Modely a modelovanie Jednou z metód poznávania objektov okolitého sveta je modelovanie, ktoré spočíva vo vytváraní a skúmaní zjednodušených náhrad za reálne objekty. Náhradný objekt sa zvyčajne nazýva model a pôvodný objekt sa nazýva prototyp alebo originál. K tvorbe modelov sa pristupuje, keď je skúmaný objekt príliš veľký skúmaný objekt je príliš malý proces prebieha veľmi rýchlo Spaľovací motor proces prebieha veľmi pomaly Výskum geologického procesu je nebezpečný pre ostatných Vytvorenie jadrového výbuchu skutočného objektu je nákladný pohľad na účel modelovania vlastností skúmaného subjektu, procesu alebo javu. Modelovanie je metóda poznávania, ktorá spočíva vo vytváraní a štúdiu modelov. Dummy Model Dummy Model Slovný popis vzorec, kresba, schéma Slovný popis vzorec, kresba, schéma Natural Information Model Informačný model je popis pôvodného objektu v jednom z jazykov kódovania informácií.

Etapy budovania informačného modelu Objekt a účel modelovania Informačný model Informačný model Spojenie medzi vlastnosťami a hlavnými časťami objektu. Vzťah medzi vlastnosťami a hlavnými časťami objektu. Slovný popis, tabuľka, kresba, diagram, kresba, vzorec, algoritmus, program. Slovný popis, tabuľka, kresba, diagram, kresba, vzorec, algoritmus, program. Formalizácia Základné znaky objektu Základné znaky objektu Analýza problémového stavu Analýza problémového stavu Reálny objekt

Príklad budovania informačného modelu Ivan by si mal na hodinu literatúry naspamäť zapamätať prvé tri strofy prvej kapitoly románu A. S. Puškina „Eugene Onegin“. Je to 42 riadkov. Ako dlho bude trvať splnenie tejto úlohy, ak si Ivan zapamätá prvý riadok za 5 sekúnd a každý ďalší riadok si zapamätá o 5 sekúnd dlhšie ako predchádzajúci riadok? Objekt modelovania Cieľ modelovania Proces zapamätania Vzorec výpočtu času Aritmetický postup: a 1 =5, d = 5, n= 42 Aritmetický postup: a 1 =5, d = 5, n= 42

Fyzikálne Ekologické Ekonomické Sociologické Statické Dynamické Obrazové Znak Zmiešaný Časový faktor Časový faktor Tematická oblasť Tematická oblasť Forma reprezentácie Forma reprezentácie Klasifikácia informačných modelov

Ikonický model Popis prírody leta v júni. Prišlo leto. júna. Príroda v lete kvitne a dozrieva, záhrady sú plné zelene, lúky sú pokryté širokou trávou. Ťažké kupovité oblaky sa pomaly vznášajú na oblohe ako obrovské lode. A hoci sa máj ku koncu oddával teplým a letným horúcim dňom, prvé júnové dni bývajú chladné, miestami daždivé. Nemali by ste byť naštvaní, pretože zdĺhavé zamračené počasie na začiatku mesiaca nie je na dlho. Suchá anticyklóna prinesie teplé vetry a vysoké slnko na oblohe zabezpečí teplé a horúce počasie. V júni je teplota vzduchu mierna bez prudkých skokov a priemerov ° C. Klasifikácia informačných modelov program n_16; var i, n: celé číslo; a, y: skutočné; begin writeln("Umocnenie"); write("Zadajte základ a>>"); readln(a); write("Zadajte exponent n>>"); readln(n); y:=1; pre i:=1 až n do y:=y*a; writeln("y=", y)koniec. >"); readln (a); zápis ("Zadajte exponent n>>"); readln (n); y:=1; pre i:=1 až n urobte y:=y*a; writeln ("y= ", y) koniec.">

Model je nový objekt, ktorý odráža vlastnosti skúmaného objektu, procesu alebo javu, ktoré sú podstatné z hľadiska účelu modelovania. Modelovanie je metóda poznávania, ktorá spočíva vo vytváraní a štúdiu modelov. Účel modelovania určuje vlastnosti pôvodného objektu, ktoré musia byť v modeli reprodukované. Modely v plnej mierke - skutočné objekty, v zmenšenej alebo zväčšenej podobe, reprodukujúce vzhľad, štruktúru alebo správanie sa modelovaného objektu. Informačné modely sú popisy pôvodného objektu v jednom z jazykov kódovania informácií. Formalizácia je proces nahradenia skutočného objektu jeho formálnym popisom, t. j. jeho informačným modelom. Informačné modely: figuratívne, symbolické a zmiešané. Najdôležitejšie

Otázky a úlohy Čo je to model? Kedy sa používa modelovanie? Pomocou príkladov potvrďte platnosť nasledujúcich tvrdení: a) jeden objekt môže zodpovedať viacerým modelom; b) jeden model môže zodpovedať viacerým objektom. Uveďte príklady plnohodnotných a informačných modelov. Vo vyššie uvedenom zozname modelov uveďte tie, ktoré možno použiť na: a) znázornenie objektov okolitého sveta; b) vysvetlenia známych skutočností; c) testovanie hypotéz a získavanie nových poznatkov o skúmaných objektoch; d) prognózovanie; e) riadenie. Modely: usporiadanie obytnej zástavby; fotografie pohybu vzdušných hmôt; cestovný poriadok vlaku; letový model lietadla novej konštrukcie v aerodynamickom tuneli; schéma štruktúry vnútorných orgánov človeka. Uveďte príklad informačného modelu: a) študent vo vašej triede; b) hráč basketbalového družstva; c) pacient veterinárnej nemocnice; d) byty v bytovom dome; e) knihy v knižnici; f) kazety (disky) so zvukovými nahrávkami (videozáznamy); g) mestá. Opíšte kroky na vytvorenie informačného modelu. Čo je podstatou fázy formalizácie? Uveďte typy informačných modelov v závislosti od formy prezentácie informácií o objekte modelovania. Uveďte príklady informačných modelov každého typu.

Referenčný abstrakt Full-scale Information Model je nový objekt, ktorý odráža vlastnosti skúmaného objektu, procesu alebo javu, ktoré sú podstatné z hľadiska účelu modelovania. Modelovanie je metóda poznávania, ktorá spočíva vo vytváraní a štúdiu modelov. Model Téma Časový faktor Forma zobrazenia Klasifikácia modelov Klasifikácia modelov

Zdroje informácií 1. gif - model atómu gif fotografia Zeme z vesmíru 3. jpg - spaľovací motor jpg model budovy jadrového výbuchu 6. jpg - nádvorie Moskvy jpg 7. jpg - Kremeľ jpg mapa Novomoskovska 9. jpg - tiger amurský jpg 10. gif - diagram gif 11. gif - geologický model

§ 1.1. Modelovanie ako metóda poznania

Otázky a úlohy: Modelovanie ako metóda poznania

1. Oboznámte sa s prezentačnými materiálmi k paragrafu obsiahnutými v elektronickej prílohe učebnice. Čo poviete na formy prezentácie informácií v prezentácii a v učebnici? Aké snímky by ste chceli pridať do svojej prezentácie?

2. Aký je model? Kedy sa používa modelovanie?

3. Pomocou príkladov potvrďte platnosť nasledujúcich tvrdení:

a) jeden objekt môže zodpovedať viacerým modelom;
b) jeden model môže zodpovedať viacerým objektom.

4. Uveďte príklady prírodných a informačných modelov.

5. Vo vyššie uvedenom zozname modelov uveďte tie, ktoré možno použiť na:

a) zobrazenie objektov okolitého sveta;
b) vysvetlenia známych skutočností;
c) testovanie hypotéz a získavanie nových poznatkov o skúmaných objektoch;
d) prognózovanie;
e) riadenie.

Modely: usporiadanie obytnej zástavby; fotografie pohybu vzdušných hmôt; cestovný poriadok vlaku; letový model lietadla novej konštrukcie v aerodynamickom tuneli; schéma štruktúry vnútorných orgánov človeka.

6. Uveďte príklad informačného modelu:

a) študent vo vašej triede;
b) hráč basketbalového družstva;
c) pacient veterinárnej kliniky;
d) byty v bytovom dome;
e) knihy v knižnici;
f) disk so zvukovými nahrávkami hudobných diel;
g) mestá.

7. Popíšte kroky na vytvorenie informačného modelu. Čo je podstatou fázy formalizácie?

8. Uveďte typy informačných modelov v závislosti od formy prezentácie informácií o objekte modelovania. Uveďte príklady informačných modelov každého typu.

9. Oboznámte sa s modelmi ST uverejnenými v Zjednotenej zbierke digitálnych vzdelávacích zdrojov (www.sc.edu.ru/). Do akej triedy modelov ich možno priradiť?

Kľúčové slová:

Model
modelovanie
modelársky cieľ
prírodný (materiálový) model
informačný model
formalizácia
klasifikácia informačných modelov

2.1.1. Modely a simulácie

Človek sa snaží poznať objekty (objekty, procesy, javy) okolitého sveta, to znamená pochopiť, ako je konkrétny objekt usporiadaný, aká je jeho štruktúra, základné vlastnosti, zákony vývoja a interakcie s inými objektmi. Na vyriešenie mnohých praktických problémov je dôležité vedieť:

ako sa vlastnosti objektu zmenia pod určitým vplyvom naň od iných objektov („Čo sa stane, ak...?“);
aký vplyv by sa mal vykonať na objekt, aby sa zmenili jeho vlastnosti v súlade s novými požiadavkami („Ako to urobiť, aby ...?“);
aká kombinácia vlastností objektu je za daných podmienok najlepšia („Ako to urobiť lepšie?“).

Jednou z metód poznávania predmetov okolitého sveta je modelovanie, ktoré spočíva vo vytváraní a skúmaní zjednodušených náhrad za skutočné predmety. Náhradný objekt sa zvyčajne nazýva model a pôvodný objekt sa nazýva prototyp alebo originál. Príklady modelov sú znázornené na obr. 2.1.

Ryža. 2.1.
Modelové príklady

K tvorbe modelov sa pristupuje vtedy, keď je skúmaný objekt príliš veľký (slnečná sústava) alebo príliš malý (atóm), keď proces prebieha veľmi rýchlo (spracovanie paliva v spaľovacom motore) alebo veľmi pomaly (geologické procesy), keď štúdium objektu môže byť nebezpečné pre ostatných (atómový výbuch), viesť k jeho zničeniu (kontrola seizmických vlastností výškovej budovy) alebo keď je vytvorenie skutočného objektu veľmi nákladné (nové architektonické riešenie), atď.

Model nie je presnou kópiou pôvodného objektu: odráža len časť jeho vlastností, vzťahov a správania.

Čím viac atribútov objektu model odráža, tým je úplnejší. V modeli však nie je možné odrážať všetky vlastnosti pôvodného objektu a väčšinou to ani nie je potrebné. Vlastnosti pôvodného objektu, ktoré musia byť v modeli reprodukované, sú určené účelom modelovania – účelom budúceho modelu. Tieto vlastnosti sa nazývajú nevyhnutné pre tento model z hľadiska účelu modelovania.

Zamyslite sa nad tým, aké vlastnosti objektu divadla budú podstatné pri tvorbe jeho modelu z pohľadu: 1) stavebnej firmy, ktorá sa podieľa na výstavbe budovy divadla; 2) režisér, ktorý pripravuje inscenáciu nového predstavenia; 3) pokladník predávajúci lístky; 4) divák, ktorý sa predstavenia zúčastní.

Keďže akýkoľvek model vždy odráža len časť vlastností originálu, je možné vytvárať a používať rôzne modely toho istého objektu. Napríklad: guľa môže reprodukovať iba jednu vlastnosť Zeme - jej tvar, obyčajná zemeguľa odráža aj polohu kontinentov a zemeguľa, ktorá je súčasťou súčasného modelu slnečnej sústavy, odráža aj trajektóriu Zeme. Zem okolo Slnka.

Vlastnosti originálu môžete v modeli odrážať rôznymi spôsobmi.

Po prvé, znaky možno kopírovať, reprodukovať. Takýto model sa nazýva prírodný (materiál). Príkladmi plnohodnotných modelov sú figuríny a modely - zmenšené alebo zväčšené kópie, ktoré reprodukujú vzhľad modelovaného objektu (zeme), jeho štruktúru (model slnečnej sústavy) alebo správanie (rádio ovládaný model auta).

Po druhé, vlastnosti originálu možno opísať v jednom z jazykov kódovania informácií - uveďte slovný popis, uveďte vzorec, diagram alebo kresbu atď. Takýto model sa nazýva informačný. V nasledujúcom texte sa budeme zaoberať informačnými modelmi.

2.1.2. Etapy budovania informačného modelu

Každý model je vytvorený tak, aby vyriešil nejaký problém. Konštrukcia informačného modelu sa začína analýzou podmienok tejto úlohy vyjadrenej v prirodzenom jazyku (obr. 2.2).

Ryža. 2.2.
Etapy tvorby informačného modelu

Výsledkom analýzy stavu problému je určený predmet modelovania a účel modelovania.

Po určení účelu modelovania v objekte modelovania sa rozlišujú vlastnosti, hlavné časti a vzťahy medzi nimi, ktoré sú podstatné z hľadiska tohto konkrétneho cieľa. V tomto prípade by malo byť jasne definované, čo je dané (aké počiatočné údaje sú známe, aké údaje sú prijateľné) a čo je potrebné nájsť v riešenom probléme. Mali by sa uviesť aj vzťahy medzi vstupnými údajmi a výsledkami.

Ďalším krokom pri budovaní informačného modelu je formalizácia - prezentácia identifikovaných vzťahov a identifikovaných podstatných znakov objektu modelovania v určitej forme (slovný popis, tabuľka, obrázok, diagram, kresba, vzorec, algoritmus, počítačový program atď.). ).

Príklad.Žiak 9. ročníka na hodine literatúry sa musí naučiť naspamäť prvé tri strofy prvej kapitoly románu A. S. Puškina „Eugene Onegin“, obsahujúcej 42 riadkov. Ako dlho mu bude trvať splnenie tejto úlohy, ak si dokáže zapamätať prvý riadok za 5 sekúnd a na zapamätanie každého ďalšieho riadka potrebuje o 10 sekúnd viac času ako na zapamätanie predchádzajúceho riadku?

V tomto prípade je predmetom modelovania proces zapamätania si básne študentom; Účelom simulácie je získať vzorec na výpočet času, ktorý študent potrebuje na zapamätanie si básne.

Z hľadiska účelu modelovania sú podstatné tieto informácie: čas zapamätania si prvého riadku (5 sekúnd); rozdiel v čase zapamätania nasledujúceho a predchádzajúceho riadku (10 sekúnd); počet riadkov, ktoré sa majú zapamätať (42 riadkov). Toto sú pôvodné údaje. Výsledkom je čas potrebný na zapamätanie všetkých 42 riadkov nového fragmentu.

Keďže čas na zapamätanie každého riadku, počnúc druhým, sa získa pridaním konštantného čísla k času potrebnému na zapamätanie predchádzajúceho riadku, môžeme hovoriť o aritmetickom postupe:

5, 15, 25, 35, ...

Prvý člen tejto postupnosti je a1 = 5, rozdiel postupu je d = 10, počet členov postupu je n = 42.

Z kurzu algebry je známy vzorec na výpočet súčtu prvých n členov aritmetickej progresie:

Tento vzorec je požadovaný informačný model. S jeho pomocou samostatne vypočítajte čas potrebný na to, aby si študent báseň zapamätal.

Informačné modely existujú oddelene od modelovacích objektov a môžu byť spracované nezávisle od nich. Po vybudovaní informačného modelu ho človek používa namiesto pôvodného objektu na štúdium tohto objektu, na riešenie úlohy.

Na adrese http://earth.google.com/intl/ru/ sa nachádza aplikácia Google Earth, ktorá poskytuje možnosť cestovať po našej planéte bez toho, aby ste vstali zo stoličky. Toto je trojrozmerný model planéty, ktorý sa pohybuje, na ktorom môžete: prezerať satelitné fotografie zemského povrchu; zobraziť mestá, jednotlivé budovy a svetoznáme pamiatky v 3D; skúmať vzdialené galaxie, súhvezdia a planéty; cestovanie do minulosti a pod.

2.1.3. Klasifikácia informačných modelov

Existuje veľa možností klasifikácie informačných modelov. Uvažujme o niektorých z nich.

Ak za základ klasifikácie vezmeme predmetnú oblasť, potom môžeme rozlišovať fyzikálne, environmentálne, ekonomické, sociologické a iné modely.

V závislosti od zohľadnenia časového faktora sa rozlišujú modely dynamické (meniace sa v čase) a statické (nemeniace sa v čase).

V závislosti od formy prezentácie informácií o objekte modelovania existujú znakové, figuratívne a zmiešané (figuratívno-znakové) typy informačných modelov.

Znakové informačné modely sú zostavené pomocou rôznych prirodzených a formálnych jazykov (znakové systémy). Znakový informačný model môže byť reprezentovaný vo forme textu v prirodzenom jazyku alebo programu v programovacom jazyku, vo forme vzorca atď.

Obrazové informačné modely (kresby, fotografie atď.) sú vizuálne obrazy predmetov zaznamenané na akomkoľvek nosiči informácií.

Zmiešané informačné modely kombinujú figuratívne a symbolické prvky. Príkladmi zmiešaných informačných modelov sú geografické mapy, grafy, diagramy atď. Všetky tieto modely využívajú súčasne grafické prvky aj značky.

Najdôležitejšie

Model je nový objekt, ktorý odráža vlastnosti skúmaného objektu, procesu alebo javu, ktoré sú podstatné z hľadiska účelu modelovania.

Modelovanie je metóda poznávania, ktorá spočíva vo vytváraní a štúdiu modelov.

Účel modelovania (účel budúceho modelu) určuje vlastnosti pôvodného objektu, ktoré musia byť v modeli reprodukované.

Rozlišujte prírodné a informačné modely. Modely v plnej mierke - skutočné objekty, v zmenšenej alebo zväčšenej podobe, reprodukujúce vzhľad, štruktúru alebo správanie sa modelovaného objektu. Informačné modely sú popisy pôvodného objektu v jednom z jazykov kódovania informácií.

Formalizácia je proces nahradenia skutočného objektu jeho formálnym popisom, t. j. jeho informačným modelom.

Podľa formy prezentácie sa rozlišujú obrazové, symbolické a zmiešané (figuratívno-znakové) informačné modely.

Otázky a úlohy

čo je to modelka? Kedy sa používa modelovanie?
Dokážte nasledujúce tvrdenia príkladmi:
Uveďte príklady plnohodnotných a informačných modelov.
Vo vyššie uvedenom zozname modelov uveďte tie, ktoré možno použiť na:
Modely: usporiadanie obytnej zástavby; fotografie pohybu vzdušných hmôt; cestovný poriadok vlaku; letový model lietadla novej konštrukcie v aerodynamickom tuneli; schéma štruktúry vnútorných orgánov človeka.
Uveďte príklad informačného modelu:
Opíšte kroky na vytvorenie informačného modelu. Čo je podstatou fázy formalizácie?
Uveďte typy informačných modelov v závislosti od formy prezentácie informácií o objekte modelovania. Uveďte príklady informačných modelov každého typu.
Pozrite si 3D modely uverejnené v Zjednotenej zbierke digitálnych vzdelávacích zdrojov (www.school-collection.edu.ru/). Do akej triedy modelov ich možno priradiť?

Popis prezentácie na jednotlivých snímkach:

1 snímka

Popis snímky:

2 snímka

Popis snímky:

Kľúčové slová modelovanie model účel modelovania prirodzený (materiálový) model formalizácia informačného modelu klasifikácia informačných modelov

3 snímka

Popis snímky:

Modely a modelovanie Jednou z metód poznávania objektov okolitého sveta je modelovanie, ktoré spočíva vo vytváraní a skúmaní zjednodušených náhrad za reálne objekty. Náhradný objekt sa zvyčajne nazýva model a pôvodný objekt sa nazýva prototyp alebo originál. K tvorbe modelov sa pristupuje, keď je skúmaný objekt príliš veľký skúmaný objekt je príliš malý proces prebieha veľmi rýchlo Spaľovací motor proces prebieha veľmi pomaly Výskum geologického procesu je nebezpečný pre ostatných Vytvorenie jadrového výbuchu skutočného objektu je nákladný pohľad na účel modelovania vlastností skúmaného subjektu, procesu alebo javu. Modelovanie je metóda poznávania, ktorá spočíva vo vytváraní a štúdiu modelov. Dummy Model Slovný popis vzorec, kresba, diagram Informačný model v plnom rozsahu Informačný model je popis pôvodného objektu v jednom z jazykov kódovania informácií.

4 snímka

Popis snímky:

Etapy budovania informačného modelu Objekt a účel modelovania Informačný model Vzťah medzi vlastnosťami a hlavnými časťami objektu. Slovný popis, tabuľka, kresba, diagram, kresba, vzorec, algoritmus, program. Formalizácia Základné vlastnosti objektu Analýza podmienok úlohy Reálny objekt

5 snímka

Popis snímky:

Príklad budovania informačného modelu Ivan by si mal na hodinu literatúry naspamäť zapamätať prvé tri strofy prvej kapitoly románu A. S. Puškina „Eugene Onegin“. Je to 42 riadkov. Ako dlho bude trvať splnenie tejto úlohy, ak si Ivan zapamätá prvý riadok za 5 sekúnd a každý ďalší riadok si zapamätá o 5 sekúnd dlhšie ako predchádzajúci riadok? Objekt simulácie Cieľ simulácie Proces pamäte Vzorec na výpočet času Aritmetický postup: a1=5, d = 5, n= 42

6 snímka

Popis snímky:

Fyzikálne Ekologické Ekonomické Sociologické Statické Dynamické Obrazové Znak Zmiešaný Časový faktor Tematická oblasť Forma zobrazenia Klasifikácia informačných modelov

7 snímka

Popis snímky:

Ikonický model Popis prírody leta v júni. Prišlo leto. júna. Príroda v lete kvitne a dozrieva, záhrady sú plné zelene, lúky sú pokryté širokou trávou. Ťažké kupovité oblaky sa pomaly vznášajú na oblohe ako obrovské lode. A hoci sa máj ku koncu oddával teplým a letným horúcim dňom, prvé júnové dni bývajú chladné, miestami daždivé. Nemali by ste byť naštvaní, pretože zdĺhavé zamračené počasie na začiatku mesiaca nie je na dlho. Suchá anticyklóna prinesie teplé vetry a vysoké slnko na oblohe zabezpečí teplé a horúce počasie. V júni je teplota vzduchu mierna bez prudkých skokov a priemerne +15 +17° C. Klasifikácia informačných modelov program n_16; var i, n: celé číslo; a, y: skutočné; begin writeln("Umocnenie"); write("Zadajte základ a>>"); readln(a); write("Zadajte exponent n>>"); readln(n); y:=1; pre i:=1 až n do y:=y*a; writeln("y=", y)koniec.

8 snímka

Popis snímky:

Figurálny model Polenov V. D. Moskovský dvor Klasifikácia informačných modelov

9 snímka

Popis snímky:

10 snímka

Popis snímky:

Model je nový objekt, ktorý odráža vlastnosti skúmaného objektu, procesu alebo javu, ktoré sú podstatné z hľadiska účelu modelovania. Modelovanie je metóda poznávania, ktorá spočíva vo vytváraní a štúdiu modelov. Účel modelovania určuje vlastnosti pôvodného objektu, ktoré by sa mali v modeli reprodukovať. Modely v plnej mierke - skutočné objekty, v zmenšenej alebo zväčšenej podobe, reprodukujúce vzhľad, štruktúru alebo správanie sa modelovaného objektu. Informačné modely sú popisy pôvodného objektu v jednom z jazykov kódovania informácií. Formalizácia je proces nahradenia skutočného objektu jeho formálnym popisom, t. j. jeho informačným modelom. Informačné modely: figuratívne, symbolické a zmiešané. Najdôležitejšie

11 snímka