Теоретический материал на тему "Моделирование и формализация"
методическая разработка по информатике и икт (9 класс) на тему
Материал содержит основные теоретические выдержки с примерами по теме "Моделирование м формализация".
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 514 КБ |
Предварительный просмотр:
Моделирование и формализация.
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.
Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства.
Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии — их химический состав, в биологии — строение и поведение живых организмов и так далее. Возьмем в качестве примера человека: в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению, и так далее.
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.
Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.
Классификация моделей.
1. Классификация по области использования.
Учебные модели используются при обучении. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы.
Опытные модели используются для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик. Например, модель крыла самолета «продувается» в аэродинамической трубе, с целью исследования его обтекаемости; модель здания используется для привязки его к конкретной местности. Такие модели представляют собой уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта.
Научно-технические модели создаются для исследования процессов и явлений. К таким моделям можно отнести прибор для получения грозового электрического разряда, модель движения планет Солнечной системы, модель работы двигателя внутреннего сгорания.
Игровые модели — это различного рода игры: деловые, экономические, военные. С помощью таких моделей можно разрешать конфликтные ситуации, оказывать психологическую помощь, проигрывать поведение объекта в различных ситуациях.
Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперимент с моделью либо многократно повторяется при разных исходных данных, чтобы изучить и оценить последствия каких-либо действий на реальную обстановку, либо проводится одновременно со многими другими похожими объектами, но поставленными в разные условия. По результатам исследования делаются выводы.
2. Классификация с учетом временного фактора (динамики)
Статические модели отражают объект в определенный момент времени, без учета происходящих с ним изменений. В этих моделях отсутствует временной фактор.
Динамические модели отражают процесс изменения объекта во времени.
3. Классификация по отрасли знаний
физические
химические
географические
исторические
социологические
экономические
математические и т.п.
4. Классификация по способу представления
Материальная модель воспроизводит геометрические, физические и другие свойства оригинала в материальной форме.
Информационная модель — это описание объекта.
В зависимости от структуры информационные модели делятся на
- табличные
- иерархические
- сетевые
С помощью таблиц строятся информационные модели в различных предметных областях Н-р, в математике – таблица умножения, химии таблица Менделеева, расписание уроков, поездов. Например, табличная модель стоимости отдельных устройств компьютера. В первом столбце таблицы содержится перечень объектов (устройств, входящих в состав компьютера, а во втором - их цена. Приведите пример табличной информационной модели?
В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значение их свойств в следующих столбцах (или строках таблицы).
Класс объектов - множество объектов, объединенных какими-то общими свойствами.
Свойства - характеристики, признаки объекта.
У каждого свойства есть название и значение.
Из ниже следующей таблицы найдите класс объектов, свойства объектов.
Постройте табличную модель по позиционным системам счисления.
Построим иерархическую модель для вышеприведенного примера.
Для раздела «Система счисления» мы построили две модели табличную и иерархическую модели. Следовательно, для одного и того же объекта можно построить табличную и иерархическую модель.
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.
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.
Практические задания.
1. Построить табличную информационную модель задачи:
В школе учатся четыре талантливых подростка: Иван, Петр, Алексей и Андрей. Один из них — будущий хоккеист, другой преуспел в футболе, третий — легкоатлет, четвертый подает надежды как баскетболист.
О них известно следующее:
1. Иван и Алексей присутствовали в спортзале, когда там занимался легкоатлет.
2. Петр и хоккеист вместе были на тренировке баскетболиста.
3. Хоккеист раньше дружил с Андреем, а теперь неразлучен с Иваном.
4. Иван незнаком с Петром, так как они учатся в разных классах и в разные смены. Кто чем увлекается?
2. На следующем графе изображена система возможного переливания крови. Укажите какую кровь может получит человек с первой группой, со второй, с третьей, с четвертой группой крови.
3. Нарисовать иерархическую информационную модель, состоящую из одноклассников, между которыми существуют следующие взаимоотношения: дружат Андрей и Даша, Андрей, Маша и Катя, Даша и Саша, Саша и Андрей. С кем Андрей может поделится секретом, не рискуя, что он станет известен кому – другому.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2012/10/16/picture-86237-1350384967.jpg)
Теоретический материал в формеметодической презентации "Интегрирование биологии в другие науки "
Выступление на педагогическом совете(теория)смотрите к нему имеется и (приложение )...
Самостоятельная подготовка учащихся по литературе и русскому языку поможет закрепить теоретический материал по важным подтемам, структурировать знания
1. вопросы к семинару (10 класс)2. вопросы к зачету (7,8 класс)3. творческие задания (6-10 класс)4. подготовка к ЕГЭ (11 класс)...
![](/sites/default/files/pictures/2021/01/23/picture-199331-1611409233.jpg)
Тестовые материалы для итогового контрольного опроса обучающихся на выявление уровня знаний теоретического материала по «Искусству дизайна»
Тестирование Разработаны тестовые материалы для итогового контроля по программе ...
Теоретический материал и контрольные работы по теме "Смутое время"
Конспект лекции по теме "Кризис династии Рюриковичей. Смутное время" и два варианта контрольной работы в формате ЕГЭ....
Теоретический материал к семинару «Технология французских мастерских»
Краткое теоретическое описание технологии французских мастерских....
Закрепление и контроль усвоения теоретического материала на уроках технологии.
Далеко не все изучаемые на уроках технологии сведения непосредственно и систематически используются школьниками в практической деятельности. Значительное подкрепление имеют лишь некоторые знания (напр...