Model je takav materijalni ili mentalno predstavljeni predmet koji u procesu proučavanja zamjenjuje izvorni predmet, zadržavajući neke od njegovih tipičnih obilježja važnih za ovo proučavanje. Formiranje osnovnih pojmova sekcije „formalizacija i modeliranje

Zahvaljujući formalizaciji, matematička logika se mogla koristiti u elektroničkim računalima koja rade prema njezinim zakonima.

V. Pekelis

Cijeli život čovjeka neprestano ga suočava s akutnim i različitim zadacima i problemima. Pojava takvih problema, poteškoća, iznenađenja znači da u stvarnosti oko nas ima puno nepoznatog, skrivenog. Stoga je potrebno sve šire poznavanje svijeta, otkrivanje u njemu sve više novih procesa, odnosa ljudi i stvari.

Uspjeh intelektualnog razvoja učenika ostvaruje se uglavnom u nastavi, gdje stupanj zainteresiranosti učenika za učenje, razina znanja, spremnost na stalno samoobrazovanje, odnosno sposobnost nastavnika da organizira sustavnu spoznajnu aktivnost. njihov intelektualni razvoj.

Iskustvo nastave predmeta informatika pokazuje da se posebno ističu vrste aktivnosti učenika u analizi situacija, predviđanju, izgradnji informacijskih modela, stvaranju uvjeta za promjenjiv izbor rješenja, primjeni heurističkih tehnika, te sposobnosti provođenja projektantskih aktivnosti. kao golovi.

Specifični zadaci učenja informatike u školi imaju oblik:

upoznati učenike s pojmovima sustav, informacija, model, algoritam i njihovom ulogom u formiranju suvremene informacijske slike svijeta, naučiti ih definirati te pojmove, istaknuti njihove značajke i objasniti ih, razlikovati vrste modela, algoritama. , itd.;
otkriti opće obrasce informacijskih procesa u prirodi, društvu, tehničkim sustavima;
upoznati studente s načelima formalizacije, strukturiranja informacija te razviti sposobnost izgradnje informacijskih modela proučavanih objekata i sustava;
razvijati algoritamske i logičke stilove mišljenja;
formirati sposobnost organiziranja traženja informacija potrebnih za rješavanje problema;
formirati sposobnost planiranja radnji za postizanje cilja, korištenjem fiksnog skupa alata.

Formacija je proces obrazovanja i osposobljavanja usmjeren na razvoj osobnosti osobe ili njezinih individualnih kvaliteta. Formirati znači organizirati i provoditi obrazovanje i osposobljavanje na takav način, utjecati na učenika na način da se u njemu razvije jedna ili ona kvaliteta.

Svladavanje dijela “Formalizacija i modeliranje” predlaže se kao temeljno na ovom putu.

po sekciji “Modeliranje i formalizacija” Dodijeljeno je 8 sati. Odjeljak pokriva sljedeće teme:

Objekt. Klasifikacija objekata. objektni modeli. 2h.
Klasifikacija modela. Glavne faze modeliranja. 2h.
Formalni i neformalni iskaz problema.
Osnovni principi formalizacije. 2h.
Pojam informacijske tehnologije za rješavanje problema.
Izgradnja informacijskog modela. 2h.

Glavni koncepti koje studenti trebaju naučiti nakon proučavanja teme:

Predmet, model, modeliranje; formalizacija; informacijski model; informacijska tehnologija za rješavanje problema; kompjuterski eksperiment.

Na kraju jedinice učenici bi trebali znati:

o postojanju mnogih modela za isti objekt;
faze informacijske tehnologije za rješavanje problema pomoću računala.

učenici bi trebali biti u mogućnosti:

dati primjere modeliranja i formalizacije;
dati primjere formaliziranog opisa objekata i procesa;
dati primjere sustava i njihovih modela.
izgraditi i istražiti najjednostavnije informacijske modele na računalu.

Proučavanje odjeljka odvija se spiralno: počinje s konceptom Objekt. Klasifikacija objekata. Za proučavanje se koristi dijafilm koji definira ove pojmove, jasno prikazuje primjere predmeta, objašnjava - koja su svojstva predmeta, okoline (v.<Рисунок 1> , <Рисунок 2>) itd.

Koristeći ovaj slajd<Приложение 1 >Učenik može samostalno razumjeti ove pojmove. Nakon sistematizacije pojmova povezanih s objektom, dolazi do nesmetanog prijelaza na pojmove model, klasifikacija modela ( izgled<Рисунок 3> , <Рисунок 4> ) . Učeniku se zadaju zadaci tipa: Objekt – osoba. Fenomen je grmljavina. Navedite njihove modele i klasificirajte ih.

Čovjek je dugo koristio modeliranje za proučavanje predmeta, procesa, pojava u raznim područjima. Rezultati ovih studija služe za utvrđivanje i poboljšanje karakteristika stvarnih objekata i procesa; razumjeti bit pojava i razviti sposobnost prilagođavanja ili upravljanja njima; za izgradnju novih objekata ili modernizaciju starih. Modeliranje pomaže osobi da donese informirane i promišljene odluke, da predvidi posljedice svojih aktivnosti.

Zahvaljujući računalima, ne samo da su područja primjene modeliranja značajno proširena, već se pruža i sveobuhvatna analiza dobivenih rezultata.

Proučavanjem sekcije učenici se upoznaju osnove modeliranja i formalizacije. Učenici trebaju razumjeti što je model i koje vrste modela postoje. To je potrebno kako bi studenti prilikom provođenja istraživanja mogli odabrati i učinkovito koristiti programsko okruženje i alate prikladne za svaki model. Početak svakog istraživanja je formulacija problema, što je određeno zadanim ciljem. Vrsta modela, izbor softverskog okruženja i dobiveni rezultati ovise o tome kako se razumije svrha modeliranja. Učenik uči o glavne faze modeliranja koje istraživač mora proći da bi postigao svoj cilj.

Sadržaj obuke formiran je popisom različitih modela dostupnih studentima za razumijevanje. Već je poznat dovoljan broj takvih modela za koje je neophodna uporaba računala. Na određenim modelima iz različitih školskih predmeta učenici uče simulacijske tehnologije, učenje graditi informacijski modeli. Da biste to učinili, možete koristiti različita softverska okruženja. Učenik određuje obujam sadržaja i mogućnosti za različite vrste informacijskih tehnologija, ovisno o svojim sposobnostima.

Važna točka u nastavi i ovladavanju stečenim znanjem je osiguravanje svih obrazovnih elemenata odjeljka testovima tražene razine, koji su preuzeti iz metodičkog priručnika 5, 7 *, također s interneta, autor N. Ugrinovich.

Ovaj članak predstavlja jednu od varijanti testa koji se odnosi na glavne obrazovne elemente sekcije "Modeliranje i formalizacija". Također je dat tekst kontrolnog rada koji je izradio S.Yu. Piskunova, i njeno rješenje, iz kolekcije 9*

Test na temu "Modeliranje i formalizacija"

1. Što se naziva atributom objekta?

Predstavljanje objekta stvarnog svijeta uz pomoć određenog skupa njegovih karakteristika koje su bitne za rješavanje ovog informacijskog problema.
Apstrakcija objekata iz stvarnog svijeta koji dijele zajedničke karakteristike i ponašanja.
Odnos između objekta i njegovih karakteristika.
Svaka pojedinačna karakteristika zajednička svim mogućim slučajevima

2. Izbor tipa modela ovisi o:

Fizička priroda objekta.
Namjena objekta.
Ciljevi proučavanja objekta.
Informacijski entitet objekta.

3. Što je informacijski model objekta?

Materijalni ili mentalno predstavljeni predmet koji u procesu istraživanja zamjenjuje izvorni predmet uz očuvanje najbitnijih svojstava važnih za ovo istraživanje.
Formalizirani opis objekta u obliku teksta u nekom kodnom jeziku koji sadrži sve potrebne informacije o objektu.
Softverski alat koji implementira matematički model.
Opis atributa objekata koji su bitni za problem koji se razmatra i odnosa među njima.

4. Navedite klasifikaciju modela u užem smislu riječi:

Prirodno, apstraktno, verbalno.
Apstraktno, matematičko, informativno.
Matematički, računalni, informacijski.
Verbalno, matematičko, informativno

5. Svrha izrade informacijskog modela je:

Obrada podataka o objektu stvarnog svijeta, uzimajući u obzir odnos između objekata.
Komplikacija modela, uzimajući u obzir dodatne čimbenike koji su prethodno bili obaviješteni.
Istraživanje objekata temeljeno na kompjuterskom eksperimentiranju s njihovim matematičkim modelima.
Predstavljanje objekta kao teksta na nekom umjetnom jeziku dostupnom za računalnu obradu.

6. Informacijsko modeliranje temelji se na:

Oznaka i naziv objekta.
Zamjena stvarnog objekta odgovarajućim modelom.
Pronalaženje analitičkog rješenja koje daje informacije o objektu koji se proučava.
Opis procesa nastanka, obrade i prijenosa informacija u proučavanom sustavu objekata.

7. Formalizacija je

Faza prijelaza od smislenog opisa veza između odabranih značajki objekta na opis koji koristi neki jezik kodiranja.
Zamjena stvarnog predmeta znakom ili skupom znakova.
Prijelaz s nejasnih problema koji nastaju u stvarnosti na formalne informacijske modele.
Izolacija bitnih informacija o objektu.

8. Informacijska tehnologija se zove

Proces određen kombinacijom sredstava i metoda obrade, proizvodnje, promjene stanja, svojstava, oblika materijala.
Promjena početnog stanja objekta.
Proces koji koristi skup sredstava i metoda za obradu i prijenos primarnih informacija nove kvalitete o stanju objekta, procesa ili pojave.
Skup specifičnih radnji usmjerenih na postizanje cilja.

9. Što se zove simulacijsko modeliranje?

Suvremena tehnologija istraživanja objekata.
Proučavanje fizikalnih pojava i procesa uz pomoć računalnih modela.
Implementacija matematičkog modela u obliku softverskog alata.

10. Što je računalni informacijski model?

Predstavljanje objekta kao testa na nekom umjetnom jeziku dostupnom za računalnu obradu.
Skup informacija koji karakteriziraju svojstva i stanje objekta, kao i njegov odnos s vanjskim svijetom.
Model u mentalnom ili razgovornom obliku, implementiran na računalu.
Metoda istraživanja vezana uz računalnu tehnologiju.

11. Računalni eksperiment sastoji se od niza koraka:

Izbor numeričke metode - razvoj algoritma - izvođenje programa na računalu.
Izgradnja matematičkog modela - odabir numeričke metode - razvoj algoritma - izvođenje programa na računalu, analiza rješenja.
Razvoj modela - razvoj algoritma - implementacija algoritma u obliku softverskog alata.
Izgradnja matematičkog modela - razvoj algoritma - izvođenje programa na računalu, analiza rješenja.

broj pitanja
Odgovor br.	4	3	2	1	4	3	1	3	3	3	2

Probni rad na temu "Modeliranje i formalizacija"

Opcija broj 1.

1. Napravite odgovor na temu „Modeli i kako ih sastaviti“, odgovarajući na pitanja redom.

Što je objektni model?
Koje modele susrećete u svakodnevnom životu?
Što je informacijski model?
Može li se jedan objekt opisati korištenjem različitih informacijskih modela? Ako da, kako će se razlikovati?
Sastavite informacijski model objekta “automobil” kako biste ga okarakterizirali putnicima. Kako će se ovaj model promijeniti ako je cilj okarakterizirati automobil kao tehnički uređaj?
Može li se strateška računalna igra nazvati modelom igre? Ako je moguće, zašto?

2. Sastavite matematički model problema:

Odredite vrijeme susreta dvaju pješaka koji idu jedan drugome u susret.

Opcija broj 2.

1. Sastavite odgovor na temu “Klasifikacija objekata”, odgovarajući na pitanja redom.

Što je klasifikacija objekata? Zašto je potrebno klasificirati objekte?
Navedite primjer razvrstavanja objekata prema zajedničkim svojstvima.
Koji je princip nasljeđivanja?
Objasniti na primjeru klasifikacije objekata s općim nazivom “računalni program”.
Kako se modeli mogu klasificirati?
Na temelju čega se modeli dijele na statičke i dinamičke?

2. Napravite matematički model problema:

- Odredite vrijeme kada će jedan pješak sustići drugog.

opcija 1

1. Odgovori na pitanja

1.1. Model je slika koja proučava neke bitne aspekte predmeta, pojave ili procesa.

1.2. U svakodnevnom životu čovjek se susreće s materijalnim i informacijskim modelima.

1.3. Informacijski modeli opisuju objekte na jednom od jezika kodiranja (kolokvijalnom, grafičkom, znanstvenom, itd.).

1.4. Jedan te isti objekt može imati više modela, sve ovisi o tome koja svojstva objekta se proučavaju. Na primjer, jedan te isti predmet osoba se u fizici smatra materijalnom točkom, u biologiji - sustavom koji teži samoodržanju itd.

1.5. Prilikom sastavljanja informacijskog modela automobila kako bi se opisali pogodnosti za putnike, potrebno je navesti: je li to kamion ili osobni automobil, kapacitet (koliko ljudi), koliko vrata, prisutnost i veličinu prtljažnika, unutrašnjost veličina, presvlake, oblik, mekoća sjedala, klima, glazba itd. .d. Ako automobil karakterizirate kao tehnički uređaj, tada je naznačena težina, veličina, nosivost, najveća brzina, potrošnja goriva itd.

1.6. Strateška računalna igra prikazuje informacijske procese koji se odvijaju u životu. Na primjer, vojne strategije opisuju strukturu državnog sustava općenito i njegove vojske posebno, financijske strategije opisuju različite ekonomske i društvene zakone. Stoga se strateška računalna igra može smatrati informacijskim modelom informacijskog procesa koji opisuje.

L - početna udaljenost

Rezultat: t - vrijeme kretanja

Za: L, v 1, v 2 > 0

Metoda: t = L / (v 1 + v 2)

Opcija 2

1. Odgovori na pitanja

1.1. Među raznolikošću objekata u okolnom svijetu, pokušavamo identificirati skupine objekata koji imaju zajednička svojstva. Klasa je skupina objekata koji imaju zajednička svojstva. Objekti u klasi nazivaju se instancama klase. Objekti iste klase međusobno se razlikuju po nekim posebnim svojstvima. Klasifikacija je raspodjela objekata u klase i podklase na temelju zajedničkih svojstava.

1.2. Primjer klasifikacije prema zajedničkim svojstvima – predmet književnosti može se podijeliti u tri velika razreda prema sadržaju: znanstvena literatura, fikcija, publicistička literatura.

1.3. U hijerarhijskoj strukturi, objekti su organizirani u razine gdje se instanca niže razine naziva podređena klasa i dio je instance više razine koja se naziva roditeljska klasa. Najvažnije svojstvo klasa je nasljeđivanje – svaka podređena klasa nasljeđuje sva svojstva roditeljske klase.

1.4. Svaki računalni program je algoritam napisan na jeziku razumljivom računalu. Programi se dijele na sistemske i aplikacijske. Oni obavljaju različite funkcije, ali sve su napisane na jeziku razumljivom računalu - to je svojstvo koje nasljeđuje svaka podređena klasa (sustav i aplikacijski programi) od roditeljske klase - računalnog programa.

1.5. Modeli se mogu klasificirati prema bilo kojoj bitnoj osobini.

1.6. Modeli koji opisuju sustav u određenom trenutku nazivaju se statističkim informacijskim modelima. Modeli koji opisuju procese promjene i razvoja sustava nazivaju se dinamički informacijski modeli.

2. Matematički model problema

Zadano: t 02 - vrijeme početka drugog pješaka

v 1 - brzina prvog pješaka

v 2 - brzina drugog pješaka

Rezultat: t - vrijeme susreta pješaka

Kada je: t 02 , v 1 , v 2 > 0; v1< v 2

L 2 \u003d (t - t 02) * v 2

t * v 1 \u003d (t - t 02) * v 2

t * v 1 - t * v 2 = - t 02 * v 2

t \u003d t 02 * v 2 / (v 2 - v 1)

Književnost:

za studente

Ivanova I.A. informatike. 9. razred: Radionica. - Saratov: Licej, 2004
Informatika, Osnovni kolegij, 7. - 9. razred. – M.: Laboratorij za osnovna znanja, 2001.
Informatika 7-8 razred / uredila N.V. Makarova. - Sankt Peterburg: Izdavačka kuća "Petar", 1999.
Informatika 9. razred / uredila N.V. Makarova. - Sankt Peterburg: Peter Kom, 1999.
N. Ugrinovich “Informatika i informacijske tehnologije”
O. Efimova, V. Morozov, N. Ugrinovich. Kolegij računalne tehnologije s osnovama informatike. Udžbenik za starije razrede. - M., ABF, 1999.

Metodologija

Bešenkov S.A., Lyskova V.Yu., Matveeva N.V. Formalizacija i modeliranje // Informatika i obrazovanje. - 1999. - br. 5. - S. * - *; br. 6. - P.21-27; br. 7. - P.25-29.
Boyarshinov V.G. Matematičko modeliranje u školskom kolegiju informatike // Informatika i obrazovanje. - 1999. - br. 7. - Str.13-17.
Vodovozov V.M. Priprema informacija u okruženju vizualnih objekata // Informatika i
obrazovanje. - 2000. - br. 4. - Str.87-90.
Obornev E.A., Oborneva I.V., Karpov V.A. Modeliranje u proračunskim tablicama // Informatika i obrazovanje. - 2000. - br. 5. - Str. 47-52.
informatike. Testni zadaci. – M.: Laboratorij za osnovna znanja, 2002.
Makarenko A.E. itd. Priprema za ispit iz informatike. - M .: Iris-Press, 2002
Molodtsov V.A., Ryzhikova N.B. Kako položiti ispit i centralizirano testiranje iz informatike za 100 bodova. - Rostov n/a: Phoenix, 2003.
Petrosyan V.G., Perepecha I.R., Petrosyan L.V. Metode rješavanja tjelesnih zadataka na računalu // Informatika i obrazovanje. - 1996. - br. 5. - Str. 94-99.
Planirani ishodi učenja iz informatike i informacijske tehnologije i njihovo ocjenjivanje u matičnim i srednjim (ponoy) općeobrazovnim školama: Instruktivno-metodički zbornik / Autori i sastavljači: N.E. Kostyleva, L.Z. Gumerova, R.I. Yarochkina, L.V. Lunina, S.Yu. Piskunova, E.V. Žuravleva - Naberežni Čelni: CRO, 2004.
Ponomareva E.A. Sat o proučavanju pojma modela // Informatika i obrazovanje. - 1999. - br. 6. - S. 47-50.
Ostrovskaya E.M. Modeliranje na računalu // Informatika i obrazovanje. - 1998. - br. 7. - Str. 64-70; br. 8. - P.69-84.
Smolyaninov A.A. Prve lekcije na temu "Modeliranje" // Informatika i obrazovanje. - 1998. - Broj 8. - Str. 23-29.
Khenner E.K., Shestakov A.P. Kolegij "Matematičko modeliranje" // Informatika i obrazovanje. - 1996. - br. 4. - Str.17-23.

Što je objektni model i zašto se stvara;
- kakvu ulogu igra informacija pri izradi modela;
- što je informacijski model;
- kolika je primjerenost informacijskog modela.

Uloga cilja u razvoju informacijskog modela objekta

Poznavajući svijet oko sebe, svatko od nas formira vlastitu ideju o njemu. Jedan od načina spoznaje je stvaranje i proučavanje modela stvarnog predmeta, procesa ili prirodnog fenomena. Prilikom konstruiranja i proučavanja modela uobičajeno je uvesti generalizirani pojam predmeta proučavanja (original, prototip), podrazumijevajući pod tim svaki materijalni ili nematerijalni objekt (proces), kao i prirodni fenomen.

Pod modelom se podrazumijeva materijalni ili mentalno predstavljeni objekt, koji u procesu istraživanja zamjenjuje izvorni objekt tako da njegovo proučavanje daje nova saznanja o izvornom objektu. Model djeluje kao svojevrsno oruđe znanja, koje istraživač postavlja između sebe i predmeta proučavanja i uz pomoć kojeg proučava predmet koji ga zanima. Proces modeliranja je ciklički proces, uslijed kojeg je moguće više puta mijenjati sam model, neprestano ga poboljšavajući i usavršavajući.

Pri izradi modela važna je faza prikupljanje informacija o objektu u mjeri u kojoj to zahtijeva cilj izgradnje modela. Bez takvih informacija razvoj modela je nemoguć.

Model je objekt koji odražava bitna svojstva stvarnog predmeta proučavanja, koja su odabrana u skladu s zadanim ciljem modeliranja.

Ne postoje stroga pravila o tome kako najbolje prezentirati model. Međutim, čovječanstvo je prikupilo ogromno iskustvo u ovom području aktivnosti. Modeli mogu poprimiti sve vrste oblika i oblika. Bez obzira na to, model se može pripisati ili klasi materijala ili klasi nematerijalnih modela.

Svaki model se stvara i mijenja zbog informacija koje osoba ima o stvarnim objektima ili pojavama. Sposobnost stvaranja modela, kao i, općenito, mogućnosti u poznavanju okolnog svijeta, ovisi o sposobnosti osobe da ispravno razumije i obrađuje informacije. Kako bismo proučavali stvarni objekt, namjerno prikupljamo informacije o njemu.

Ove informacije mogu se pohraniti u pamćenje osobe, ali ako su predstavljene u bilo kojem obliku na jednom od jezika kodiranja informacija, tada se u ovom slučaju može govoriti o stvaranju i korištenju informacijskog modela istraživačkog objekta (izvornika).

Proučavanje nekih aspekata izvornog objekta provodi se po cijenu odbijanja odražavanja drugih aspekata. Stoga svaki informacijski model zamjenjuje stvarni objekt samo u strogo ograničenom smislu. Iz toga proizlazi da se za jedan objekt može izraditi nekoliko informacijskih modela, usmjeravajući pozornost na određene aspekte objekta koji se proučava i karakterizirajući objekt s različitim stupnjevima detalja.

Kao ilustraciju, razmotrite industriju stanogradnje. Riječ je o izgradnji kuće. Kakav bi trebao biti informacijski model ove kuće? Ispada da ih može biti mnogo. Njihov broj određen je ciljem koji stoji pred onima koji su vezani uz ovu gradnju. Očito je da se stajališta kupca stana, arhitekta, investitora i građevinske organizacije u određivanju svrhe izgradnje informacijskog modela međusobno bitno razlikuju. Tako se za predmetnu kuću može izraditi nekoliko različitih informacijskih modela, ovisno o cilju koji se postavlja onima koji je stvaraju. Razmotrimo neke od njih.

Pretpostavimo da je cilj kupca kupiti udoban dom. Za izgradnju informacijskog modela potrebno je odabrati najvažnije informacije u skladu s zadanim ciljem. Iako je pojam udobnosti višeznačan – svatko ga razumije na svoj način, pokušajmo ga izraziti u jednoj od mogućih interpretacija. Navodimo glavne pokazatelje koji bi trebali odrediti udobnost. Kuća bi trebala biti smještena na mirnom zelenom mjestu, opremljena modernim tehničkim uređajima, trebala bi imati podzemnu garažu, u ulazu bi trebao sjediti vratar ili zaštitar. Za izgradnju informacijskog modela potrebno je odabrati informacije koje odražavaju sve gore navedene zahtjeve i predstaviti ih, na primjer, u obliku tablice ili popisa. Zadatak kupca uključuje: traženje tvrtki koje se bave izgradnjom takvih kuća; konstrukcija za svaku varijantu odgovarajućeg informacijskog modela; prema rezultatima analize – izbor najbolje opcije u smislu cilja. Odabrana opcija bit će informacijski model (tablica 1.1).

Tablica 1.1. Informacijski modeli kuća u izgradnji sa stajališta kupca.
Cilj je stjecanje udobnog stanovanja

Sličnu tehniku ćemo koristiti za izgradnju informacijskih modela za druge osobe zainteresirane za gradnju, na primjer, investitora i arhitekta. Jasno je da će ciljevi u oba slučaja biti potpuno drugačiji u odnosu na kupca, što znači da će se i modeli razlikovati.

Sa stajališta investitora, glavni cilj je ostvarivanje dobiti, što znači da će pokazatelji koji sadrže informacije koje ga zanimaju biti uglavnom financijske prirode (tablica 1.2).

Tablica 1.2. Informacijski modeli kuća u izgradnji sa stajališta investitora.
Cilj je dobiti maksimalan profit

Sa stajališta arhitekta, glavni je cilj razviti moderan arhitektonski projekt uzimajući u obzir okoliš: susjedni teritorij s uspostavljenim stilom obližnjih kuća, postojeću infrastrukturu, ekologiju itd. Nekoliko opcija za informacijski model koji odgovara ovom cilju date su u tablici. 1.3.

Istaknimo glavnu stvar na koju biste trebali obratiti pažnju prilikom izgradnje informacijskog modela:

♦ prvo, cilj izgradnje informacijskog modela treba biti jasno formuliran;
♦ zatim odaberite informacije relevantne za ovu svrhu za nekoliko sličnih predmeta proučavanja;
♦ zatim predstavite ove informacije koristeći jedan od jezika kodiranja informacija, na primjer u obliku popisa parametara (indikatora) i njihovih vrijednosti za svaki objekt u obliku tabele (kao što je prikazano u tablicama 1.1-1.3).

Tablica 1.3. Informacijski modeli kuća u izgradnji sa stajališta arhitekta.
Cilj je stvoriti arhitektonski dizajn koji odgovara okolišu

Informacijski model je model koji sadrži namjerno odabrane i predstavljene u nekom obliku najbitnije informacije o objektu.

Informacijski modeli igraju vrlo važnu ulogu u ljudskom životu. Znanje stečeno na nastavi u školi omogućuje vam stvaranje različitih informacijskih modela koji zajedno odražavaju informacijsku sliku svijeta oko vas.

Pouke povijesti omogućuju izgradnju modela razvoja društva, a poznavanje tog modela omogućuje stvaranje povijesti svog života, ponavljajući pogreške svojih predaka ili ih uzimajući u obzir.

Na satovima astronomije vas poučavaju o Sunčevom sustavu na pristupačne načine.

Na satovima geografije dobivate informacije o geografskim objektima: planinama, rijekama, gradovima i državama. To su također informacijski modeli.

U nastavi kemije informacije o kemijskim svojstvima i zakonima interakcije različitih tvari potkrijepljene su pokusima koji su modeli stvarnih kemijskih procesa.

Prije izgradnje modela potrebno je prikupiti podatke o predmetu ili fenomenu koji se proučava i prezentirati ih u odgovarajućem obliku. Oblici prezentacije informacijskih modela mogu biti različiti. Najčešće korišteni oblici su:
♦ usmeni (verbalni);
♦ znak: tabelarni, grafički, simbolički (tekst, brojevi, posebni znakovi);
♦ u obliku gesta ili signala.

Oblik prezentacije informacija obično ovisi o alatu kojim će se ona obrađivati. Danas se računala u većini slučajeva koriste za obradu informacija. Ovaj univerzalni alat omogućuje vam razvoj i istraživanje modela različitih objekata: molekula i atoma, mostova i arhitektonskih struktura, zrakoplova i automobila. Memorija računala može pohraniti velike količine informacija o objektu koji se proučava. To vam omogućuje da objekt razmotrite iz različitih kutova, istražite njegov oblik, stanja, radnje, koristeći određeni model i odgovarajuće metode modeliranja za svaki slučaj.

Jedan od najprikladnijih oblika predstavljanja informacijskog modela je tablica. Upravo je ovaj oblik odabran kao glavni u cijelom kompletu udžbenika. To je također zbog činjenice da će se modeliranje i proučavanje svojstava modela provoditi na računalu, gdje je potrebna stroga formalizacija zadatka. Takva tablica odražava glavne karakteristike objekta, odabrane u skladu s ciljem modeliranja. Tablica 1 može poslužiti kao primjer ovog oblika prezentacije. 1.1-1.3.

Koncept adekvatnosti informacijskog modela

Svaki model trebao bi odražavati najznačajnija, s gledišta cilja, svojstva predmeta proučavanja (izvornik ili prototip). Predmet istraživanja može biti ne samo materijalni predmet koji osoba može dodirnuti (kuća, drvo, cvijet, komad namještaja), već i nematerijalni predmet, proces ili pojava (glazbeno djelo, usmena priča). , prirodni fenomen, ples).

Sukladnost s izvornim modelom može se postići izgledom, strukturom, ponašanjem, kako pojedinačno tako i u kombinaciji ovih značajki, ovisno o cilju istraživanja. Usklađenost izgleda postiže se uglavnom zadovoljavanjem strukturnih, ergonomskih i estetskih zahtjeva. Podudarnost u strukturi postiže se uz pomoć sistemske analize predmeta proučavanja, čime se utvrđuje sastav njegovih elemenata - jednostavnih objekata koji čine izvornik, kao i odnosa koji ih povezuju. Sve to zajedno određuje strukturu objekta koji se proučava, čija bi se najbitnija obilježja trebala odraziti u modelu. Usklađenost ponašanja postiže se analizom ponašanja prototipa, odnosno proučavanjem njegovih dinamičkih svojstava, te stvaranjem modela koji bi odražavao najznačajnije aspekte tog ponašanja.

U svim tim slučajevima javlja se problem procjene kvalitete modela. Kvaliteta modela ovisi o njegovoj sposobnosti da reflektira i reproducira predmete i pojave objektivnog svijeta, njihovu strukturu i pravilan red. Koliko informacija treba prikupiti da bi rezultirajući informacijski model u potpunosti odražavao bitna svojstva izvornog objekta? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, u modeliranje se uvodi pojam adekvatnosti modela.

Adekvatnost modela je korespondencija modela s izvornim objektom u smislu onih svojstava koja se smatraju bitnima za proučavanje.

Adekvatnost informacijskog modela je korespondencija informacijskog modela s izvornim objektom u smislu onih svojstava koja se smatraju bitnima za proučavanje.

Koncept adekvatnosti je u određenoj mjeri uvjetovan, jer se ne može postići potpuna korespondencija modela sa stvarnim objektom. Svaki model ima razlike od originala. Model gubi smisao kako u slučaju potpune adekvatnosti originalu, kada prestaje biti model i postaje točna kopija modeliranog objekta, tako i u slučaju nedovoljne adekvatnosti, pretjerane razlike od originala, kada svojstva bitna za studij se ne odražavaju u modelu.

Posebnu ulogu u određivanju stupnja adekvatnosti ima informacijski model, koji je istraživaču potreban ne samo kao samostalan objekt, već i kao temelj za stvaranje materijalnog modela. Podsjetimo da informacijski model uključuje samo one parametre (indikatore) koji odražavaju najznačajnije informacije sa stajališta cilja. To znači da neke informacije neće biti uključene u informacijski model. Kako pronaći zlatnu sredinu: što uključiti, a što zanemariti? Odgovor na ovo pitanje može se dati provjerom primjerenosti informacijskog modela izvorniku.

Adekvatnost informacijskog modela utvrđuje se na više načina, no u pravilu se radi o rigoroznim matematičkim metodama analize temeljene na teoriji vjerojatnosti i matematičkoj statistici. Rasprostranjena je metoda numeričkog eksperimenta na računalu, gdje je također potrebno primijeniti matematičke metode kao alat za generalizaciju dobivenih rezultata.

Za grublju procjenu adekvatnosti modela možete koristiti jednostavnije metode: na primjer, promatranje stanja i ponašanja izvornog objekta ili usporedbu sa sličnim stvarnim ili idealnim objektima koji postoje samo u ljudskoj mašti.

Osvrnimo se na prethodni primjer koji se odnosi na izgradnju kuće. Kolika je primjerenost tri modela prikazana u tablici. 1.1-1.3, pravi objekt? Shvaćajući da pravi objekt još nije izgrađen, prerano je govoriti o prisutnosti bilo kakve adekvatnosti. No, zato modeli postoje, kako bi se postigle što manje razlike između modela i stvarnog objekta već u preliminarnim fazama. Sa stajališta kupca, veći stupanj adekvatnosti može se postići ako odabrana opcija navede najveći broj pokazatelja čije vrijednosti odgovaraju navedenom cilju - maksimalnoj udobnosti. Ako analiziramo predstavljene četiri opcije za vrijednosti parametara u tablici. 1.1, tada prednost treba dati Eliti, ali ovo će biti najskuplje stanovanje. Ako kupac nametne ograničenja na trošak stana, onda je adekvatnost informacijskih modela drugih tvrtki manja. U tom slučaju potrebno je dodatno poraditi na razumijevanju vaših zahtjeva, doraditi postojeće informacijske modele kako bi se razjasnili dodatni informacijski aspekti, a zatim ponovno procijeniti primjerenost sve tri opcije modela. Isto treba učiniti i za ostale informacijske modele, za investitora i arhitekta. Uradi sam.

Kontrolna pitanja i zadaci

Zadaci

1. Razmotrite različite mogućnosti informacijskih modela za primjer kuće u izgradnji dane u temi. Za svaki model procijenite njegovu adekvatnost.

2. Kao predmet proučavanja odabrati objekt "škola" i razviti informacijske modele koji odražavaju stajalište učenika, roditelja učenika, ravnatelja škole. Za svaki model procijenite njegovu adekvatnost.

3. Odaberite riječni objekt kao predmet proučavanja i izradite informacijske modele koji odražavaju stajalište ribara i umjetnika. Za svaki model procijenite njegovu adekvatnost.

4. Kao predmet proučavanja odaberite objekt "trgovina" i izradite informacijske modele koji odražavaju stajalište kupca, prodavača i vlasnika trgovine. Za svaki model procijenite njegovu adekvatnost.

5. Kao predmet proučavanja odaberite proces stvaranja školske predstave. Razviti nekoliko informacijskih modela. Za svaki model procijenite njegovu adekvatnost.

test pitanja

1. Što je objektni model?

2. Što se podrazumijeva pod predmetom istraživanja i koji su sinonimi za ovaj pojam?

3. Koje vrste modela poznajete?

4. Što je informacijski model objekta?

5. Što je najvažnije kod izgradnje informacijskog modela?

6. Koja je primjerenost modela i zašto se uvodi ovaj koncept^

7. Kako osigurati da je informacijski model adekvatan; izvornik?

Informacijski objekt

Nakon proučavanja ove teme naučit ćete i ponoviti:

Što je informacijska slika svijeta;
- što je informacijski objekt;
- Kako su informacijski model i informacijski objekt međusobno povezani.

Živimo u stvarnom svijetu, okruženi raznim materijalnim objektima. Prisutnost informacija o objektima stvarnog svijeta stvara drugi svijet, neodvojiv od svijesti konkretnih ljudi, gdje postoje samo informacije. Ovom svijetu dajemo razna imena. Jedno od tih naziva je informacijska slika svijeta.

Spoznaja stvarnog svijeta događa se kroz informacijsku sliku svijeta. Osoba formira vlastitu ideju o stvarnom svijetu, primajući i shvaćajući informacije o svakom stvarnom objektu, procesu ili pojavi. Istovremeno, svaka osoba ima svoju informacijsku sliku svijeta, koja ovisi o mnogim čimbenicima, subjektivnim i objektivnim. Naravno, tu veliku ulogu igra stupanj obrazovanja osobe. Informativne slike svijeta školarca, učenika i učitelja značajno će se razlikovati. Što su obimnije i raznolikije informacije koje osoba može percipirati, to je slika šarenija. Tako, primjerice, dječja informacijska slika svijeta uopće nije ista kao njegova. roditelji.

Jedan od načina upoznavanja stvarnog svijeta je modeliranje, koje je prvenstveno povezano s odabirom potrebnih informacija i konstrukcijom informacijskog modela. Međutim, svaki informacijski model odražava stvarni objekt samo u ograničenom aspektu - u skladu s ciljem koji je osoba postavila. Tu nastaje stanovita "inferiornost" percepcije svijeta, ako ga čovjek proučava samo s jedne strane, određeno jednim ciljem. Sveobuhvatno poznavanje okolnog svijeta moguće je samo kada postoje različiti informacijski modeli koji odgovaraju različitim ciljevima.

Pretpostavimo da smo stvorili nekoliko informacijskih modela za jedan objekt stvarnog svijeta (slika 1.2). Njihov je broj određen brojem postavljenih ciljeva. Primjerice, informacijski modeli našeg planeta za školarca, astronoma, meteorologa i geodeta značajno će se razlikovati, jer imaju različite ciljeve, što znači da će informacije koje odabiru i čine osnovu informacijskog modela biti različite.

Tijekom razvoja, model se stalno uspoređuje s prototipom objekta kako bi se procijenila njegova usklađenost s originalom. Mjera usklađenosti je koncept adekvatnosti, o kojem se raspravljalo u prethodnoj temi.

Riža. 1.2. Odnos između objekata stvarnog svijeta i informacijskih modela

Što će se dogoditi ako se bavimo samo informacijskim modelima, udaljavajući se od stvarnog svijeta? U ovom slučaju nema potrebe za konceptom adekvatnosti, jer eliminacijom objekta time prekidamo virtualnu vezu koja uspostavlja odnos objekt-model. A to znači da ćemo se potpuno uroniti u virtualni, nepostojeći svijet, u kojem kruže samo informacije. Model se neće imati s čime uspoređivati, što znači da neće biti potrebe za samim modeliranjem.

Tako se model pretvara u neku vrstu neovisnog objekta, koji je zbirka informacija.

Sjećajući se pojma objekta, koji se definira kao neki dio okolnog svijeta, promatran kao cjelina, možemo sugerirati da se informacijski model koji nema veze s izvornim objektom također može smatrati objektom, ali ne materijalnim, već informativni. Dakle, informacijski objekt se dobiva iz informacijskog modela "otuđenjem" informacije od izvornog objekta.

Informacijski objekt je zbirka logički povezanih informacija.

Tada će informacijski svijet biti skup različitih informacijskih objekata (slika 1.3).

Riža. 1.3. Nakon prekida veze s objektima stvarnog svijeta, ostaje skup informacijskih objekata

Informacijski objekt "otuđen" od izvornog objekta može se pohraniti na različite materijalne medije. Najjednostavniji materijalni nositelj informacija je papir. Tu su i magnetski, elektronički, laserski i drugi mediji za pohranu podataka.

S informacijskim objektima fiksiranim na materijalnom nosaču, možete izvršiti iste radnje kao s informacijama pri radu na računalu: unositi ih, pohranjivati, obraditi, prenijeti. Međutim, tehnologija rada s informacijskim objektima bit će nešto drugačija nego s informacijskim modelima. Izradom informacijskog modela odredili smo svrhu modeliranja i u skladu s njom identificirali bitna obilježja, fokusirajući se na studiju. U slučaju informacijskog objekta radi se o jednostavnijoj tehnologiji, budući da nije potrebno istraživanje. Ovdje su sasvim dovoljne tradicionalne faze obrade informacija: unos, pohrana, obrada, prijenos.

Pri radu s informacijskim objektima računalo igra važnu ulogu. Koristeći mogućnosti koje uredske tehnologije pružaju korisniku, možete stvoriti razne profesionalne računalne dokumente koji će biti različiti informacijski objekti. Sve što se stvori u računalnim okruženjima bit će informacijski objekt.

Književno djelo, novinski članak, narudžba primjeri su informacijskih objekata u obliku tekstualnih dokumenata. Slike, crteži, sheme su informacijski objekti u obliku grafičkih dokumenata. Primjeri su informacija platni list, tablica troškova kupnje izvršenih u veleprodaji, procjena izvršenja posla i druge vrste dokumenata u obliku tabele, gdje se automatski izračuni izrađuju pomoću formula koje povezuju ćelije tablice. objekata u obliku proračunskih tablica. Rezultat odabira iz baze podataka je također informacijski objekt.

Nerijetko imamo posla sa složenim dokumentima u kojima su informacije predstavljene u različitim oblicima. Takvi dokumenti mogu sadržavati tekst, slike, tablice, formule i još mnogo toga. Školski udžbenici, časopisi, novine poznati su primjeri složenih dokumenata koji su informacijski objekti složene strukture. Za izradu složenih dokumenata koriste se softverska okruženja koja pružaju mogućnost prezentiranja informacija u različitim oblicima.

Računalno generirane prezentacije i hipertekstualni dokumenti drugi su primjeri složenih informacijskih objekata. Prezentacija je skup računalnih slajdova koji pružaju ne samo prezentaciju informacija, već i njihov prikaz prema unaprijed kreiranom scenariju. Hipertekst može biti dokument koji sadrži hiperveze na druge dijelove istog dokumenta ili na druge dokumente koji sadrže dodatne informacije.

Kontrolna pitanja i zadaci

Zadaci

1. Navedite primjere informacijskih objekata koji postoje izvan računalnog okruženja.

2. Navedite primjere informacijskih objekata koji postoje u računalnom okruženju.

test pitanja

1. Što se podrazumijeva pod informacijskom slikom svijeta?

2. Kakva je informacijska slika svijeta predškolskog djeteta?

3. Kakva je informacijska slika svijeta srednjoškolca?

4. Koji način upoznavanja stvarnog svijeta poznajete?

5. Što je informacijski objekt?

6. Pod kojim uvjetima se informacijski model može percipirati kao informacijski objekt?

7. Što se može učiniti s informacijskim objektom?

Model je takav materijalni ili mentalno predstavljeni predmet koji u procesu proučavanja zamjenjuje izvorni predmet, zadržavajući neke od njegovih tipičnih obilježja važnih za ovo proučavanje. Model je pojednostavljeni prikaz stvarnog objekta, procesa ili pojave. Što je model?

Model je neophodan kako bi se: razumjelo kako je određeni objekt uređen - kakva je njegova struktura, osnovna svojstva, zakoni razvoja i interakcije s okolnim svijetom; Naučite upravljati objektom ili procesom i odrediti najbolje metode upravljanja za zadane ciljeve i kriterije (optimizacija); Predvidjeti izravne i neizravne posljedice primjene navedenih metoda i oblika utjecaja na objekt; Niti jedan model ne može zamijeniti samu pojavu, ali pri rješavanju problema, kada nas zanima određeno svojstvo procesa ili fenomena koji se proučava, model se pokazuje korisnim, a ponekad i jedinim alatom za istraživanje, znanjem.

Proces izgradnje modela naziva se modeliranje, drugim riječima modeliranje je proces proučavanja strukture i svojstava originala uz pomoć modela. Tehnologija modeliranja zahtijeva od istraživača sposobnost postavljanja problema i zadataka, predviđanja rezultata istraživanja, razumnih procjena, isticanja glavnih i sekundarnih čimbenika za izgradnju modela, odabira analogija i matematičkih formulacija, rješavanja problema korištenjem računalnih sustava i analize računalnih eksperimenata. Modeliranje

Modeliranje materijala Uobičajeno je nazivati materijalnim (fizičkim) modeliranjem, u kojem se stvarni objekt suprotstavlja njegovoj uvećanoj ili smanjenoj kopiji, što omogućuje istraživanje (u pravilu u laboratorijskim uvjetima) uz pomoć naknadnog prijenosa svojstava proučavao procese i pojave od modela do objekta na temelju teorije sličnosti.

Vrste modeliranja Idealno modeliranje ne temelji se na materijalnoj analogiji predmeta i modela, već na analogiji idealnog, zamislivog. Signirano modeliranje je modeliranje koje koristi transformacije znakova bilo koje vrste kao modele: dijagrame, grafikone, crteže, formule, skupove simbola. Matematičko modeliranje je modeliranje u kojem se proučavanje objekta provodi pomoću modela formuliranog na jeziku matematike: opis i proučavanje zakona Newtonove mehanike pomoću matematičkih formula.

Opseg uporabe Obrazovni: vizualna pomagala, programi obuke, razni simulatori; Iskusni: model broda se testira u bazenu kako bi se utvrdila stabilnost broda pri kotrljanju; Znanstveno-tehnički: akcelerator elektrona, uređaj koji simulira pražnjenje munje, stalak za ispitivanje TV-a; Igre: vojne, ekonomske, sportske, poslovne igre; Simulacija: eksperiment se ili ponavlja više puta kako bi se proučile i procijenile posljedice bilo koje radnje na stvarnu situaciju, ili se provodi istovremeno s mnogim drugim sličnim objektima, ali postavljenim u različitim uvjetima).

Vrste modela Materijalni modeli se inače mogu nazvati predmetnim, fizičkim. Oni reproduciraju geometrijska i fizička svojstva originala i uvijek imaju stvarno utjelovljenje. Informacijski modeli su skup informacija koji karakteriziraju svojstva i stanja predmeta, procesa, pojave, kao i odnos s vanjskim svijetom.

Vrste modela Znakovni model je informacijski model izražen posebnim znakovima, odnosno bilo kojim formalnim jezikom. Računalni model je model implementiran pomoću softverskog okruženja. Verbalni (od latinskog "verbalis" - usmeni) model - informacijski model u mentalnom ili razgovornom obliku.

Modeli prema namjeni Kognitivni model je oblik organizacije i prezentiranja znanja, sredstvo za spajanje novih i starih znanja. Kognitivni model je u pravilu prilagođen stvarnosti i predstavlja teorijski model. Pragmatični model je sredstvo organiziranja praktičnih radnji, radni prikaz ciljeva sustava za njegovo upravljanje. Stvarnost je prilagođena nekom pragmatičnom modelu. To je obično primijenjeni model. Instrumentalni model je sredstvo za konstruiranje, istraživanje i/ili korištenje pragmatičkih i/ili kognitivnih modela. Kognitivni modeli odražavaju postojeće i pragmatične, iako ne postojeće, ali željene i, moguće, izvedive odnose i veze.

Glavna svojstva svakog modela su: konačnost modela odražava original samo u konačnom broju njegovih relacija i, osim toga, resursi za modeliranje su konačni; pojednostavljenje modela prikazuje samo bitne aspekte objekta i, osim toga, treba ga lako proučavati ili reproducirati; aproksimativnost stvarnost model prikazuje otprilike ili približno; adekvatnost modeliranog sustava model bi trebao uspješno opisati modelirani sustav; vidljivost, vidljivost glavnih svojstava i odnosa;

Glavna svojstva bilo kojeg modela su: dostupnost i proizvodnost za istraživanje ili reprodukciju; informativni model treba sadržavati dovoljno informacija o sustavu (u okviru hipoteza usvojenih u konstrukciji modela) i pružiti priliku za dobivanje novih informacija; očuvanje informacija sadržanih u izvorniku (uz točnost hipoteza koje se razmatraju u konstrukciji modela); cjelovitost u modelu treba uzeti u obzir sve glavne veze i odnose potrebne za osiguranje svrhe modeliranja; stabilnost modela treba opisati i osigurati stabilno ponašanje sustava, čak i ako je u početku nestabilan; model zatvaranja uzima u obzir i prikazuje zatvoreni sustav nužnih osnovnih hipoteza, veza i odnosa

Ciljevi modeliranja Znanje o okolnom svijetu. Zašto osoba stvara modele? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, moramo pogledati u daleku prošlost. Prije nekoliko milijuna godina, u zoru čovječanstva, primitivni ljudi proučavali su okolnu prirodu kako bi naučili kako se oduprijeti prirodnim elementima, koristiti prirodne dobrobiti i jednostavno preživjeti. Akumulirano znanje prenosilo se s koljena na koljeno usmeno, kasnije pismeno i na kraju uz pomoć predmetnih modela. Tako je rođen, na primjer, model globusa globusa, koji vam omogućuje vizualni prikaz oblika našeg planeta, njegove rotacije oko vlastite osi i položaja kontinenata. Takvi modeli omogućuju razumijevanje kako je određeni objekt uređen, saznanje njegovih osnovnih svojstava, utvrđivanje zakona njegovog razvoja i interakcije s okolnim svijetom modela.

Ciljevi modeliranja Izrada objekata s određenim svojstvima (zadatak poput "Kako napraviti..."). Sakupivši dovoljno znanja, osoba se zapitala: "Je li moguće stvoriti objekt s danim svojstvima i sposobnostima kako bi se suprotstavio elementima ili stavio prirodne pojave na uslugu?" Čovjek je počeo graditi modele objekata koji još nisu postojali. Tako su se rodile ideje stvaranja vjetrenjača, raznih mehanizama, čak i običnog kišobrana. Mnogi od ovih modela sada su postali stvarnost. To su predmeti stvoreni ljudskom rukom.

Ciljevi modeliranja Utvrđivanje posljedica utjecaja na objekt i donošenje ispravne odluke (problem poput "Što će se dogoditi ako...": što će se dogoditi ako se cijena prijevoza poveća ili što će se dogoditi ako se nuklearni otpad zakopa na takvom i takvom području?) Na primjer, da bi se Sankt Peterburg spasio od stalnih poplava koje uzrokuju ogromne štete, odlučeno je da se izgradi brana. Tijekom njegovog projektiranja izrađeni su brojni modeli, uključujući i one u punoj veličini, upravo kako bi se predvidjele posljedice miješanja u prirodu.

Ciljevi modeliranja Učinkovitost upravljanja objektom (ili procesom). Budući da su kriteriji za upravljanje vrlo kontradiktorni, ono će biti učinkovito samo ako "i vukovi budu nahranjeni i ovce na sigurnom". Na primjer, trebate organizirati hranu u školskoj menzi. S jedne strane, mora zadovoljiti dobne zahtjeve (visokokalorično, sadržavati vitamine i mineralne soli), s druge strane, većini djece treba ga voljeti i, štoviše, biti “pristupačno” roditeljima, a s treće, kuhanje tehnologija mora odgovarati mogućnostima školskih menza. Kako spojiti nespojivo? Izgradnja modela pomoći će u pronalaženju prihvatljivog rješenja.

Analiza objekta U ovoj fazi jasno se identificiraju modelirani objekt, njegova glavna svojstva, njegovi elementi i odnosi među njima. Jednostavan primjer odnosa podređenih objekata je raščlanjivanje rečenice. Prvo se razlikuju glavni članovi (subjekt, predikat), zatim sporedni članovi koji se odnose na glavne, zatim riječi koje se odnose na sporedne itd.

Faza 2. Razvoj modela U ovoj se fazi razjašnjavaju svojstva, stanja, radnje i druge karakteristike elementarnih objekata u bilo kojem obliku: usmeno, u obliku dijagrama, tablica. Formira se predodžba o elementarnim objektima koji čine izvorni objekt, odnosno informacijski model. Modeli bi trebali odražavati najznačajnije značajke, svojstva, stanja i odnose objekata objektivnog svijeta. Daju potpune informacije o objektu.

Faza 3. Računalni eksperiment Računalno modeliranje je osnova za prikaz znanja u računalu. Računalno modeliranje za rađanje novih informacija koristi sve informacije koje se mogu ažurirati uz pomoć računala. Napredak modeliranja povezan je s razvojem sustava računalnog modeliranja, a napredak u informacijskoj tehnologiji je ažuriranje iskustva modeliranja na računalu, uz stvaranje banaka modela, metoda i softverskih sustava koji vam omogućuju prikupljanje novih modela. iz bankovnih modela.

Faza 4. Analiza rezultata simulacije Krajnji cilj simulacije je donošenje odluke koju treba razviti na temelju sveobuhvatne analize dobivenih rezultata. Ova faza je odlučujuća ili ćete nastaviti s učenjem ili završiti. Možda znate očekivani rezultat, tada trebate usporediti primljene i očekivane rezultate. U slučaju podudaranja, možete donijeti odluku.

Simulacija je danas dobila neuobičajeno široku primjenu u mnogim područjima znanja: od filozofskih i drugih humanitarnih grana znanja do nuklearne fizike i drugih grana fizike, od problema radiotehnike i elektrotehnike do problema mehanike i mehanike fluida, fiziologije te biologija itd. modeliranje je glavni način spoznaje svijeta.

Pitanja modeliranja razmatrana su u djelima filozofa (V. A. Shtof, I. B. Novikov, N. A. Uemov i drugi), stručnjaka za pedagogiju i psihologiju (L. M. Fridman, V. V. Davydov, B. A. Glinsky, S. I. Arkhangelsky i drugi).

Pojam "model" naširoko se koristi u različitim sferama ljudske djelatnosti i ima mnoga semantička značenja. Modelirani objekt naziva se original, objekt modeliranja naziva se model.

Pojam "model" nastao je u procesu eksperimentalnog proučavanja svijeta, a sama riječ "model" nastala je od latinskih riječi "modus", "modulus", što znači mjera, slika, metoda. U gotovo svim europskim jezicima koristio se za označavanje slike ili prototipa, ili stvari slične druge stvari.

Postoje različita gledišta o definiciji pojma "model".

Tako, na primjer, V. A. Shtof shvaća model kao takav mentalno predstavljen ili materijalno ostvaren sustav koji prikazuje i reproducira objekt na način da njegovo proučavanje daje nove informacije o tom objektu.

A. I. Uemov definira model kao sustav, čije proučavanje služi kao sredstvo za dobivanje informacija o drugom sustavu.

Charles Lave i James March definiraju model na sljedeći način: „Model je pojednostavljena slika stvarnog svijeta. Ima neka, ali ne sva svojstva stvarnog svijeta. To je skup međusobno povezanih pretpostavki o svijetu. Model je jednostavniji od fenomena koje navodno predstavlja ili objašnjava.

V. A. Polyakov smatra da je „model idealan formalizirani prikaz sustava i dinamike njegovog postupnog formiranja. Model bi trebao integrirano simulirati stvarne zadatke i situacije, biti kompaktan, adekvatno prenositi prijelaze stanja i trebao bi se podudarati sa zadatkom ili situacijom koja se razmatra.”

Većina psihologa razumije “model” kao sustav objekata ili znakova koji reproducira neka od bitnih svojstava izvornog sustava. Prisutnost relacije djelomične sličnosti ("homomorfizam") omogućuje da se model koristi kao zamjena ili predstavnik sustava koji se proučava.

Ponekad se pod modelom shvaća takav materijalni ili mentalno predstavljeni objekt koji u procesu spoznaje (proučavanja) zamjenjuje izvorni objekt, zadržavajući neke tipične značajke važne za ovo proučavanje.

Evo nekoliko primjera modela:

1) Arhitekt se sprema izgraditi zgradu do sada neviđenu. Ali prije nego što je podigne, on konstruira ovu zgradu s kockama na stolu da vidi kako će izgledati. Ovo je model.

2) Na zidu je slika koja prikazuje bijesno more. Ovo je model.

„Modeliranje je proces korištenja modela (izvornika) za proučavanje određenih svojstava originala (transformacija originala) ili zamjene originala modelima tijekom bilo koje aktivnosti“ (na primjer, za transformaciju aritmetičkog izraza, njegovih komponenti može se privremeno označiti slovima).

„Modeliranje je neizravno praktično ili teorijsko proučavanje predmeta, u kojem se izravno ne proučava predmet koji nas zanima, već neki pomoćni umjetni ili prirodni sustav:

1) biti u nekoj objektivnoj korespondenciji sa spoznajnim objektom;

2) sposoban da ga u određenim aspektima zamijeni;

3) davanje, tijekom njegovog proučavanja, u konačnici, informacija o samom modeliranom objektu"

(tri navedene značajke su, zapravo, definirajuća svojstva modela).

Na temelju navedenog možemo razlikovati sljedeće ciljeve modeliranja:

1) razumijevanje uređaj određenog sustava, njegova struktura, svojstva, zakoni razvoja i interakcije s vanjskim svijetom;

2) upravljanje sustav, određivanje najboljih metoda upravljanja za zadane ciljeve i kriterije;

3) predviđanje izravne i neizravne posljedice primjene navedenih metoda i oblika utjecaja na sustav.

Sva tri cilja podrazumijevaju, u jednom ili drugom stupnju, postojanje mehanizma povratne sprege, odnosno potrebno je ne samo prenijeti elemente, svojstva i odnose modeliranog sustava na modelski, nego i obrnuto.

Znanstvena osnova modeliranja je teorija analogije, u kojoj je glavni pojam – pojam analogije – sličnost objekata u smislu njihovih kvalitativnih i kvantitativnih karakteristika. Sve ove vrste objedinjuje koncept generalizirane analogije - apstrakcije. Analogija izražava posebnu vrstu korespondencije između uspoređenih objekata, između modela i originala.

Općenito, analogija je srednja, posrednička veza između modela i objekta. Funkcija takve veze je:

a) u usporedbi različitih objekata, otkrivanje i analiza objektivne sličnosti određenih svojstava, odnosa svojstvenih tim objektima;

b) u operacijama zaključivanja i zaključivanja po analogiji, odnosno u zaključcima po analogiji.

Iako literatura bilježi neraskidivu vezu između modela i analogije, "analogija nije model". Nesigurnosti su generirane nejasnim razlikovanjem:

a) analogija kao pojam koji izražava stvarni odnos sličnosti između različitih stvari, procesa, situacija, problema;

b) analogija kao posebna logika rasuđivanja;

c) analogija kao heuristička metoda spoznaje;

d) analogija kao način percepcije i razumijevanja informacija;

e) analogija kao sredstvo prijenosa dokazanih metoda i ideja iz jedne grane znanja u drugu, kao sredstvo izgradnje i razvoja znanstvene teorije.

Zaključak po analogiji uključuje tumačenje informacija dobivenih proučavanjem modela. Posebnost metode dobivanja zaključaka po analogiji u logičkoj literaturi naziva se prevođenje- prijenos odnosa (svojstava, funkcija itd.) s jednog objekta na drugi. Traduktivna metoda zaključivanja koristi se pri usporedbi različitih objekata u smislu kvantiteta, kvalitete, prostornog položaja, vremenskih karakteristika, ponašanja, funkcionalnih parametara strukture itd.

Modeliranje je multifunkcionalno, odnosno koristi se na razne načine u različite svrhe na različitim razinama (fazama) istraživanja ili transformacije. U tom smislu, stoljetna praksa korištenja modela iznjedrila je obilje oblika i vrsta modela.

Modeli se klasificiraju na temelju najvažnijih značajki objekata. U literaturi posvećenoj filozofskim aspektima modeliranja prikazana su različita klasifikacijska obilježja prema kojima se razlikuju različite vrste modela. Razmotrimo neke od njih.

V. A. Shtof nudi sljedeću klasifikaciju modela:

1) prema načinu njihove konstrukcije (oblika modela);

2) po kvalitativnim specifičnostima (sadržaj modela).

Prema načinu gradnje razlikuju materijal i idealan modeli. Materijalni modeli, unatoč činjenici da te modele stvara čovjek, objektivno postoje. Njihova je svrha specifična - reproducirati strukturu, prirodu, tijek, bit procesa koji se proučava - odražavati prostorna svojstva - odražavati dinamiku proučavanih procesa, ovisnosti i veza.

Materijalni modeli su neraskidivo povezani s imaginarnim (prije nego što možete graditi bilo što, morate imati teorijsko razumijevanje, opravdanje). Ovi modeli ostaju mentalni čak i ako su utjelovljeni u nekom materijalnom obliku. Većina ovih modela ne tvrdi da su materijalno utjelovljenje.

Zauzvrat, modeli materijala podijeljeni su na:

· figurativno (izgrađen od senzualno vizualnih elemenata);

· ikoničan (u tim se modelima elementi odnosa i svojstva pojava koje se modeliraju izražavaju određenim znakovima);

· mješoviti (kombinirajući svojstva i figurativnih i ikoničkih modela).

Prednost ove klasifikacije je što pruža dobru osnovu za analizu dvije glavne funkcije modela:

Praktični (kao alat i sredstvo znanstvenog eksperimenta);

Teorijski (kao specifična slika stvarnosti, koja sadrži elemente logičkog i senzualnog, apstraktnog i konkretnog, općeg i pojedinačnog).

B. A. Glinsky ima još jednu klasifikaciju u svojoj knjizi “Modeliranje kao metoda znanstvenog istraživanja”. Uz uobičajenu podjelu modela prema načinu njihove izvedbe, on također dijeli modele prema prirodi reprodukcije strana originala na:

· znatan, bitan, stvaran ;

· strukturni;

· funkcionalna;

mješoviti.

Razmotrimo još jednu klasifikaciju koju je predložio L. M. Fridman. S gledišta stupnja jasnoće, on sve modele dijeli u dvije klase:

· materijal (pravi, pravi);

· idealan.

Materijalni modeli uključuju one koji su građeni od bilo kojeg materijalnog predmeta, od metala, drveta, stakla i drugih materijala. Oni također uključuju živa bića koja se koriste za proučavanje određenih pojava ili procesa. Svi ovi modeli mogu se izravno percipirati osjetilima, jer postoje stvarno, objektivno. Oni su materijalni proizvod ljudske djelatnosti.

Materijalni modeli se, pak, mogu podijeliti na statično (fiksno) i dinamičan (aktivan) .

Autor klasifikacije upućuje na modele prve vrste koji su geometrijski slični originalima. Ovi modeli prenose samo prostorne (geometrijske) značajke originala u određenom mjerilu (npr. makete kuća, zgrada gradova ili sela, razne vrste lutki, modeli geometrijskih oblika i tijela od drveta, žice, stakla, prostorni modeli molekula i kristala u kemiji, modeli zrakoplova, brodova i drugih strojeva itd.).

Dinamički (glumački) modeli uključuju one koji reproduciraju neke procese, pojave.Mogu biti fizički slični originalima i reproducirati simulirane pojave u određenom razmjeru. Na primjer, za proračun predviđene hidroelektrane grade operativni model rijeke i buduće brane; model budućeg broda omogućuje vam proučavanje nekih aspekata ponašanja projektiranog broda u moru ili na rijeci u običnoj kupki itd.

Sljedeća vrsta operativnih modela su sve vrste analogni i simulacijski , koji reproduciraju ovaj ili onaj fenomen uz pomoć drugog, u nekom smislu prikladnijeg. Takvi su, na primjer, električni modeli raznih vrsta mehaničkih, toplinskih, bioloških i drugih pojava. Drugi primjer je model bubrega, koji se široko koristi u medicinskoj praksi. Ovaj model – umjetni bubreg – funkcionira na isti način kao i prirodni (živi) bubreg, uklanja toksine i druge produkte metabolizma iz tijela, ali je, naravno, uređen potpuno drugačije od živog bubrega.

Idealni modeli se obično dijele u tri vrste:

· ob-različiti (ikonični);

· ikoničan (znakovno-simbolički);

· mentalno (mentalno).

Figurativni, ili ikonički (slika), modeli uključuju različite vrste crteža, crteža, dijagrama koji u figurativnom obliku prenose strukturu ili druge značajke simuliranih objekata ili pojava. Ovoj vrsti idealnih modela treba pripisati i geografske karte, planove, strukturne formule u kemiji, model atoma u fizici itd.

Znakovno-simbolički modeli su zapis strukture ili nekih značajki modeliranih objekata uz pomoć znakova-simbola nekog umjetnog jezika. Primjeri takvih modela su matematičke jednadžbe, kemijske formule.

Konačno, mentalni (mentalni, imaginarni) modeli su ideje o bilo kojem fenomenu, procesu ili objektu koje izražavaju teorijsku shemu objekta koji se modelira. Mentalni model je svaki znanstveni prikaz nekog fenomena u obliku njegovog opisa prirodnim jezikom.

Kao što vidite, pojam modela u znanosti i tehnologiji ima mnogo različitih značenja, među znanstvenicima ne postoji jedinstveno stajalište o klasifikaciji modela, pa je stoga nemoguće jednoznačno klasificirati vrste modeliranja. Klasifikacija se može provesti po različitim osnovama:

1) po prirodi modela (odnosno alatima za modeliranje);

2) po prirodi simuliranih objekata;

3) po područjima primjene modeliranja (modeliranje u tehnici, u fizikalnim znanostima, u kemiji, modeliranje životnih procesa, modeliranje psihe itd.)

4) po razinama ("dubini") modeliranja, počevši npr. od alokacije u fizici modeliranja na mikrorazini.

Najpoznatija je klasifikacija prema prirodi modela. Prema njemu razlikuju se sljedeće vrste modeliranja:

1. Predmetno modeliranje, u kojem model reproducira geometrijske, fizičke, dinamičke ili funkcionalne karakteristike objekta. Na primjer, maketa mosta, brane, maketa krila aviona itd.

2. Analogno modeliranje, u kojem su model i original opisani jednim matematičkim odnosom. Primjer su električni modeli koji se koriste za proučavanje mehaničkih, hidrodinamičkih i akustičkih pojava.

3. Modeliranje znakova, u kojem su modeli znakovne formacije neke vrste: dijagrami, grafikoni, crteži, formule, grafovi, riječi i rečenice na nekom alfabetu (prirodni ili umjetni jezik)

4. Mentalno modeliranje usko je povezano sa znakom, u kojem modeli dobivaju mentalno vizualni karakter. Primjer u ovom slučaju je model atoma, koji je u to vrijeme predložio Bohr.

5. Konačno, posebna vrsta modeliranja je uključivanje u eksperiment ne samog objekta, već njegovog modela, zbog čega potonji dobiva karakter modelskog eksperimenta. Ova vrsta modeliranja ukazuje da ne postoji čvrsta linija između metoda empirijskog i teorijskog znanja.

Test na temu "Modeliranje i formalizacija"

1. Što se naziva atributom objekta?

Predstavljanje objekta stvarnog svijeta uz pomoć određenog skupa njegovih karakteristika koje su bitne za rješavanje ovog informacijskog problema.

Apstrakcija objekata iz stvarnog svijeta koji dijele zajedničke karakteristike i ponašanja.

Odnos između objekta i njegovih karakteristika.

Svaka pojedinačna karakteristika zajednička svim mogućim slučajevima

2. Izbor tipa modela ovisi o:

Fizička priroda objekta.

Namjena objekta.

Ciljevi proučavanja objekta.

Informacijski entitet objekta.

3. Što je informacijski model objekta?

Materijalni ili mentalno predstavljeni predmet koji u procesu istraživanja zamjenjuje izvorni predmet uz očuvanje najbitnijih svojstava važnih za ovo istraživanje.

Formalizirani opis objekta u obliku teksta u nekom kodnom jeziku koji sadrži sve potrebne informacije o objektu.

Softverski alat koji implementira matematički model.

Opis atributa objekata koji su bitni za problem koji se razmatra i odnosa među njima.

4. Navedite klasifikaciju modela u užem smislu riječi:

Prirodno, apstraktno, verbalno.

Apstraktno, matematičko, informativno.

Matematički, računalni, informacijski.

Verbalno, matematičko, informativno

5. Svrha izrade informacijskog modela je:

Obrada podataka o objektu stvarnog svijeta, uzimajući u obzir odnos između objekata.

Komplikacija modela, uzimajući u obzir dodatne čimbenike koji su prethodno bili obaviješteni.

Istraživanje objekata temeljeno na kompjuterskom eksperimentiranju s njihovim matematičkim modelima.

Predstavljanje objekta kao teksta na nekom umjetnom jeziku dostupnom za računalnu obradu.

6. Koji je model statičan (opisuje stanje objekta)?

Formula jednoliko ubrzanog kretanja

Formula kemijske reakcije

Formula kemijskog spoja

Drugi Newtonov zakon.

7. Formalizacija je

Faza prijelaza od smislenog opisa veza između odabranih značajki objekta na opis koji koristi neki jezik kodiranja.

Zamjena stvarnog predmeta znakom ili skupom znakova.

Prijelaz s nejasnih problema koji nastaju u stvarnosti na formalne informacijske modele.

Izolacija bitnih informacija o objektu.

8. Informacijska tehnologija se zove

Proces određen kombinacijom sredstava i metoda obrade, proizvodnje, promjene stanja, svojstava, oblika materijala.

Promjena početnog stanja objekta.

Proces koji koristi skup sredstava i metoda za obradu i prijenos primarnih informacija nove kvalitete o stanju objekta, procesa ili pojave.

Skup specifičnih radnji usmjerenih na postizanje cilja.

9. Model materijala je:

1. Anatomski model;

2. Tehnički opis računala;

3. Crtanje funkcionalnog dijagrama računala;

4. Programirajte u programskom jeziku.

10. Što je računalni informacijski model?

Predstavljanje objekta kao testa na nekom umjetnom jeziku dostupnom za računalnu obradu.

Skup informacija koji karakteriziraju svojstva i stanje objekta, kao i njegov odnos s vanjskim svijetom.

Model u mentalnom ili razgovornom obliku, implementiran na računalu.

Metoda istraživanja vezana uz računalnu tehnologiju.

11. Računalni eksperiment sastoji se od niza koraka:

Izbor numeričke metode - razvoj algoritma - izvođenje programa na računalu.

Izgradnja matematičkog modela - odabir numeričke metode - razvoj algoritma - izvođenje programa na računalu, analiza rješenja.

Razvoj modela - razvoj algoritma - implementacija algoritma u obliku softverskog alata.

Izgradnja matematičkog modela - razvoj algoritma - izvođenje programa na računalu, analiza rješenja.

№ pitanje

№ odgovor