результат.

Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов:

Построение описательной информационной модели (выделение существенных параметров).

Создание формализованной модели (запись формул).

Построение компьютерной модели.

Компьютерный эксперимент.

Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.

На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные с точки зрения целей проводимого исследования параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.

На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.

Однако далеко не всегда удается найти формулы явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

1) создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

2) формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.).

В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.

Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.

Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.

vplaksina.narod.ru

Урок информатики в 9-м классе на тему «Моделирование. Понятие модели»

Цели урока:

Образовательные:

• изучить на примерах понятие модели.
• познакомится с ролью моделирования в научных и практических исследованиях
• изучить типы моделей

Воспитательная:

• формирование  самостоятельности и ответственности при изучении нового материала

Развивающая:

• развитие внимания и аналитического мышления

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Беседа учителя о роли моделирования в научных и практических исследованиях.

Слайд 2

Сегодня речь пойдёт об очень важном для информатики понятии – МОДЕЛЬ. Это слово многим знакомо. С понятием “модель” мы сталкиваемся с детства. Игрушечный автомобиль, самолет или кораблик для многих были любимыми игрушками равно как и плюшевый медвежонок или кукла. Дети часто моделируют (играют в кубики, обыкновенная палка им заменяет коня и т.д.).

Для каких целей создаются модели? Давайте рассмотрим следующую ситуацию.

Слайд 3

В 1870 г. английское Адмиралтейство спустило на воду новый броненосец “Кэптен”. Корабль вышел в море и перевернулся. Погиб корабль. Погибли 523 человека.     Это было совершенно неожиданно для всех. Для всех, кроме одного человека. Им был английский ученый-кораблестроитель В.Рид, который предварительно провел исследования на модели броненосца и установил, что корабль опрокинется даже при небольшом волнении. Но ученому, проделывающему какие-то несерьезные опыты с “игрушкой”, не поверили лорды из Адмиралтейства. И случилось непоправимое…

Почему произошла такая ситуация? Можно ли было её избежать? Что для этого нужно было сделать?

Модели используются человечеством давно. Возможно, кто-то из вас занимается созданием моделей кораблей, автомобилей или самолётов. Такие модели называются техническими. Они воспроизводят некоторые свойства реальных устройств, например форму, способность плавать, ездить или летать.

Слайд 4

Приведем несколько примеров, поясняющих, что такое модель.

Прежде чем воздвигнуть здание, архитектор сооружает его из кубиков, чтобы посмотреть, как оно будет выглядеть. Это модель.

Слайд 5

Для того, чтобы объяснить, как функционирует система кровообращения, на уроке биологии учитель демонстрирует плакат, на котором изображены направления движения крови. Это модель.

Слайд 6

Перед тем как запустить в производство новый самолет, его помещают в аэродинамическую трубу и с помощью соответствующих датчиков определяют величины напряжений, возникающих в различных местах конструкции. Это модель.

Слайд 7

На стене висит картина, изображающая яблоневый сад в цвету. Это модель.

Слайд 8

Манекен в магазине – модель человека.

Слайд 9

Итак, можем дать определение модели:

Модель – это некоторое упрощённое подобие реального объекта, процесса или явления

Слайд 10

Приведите примеры моделей из жизни.

Слайд 11

Модели бывают натурными (материальными) и информационными

Слайд 12

Натурные модели

Моделируемый объект – это сложная система.

Автомобиль состоит из корпуса, двигателя, колёс, рулевого управления, салона и т.п. Модель автомобиля гораздо проще. В ней может отсутствовать двигатель, электропитание, рулевое управление и другие части, размер модели меньше размера настоящего автомобиля.

Слайд 13

Всякая модель воспроизводит только те свойства оригинала, которые понадобятся человеку при его использовании. Например манекен нужен для того, чтобы на него можно было одеть одежду для рекламы или для удобства портного, но способности ходить или разговаривать от него не требуются. Поэтому манекен должен воспроизводить лишь форму и размер человеческого тела.

Слайд 14

Цель создания производственного робота совсем другая. Робот должен воспроизводить некоторые физические действия человека: уметь брать и перемещать детали, закручивать и раскручивать болты и пр. Для достижения таких целей внешнего сходства с человеком совсем не требуется.

Слайд 15

Свойства объекта, отражённые в модели, зависят от цели моделирования.

Модели одного и того же объекта могут быть разными, если создаются для разных целей.

Слайд 16

Информационные модели

Для информатики именно информационные модели представляют наибольший интерес.

Если натурная модель объекта моделирования – это его физическое подобие, то информационная модель – это его описание.

Слайд 17

Способы описания могут быть различными: вербальный (словесный на естественном языке), математический (формулы), графический (рисунок, схема, чертёж).

Например, чертёж корабля, его рисунок являются графическим описанием, т.е. информационной моделью корабля.

Слайд 18,19

Привести ещё примеры

Слайд 20

Моделирование – это деятельность человека по созданию модели (натурной или информационной)

Слайд 21,22,23,24

Объектами моделирования могут быть материальные объекты (корабль, комета, живая клетка), явления (гроза, дождь, снег, солнечное затмение), процессы (полёт ракеты, изменение стоимости акций на фондовой бирже, учёба, химическая реакция).

Слайд 25

Слайд 26

Информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей (так же как и натурные), могут существенно различаться.

Слайд 27

Очень часто людям приходится заполнять различные анкеты, личные карточки. Такие документы можно считать информационными моделями человека. По форме они одинаковые, а по содержанию разные.

Например, в личной карточке работника предприятия, которая хранится в отделе кадров, о нём имеются следующие сведения: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, место рождения, национальность, адрес проживания, образование, семейное положение. А в медицинскую карточку того же самого человека заносятся следующие данные: фамилия, имя, отчество, пол, год рождения, группа крови, вес, рост, хронические заболевания. В обществе охотников, членом которого является этот же человек, о нём хранится третий набор сведений.

Таким образом, разные цели моделирования – разные информационные модели.

Слайд 28

Компьютер – это инструмент для информационного моделирования. С его помощью можно воспроизвести самые сложные объекты, процессы и явления. Такие модели отображаются на экране в виде статического (неподвижного) или анимированного (подвижного) изображения, может сопровождаться звуком, т.е. использовать технологию мультимедиа.

В настоящее время весьма эффективным и значимым является метод компьютерного моделирования.

Слайд 29

Модель отражает лишь некоторые свойства объекта, существенные с точки зрения цели моделирования.

Если объект является сложным (т.е. состоит из множества взаимосвязанных частей), то его можно назвать системой.

В большинстве случаев объектами моделирования являются сложные системы: природные, технические, общественные и др.

Слайд 30,31,32,33,34,35

Модель используется как заменитель реальной системы для воспроизведения отдельных её функций, для прогноза её поведения в определённых условиях.

Слайд 36

Формализация – это результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к их формальному обозначению в определённой знаковой форме.

Слайд 37

По-другому, формализация – это создание информационной модели, описывающей объект моделирования в форме каких-либо знаков: букв, цифр, рисунков, картографических элементов, математических или химических формул и т.п.

4. Подведение итогов урока:

тестирование с использованием компьютеров.

5. Домашнее задание:

п.6, задания №4, 5, 6.

Презентация

Тест

urok.1sept.ru