Pemodelan sebagai kaedah pengetahuan saintifik

Pemodelan dalam penyelidikan saintifik mula digunakan pada zaman purba dan secara beransur-ansur menangkap semua bidang pengetahuan saintifik baru: reka bentuk teknikal, pembinaan dan seni bina, astronomi, fizik, kimia, biologi dan, akhirnya, sains sosial. Istilah "model" digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang aktiviti manusia dan mempunyai banyak makna.

Model- ini adalah bahan atau objek yang diwakili secara mental yang, dalam proses penyelidikan, menggantikan objek asal supaya kajian langsungnya memberikan pengetahuan baru tentang objek asal.

Di bawah pemodelan proses membina, mengkaji dan mengaplikasi model difahami. Ia berkait rapat dengan kategori seperti abstraksi, analogi, hipotesis, dll. Proses pemodelan semestinya merangkumi pembinaan abstraksi, dan kesimpulan melalui analogi, dan pembinaan hipotesis saintifik.

Ciri utama pemodelan ialah ia merupakan kaedah kognisi tidak langsung dengan bantuan objek proksi. Model bertindak sebagai sejenis alat pengetahuan, yang mana penyelidik meletakkan antara dirinya dan objek dan dengan bantuannya dia mengkaji objek yang menarik kepadanya. Ciri kaedah pemodelan inilah yang menentukan bentuk khusus penggunaan abstraksi, analogi, hipotesis, dan kategori dan kaedah kognisi yang lain.

Pemodelan adalah proses kitaran. Ini bermakna kitaran empat peringkat pertama boleh diikuti oleh kitaran kedua, ketiga, dan seterusnya. Pada masa yang sama, pengetahuan tentang objek yang dikaji diperluaskan dan diperhalusi, dan model asal dipertingkatkan secara beransur-ansur. Kelemahan yang ditemui selepas kitaran pertama pemodelan, disebabkan pengetahuan yang sedikit tentang objek dan kesilapan dalam pembinaan model, boleh diperbetulkan dalam kitaran seterusnya. Oleh itu, metodologi pemodelan mengandungi peluang besar untuk pembangunan diri.

Pembinaan model adalah satu proses. Langkah-langkah utama dalam proses ini ialah definisi masalah, pembinaan, pengesahan, aplikasi, dan pengemaskinian model.

Perumusan masalah. Langkah pertama dan paling penting dalam membina model yang boleh memberikan penyelesaian yang betul kepada masalah pengurusan ialah merumuskan masalah. Penggunaan matematik atau komputer yang betul tidak berguna melainkan masalah itu sendiri didiagnosis dengan tepat. Rumusan masalah yang betul adalah lebih penting daripada penyelesaiannya. Untuk mencari penyelesaian yang boleh diterima atau optimum kepada masalah, anda perlu mengetahui kandungannya. Semudah dan telus kenyataan ini, terlalu ramai pakar mengabaikan perkara yang jelas. Berjuta-juta dolar dibelanjakan setiap tahun untuk mencari jawapan yang elegan dan bernas kepada soalan yang salah. Selanjutnya, hanya kerana pengurus menyedari kewujudan masalah, ia tidak sama sekali menunjukkan bahawa masalah sebenar telah dikenalpasti. Pemimpin mesti dapat membezakan gejala daripada punca.

Bangunan model. Selepas rumusan masalah yang betul, langkah seterusnya dalam proses ialah membina model. Pembangun mesti menentukan tujuan utama model, apakah piawaian atau maklumat output yang dijangka diperoleh menggunakan model tersebut bagi membantu pihak pengurusan menyelesaikan masalah yang mereka hadapi. Ia juga perlu untuk menentukan maklumat yang diperlukan untuk membina model yang memenuhi matlamat ini dan menghasilkan maklumat yang dikehendaki pada output.

Menyemak model untuk kesahihan. Sebaik sahaja model telah dibina, ia harus diperiksa untuk kesahihannya. Satu aspek pengesahan adalah untuk menentukan sejauh mana model sepadan dengan dunia sebenar. Saintis pengurusan mesti menentukan sama ada semua komponen penting situasi sebenar dibina ke dalam model. Pengujian ke atas banyak model pengurusan telah menunjukkan bahawa ia tidak sempurna kerana ia tidak meliputi semua pembolehubah yang berkaitan. Sememangnya, lebih baik model itu mencerminkan dunia sebenar, lebih besar potensinya sebagai alat untuk membantu pengurus membuat keputusan yang baik, dengan mengandaikan model itu tidak terlalu sukar untuk digunakan. Aspek kedua pengesahan model mempunyai kaitan dengan menentukan sejauh mana maklumat yang diberikannya sebenarnya membantu pengurusan menangani masalah tersebut.

Aplikasi model. Selepas pengesahan, model sedia untuk digunakan. Tiada model sains pengurusan boleh dianggap berjaya dibina sehingga ia diterima, difahami dan digunakan dalam amalan. Ini kelihatan jelas, tetapi ia sering menjadi salah satu aspek binaan yang paling merisaukan.

Ia adalah terima kasih kepada pemformalkan bahawa logik matematik boleh digunakan dalam komputer elektronik yang berfungsi mengikut undang-undangnya.

V. Pekelis

Seluruh kehidupan seseorang sentiasa menghadapinya dengan tugas dan masalah yang akut dan berbeza. Kemunculan masalah, kesukaran, kejutan sedemikian bermakna bahawa dalam realiti di sekeliling kita terdapat banyak yang tidak diketahui, tersembunyi. Oleh itu, pengetahuan yang lebih luas tentang dunia diperlukan, penemuan di dalamnya lebih banyak proses baru, dan hubungan manusia dan benda.

Kejayaan perkembangan intelek pelajar dicapai terutamanya di dalam bilik darjah, di mana tahap minat pelajar untuk belajar, tahap pengetahuan, kesediaan untuk pendidikan kendiri yang berterusan, iaitu, bergantung kepada keupayaan guru untuk mengatur aktiviti kognitif yang sistematik. perkembangan intelek mereka.

Pengalaman mengajar subjek informatik menunjukkan bahawa matlamat utama adalah aktiviti pelajar dalam menganalisis situasi, ramalan, membina model maklumat, mewujudkan keadaan untuk pilihan penyelesaian yang berubah-ubah, menggunakan teknik heuristik, dan kebolehan menjalankan aktiviti reka bentuk.

Tugas khusus mempelajari sains komputer di sekolah mengambil bentuk:

• untuk membiasakan pelajar dengan konsep sistem, maklumat, model, algoritma dan peranan mereka dalam pembentukan gambaran maklumat moden dunia, mengajar mereka untuk mentakrifkan konsep ini, menyerlahkan ciri-ciri mereka dan menerangkannya, membezakan antara jenis model, algoritma , dan lain-lain.;
• mendedahkan corak umum proses maklumat dalam alam semula jadi, masyarakat, sistem teknikal;
• untuk membiasakan pelajar dengan prinsip pemformalan, penstrukturan maklumat dan membangunkan keupayaan untuk membina model maklumat objek dan sistem yang dikaji;
• membangunkan gaya pemikiran algoritma dan logik;
• untuk membentuk keupayaan untuk mengatur carian maklumat yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah;
• untuk membentuk keupayaan untuk merancang tindakan untuk mencapai matlamat, menggunakan set alat tetap.

Pembentukan adalah satu proses pendidikan dan latihan yang bertujuan untuk membangunkan keperibadian seseorang atau kualiti individunya. Membentuk adalah mengatur dan menjalankan pendidikan dan latihan sedemikian rupa, untuk mempengaruhi pelajar sedemikian rupa untuk mengembangkan satu atau lain kualiti dalam dirinya.

Penguasaan bahagian "Formalisasi dan Pemodelan" dicadangkan untuk menjadi asas pada laluan ini.

setiap bahagian “Pemodelan dan Formalisasi” 8 jam diperuntukkan. Bahagian ini merangkumi topik berikut:

• Sebuah objek. Pengelasan objek. model objek. 2j.
• Klasifikasi model. Peringkat utama pemodelan. 2j.
• Pernyataan masalah secara formal dan tidak formal.
• Prinsip asas pemformalan. 2j.
• Konsep teknologi maklumat untuk menyelesaikan masalah.
• Membina model maklumat. 2j.

Konsep utama yang perlu dipelajari oleh pelajar selepas mempelajari topik:

Objek, model, pemodelan; pemformalan; model maklumat; teknologi maklumat untuk penyelesaian masalah; eksperimen komputer.

Pada akhir unit, pelajar hendaklah tahu:

• tentang kewujudan banyak model untuk objek yang sama;
• peringkat teknologi maklumat untuk menyelesaikan masalah menggunakan komputer.

pelajar hendaklah mampu untuk:

• berikan contoh pemodelan dan pemformalkan;
• memberi contoh penerangan rasmi tentang objek dan proses;
• berikan contoh sistem dan modelnya.
• membina dan meneroka model maklumat termudah pada komputer.

Kajian bahagian diteruskan dalam lingkaran: ia bermula dengan konsep Sebuah objek. Pengelasan objek. Untuk kajian, filem slaid digunakan, yang mentakrifkan konsep ini, menunjukkan dengan jelas contoh objek, menerangkan - apakah sifat objek, persekitaran (lihat<Рисунок 1> , <Рисунок 2>) dan lain-lain.

Menggunakan slaid ini<Приложение 1 >Pelajar boleh memahami secara bebas konsep-konsep ini. Selepas sistematisasi konsep yang berkaitan dengan objek, terdapat peralihan yang lancar kepada konsep model, klasifikasi model ( tengok<Рисунок 3> , <Рисунок 4> ) . Pelajar diberi tugasan jenis: Objek - orang. Fenomenanya ialah ribut petir. Senaraikan model mereka dan klasifikasikannya.

Manusia telah lama menggunakan pemodelan untuk mengkaji objek, proses, fenomena dalam pelbagai bidang. Hasil kajian ini berfungsi untuk menentukan dan menambah baik ciri-ciri objek dan proses sebenar; untuk memahami intipati fenomena dan membangunkan keupayaan untuk menyesuaikan atau mengurusnya; untuk pembinaan kemudahan baru atau pemodenan yang lama. Pemodelan membantu seseorang membuat keputusan yang termaklum dan difikirkan dengan baik, untuk meramalkan akibat daripada aktiviti mereka.

Terima kasih kepada komputer, bukan sahaja bidang aplikasi pemodelan diperluaskan dengan ketara, tetapi juga analisis komprehensif hasil yang diperolehi disediakan.

Dengan mempelajari bahagian tersebut, pelajar menjadi biasa dengan asas pemodelan dan pemformalan. Pelajar harus memahami apa itu model dan jenis model yang ada. Ini adalah perlu supaya semasa menjalankan penyelidikan, pelajar akan dapat memilih dan menggunakan persekitaran perisian dan alatan yang sesuai untuk setiap model dengan berkesan. Permulaan mana-mana penyelidikan adalah perumusan masalah, yang ditentukan oleh matlamat yang diberikan. Jenis model, pilihan persekitaran perisian, dan hasil yang diperoleh bergantung pada bagaimana tujuan pemodelan difahami. Pelajar belajar tentang peringkat utama pemodelan yang perlu dilalui oleh penyelidik untuk mencapai matlamatnya.

Kandungan latihan dibentuk oleh senarai model berbeza yang tersedia untuk difahami oleh pelajar. Sebilangan yang mencukupi model sedemikian sudah diketahui yang mana penggunaan komputer adalah penting. Pada model tertentu daripada mata pelajaran sekolah yang berbeza, pelajar belajar teknologi simulasi, belajar membina model maklumat. Untuk melakukan ini, anda boleh menggunakan persekitaran perisian yang berbeza. Pelajar menentukan jumlah kandungan dan peluang untuk pelbagai jenis teknologi maklumat, bergantung pada kebolehannya.

Satu perkara penting dalam mengajar dan menguasai pengetahuan yang diperoleh ialah penyediaan semua elemen pendidikan bahagian dengan ujian tahap yang diperlukan, yang diambil dari manual metodologi 5, 7 *, juga dari Internet, pengarang N. Ugrinovich.

Artikel ini membentangkan salah satu varian ujian berkenaan dengan elemen pendidikan utama bahagian "Pemodelan dan Pembentukan". Turut diberikan ialah teks kerja kawalan yang dibangunkan oleh S.Yu. Piskunova, dan penyelesaiannya, dari koleksi 9*

Uji pada topik "Pemodelan dan pemformalan"

1. Apakah yang dipanggil atribut objek?

1. Perwakilan objek dunia sebenar dengan bantuan set tertentu ciri-cirinya yang penting untuk menyelesaikan masalah maklumat ini.
2. Abstraksi objek dunia sebenar yang berkongsi ciri dan tingkah laku yang sama.
3. Hubungan antara objek dan ciri-cirinya.
4. Setiap ciri individu biasa kepada semua keadaan yang mungkin

2. Pilihan jenis model bergantung kepada:

1. Sifat fizikal objek.
2. Tujuan objek.
3. Objektif kajian objek.
4. Entiti maklumat objek.

3. Apakah model maklumat bagi objek?

1. Bahan atau objek yang diwakili secara mental yang menggantikan objek asal dalam proses penyelidikan dengan pemeliharaan sifat yang paling penting yang penting untuk penyelidikan ini.
2. Penerangan rasmi tentang objek dalam bentuk teks dalam beberapa bahasa pengekodan yang mengandungi semua maklumat yang diperlukan tentang objek tersebut.
3. Alat perisian yang melaksanakan model matematik.
4. Penerangan tentang sifat-sifat objek yang penting untuk masalah yang sedang dipertimbangkan dan hubungan antara mereka.

4. Nyatakan klasifikasi model dalam erti kata sempit:

1. Semulajadi, abstrak, lisan.
2. Abstrak, matematik, maklumat.
3. Matematik, komputer, maklumat.
4. Verbal, matematik, maklumat

5. Tujuan mewujudkan model maklumat ialah:

1. Memproses data tentang objek dunia sebenar, dengan mengambil kira hubungan antara objek.
2. Komplikasi model, dengan mengambil kira faktor tambahan yang telah dimaklumkan sebelum ini.
3. Penyiasatan objek berdasarkan eksperimen komputer dengan model matematiknya.
4. Perwakilan objek sebagai teks dalam beberapa bahasa buatan yang boleh diakses oleh pemprosesan komputer.

6. Pemodelan maklumat adalah berdasarkan:

1. Penamaan dan nama objek.
2. Menggantikan objek sebenar dengan model yang sepadan.
3. Mencari penyelesaian analitikal yang menyediakan maklumat tentang objek yang dikaji.
4. Penerangan tentang proses asal, pemprosesan dan penghantaran maklumat dalam sistem objek yang dikaji.

7. Formalisasi ialah

1. Peringkat peralihan daripada penerangan bermakna pautan antara ciri objek yang dipilih kepada penerangan menggunakan beberapa bahasa pengekodan.
2. Menggantikan objek sebenar dengan tanda atau set tanda.
3. Peralihan daripada masalah kabur yang timbul dalam realiti kepada model maklumat formal.
4. Pengasingan maklumat penting tentang objek.

8. Teknologi maklumat dipanggil

1. Proses yang ditentukan oleh gabungan cara dan kaedah pemprosesan, pembuatan, perubahan keadaan, sifat, bentuk bahan.
2. Menukar keadaan awal objek.
3. Satu proses yang menggunakan satu set cara dan kaedah untuk memproses dan menghantar maklumat utama kualiti baharu tentang keadaan objek, proses atau fenomena.
4. Satu set tindakan khusus yang bertujuan untuk mencapai matlamat.

9. Apakah yang dipanggil pemodelan simulasi?

1. Teknologi moden penyelidikan objek.
2. Kajian tentang fenomena dan proses fizikal dengan bantuan model komputer.
3. Pelaksanaan model matematik dalam bentuk alat perisian.

10. Apakah model maklumat komputer?

1. Perwakilan objek sebagai ujian dalam beberapa bahasa buatan yang boleh diakses oleh pemprosesan komputer.
2. Satu set maklumat yang mencirikan sifat dan keadaan objek, serta hubungannya dengan dunia luar.
3. Model dalam bentuk mental atau perbualan, dilaksanakan pada komputer.
4. Kaedah penyelidikan berkaitan teknologi komputer.

11. Satu eksperimen komputer terdiri daripada urutan langkah:

1. Pilihan kaedah berangka - pembangunan algoritma - pelaksanaan program pada komputer.
2. Membina model matematik - memilih kaedah berangka - membangunkan algoritma - melaksanakan program pada komputer, menganalisis penyelesaian.
3. Pembangunan model - pembangunan algoritma - pelaksanaan algoritma dalam bentuk alat perisian.
4. Membina model matematik - membangunkan algoritma - melaksanakan program pada komputer, menganalisis penyelesaian.

nombor soalan
Jawapan No.	4	3	2	1	4	3	1	3	3	3	2

Kerja ujian pada topik "Pemodelan dan pemformalan"

Pilihan nombor 1.

1. Buat jawapan mengenai topik "Model dan cara mengarangnya", menjawab soalan mengikut urutan.

1. Apakah model objek?
2. Apakah model yang anda temui dalam kehidupan seharian?
3. Apakah model maklumat?
4. Bolehkah satu objek diterangkan menggunakan model maklumat yang berbeza? Jika ya, bagaimanakah perbezaannya?
5. Karang model maklumat objek "kereta" untuk mencirikannya untuk penumpang. Bagaimanakah model ini akan berubah jika matlamatnya adalah untuk mencirikan kereta sebagai peranti teknikal?
6. Bolehkah permainan komputer strategik dipanggil model permainan? Kalau boleh kenapa?

2. Susun model matematik masalah:

Tentukan masa pertemuan dua pejalan kaki akan bertemu antara satu sama lain.

Pilihan nombor 2.

1. Buat jawapan mengenai topik "Klasifikasi objek", menjawab soalan mengikut urutan.

1. Apakah klasifikasi objek? Mengapa perlu mengklasifikasikan objek?
2. Berikan contoh mengelaskan objek mengikut sifat sepunya.
3. Apakah prinsip pewarisan?
4. Terangkan dengan contoh pengelasan objek dengan nama am "program komputer".
5. Bagaimanakah model boleh dikelaskan?
6. Atas dasar apakah model dibahagikan kepada statik dan dinamik?

2. Cipta model matematik masalah:

- Tentukan masa apabila seorang pejalan kaki akan mengejar yang lain.

Pilihan 1

1. Jawapan kepada soalan

1.1. Model ialah imej yang mengkaji beberapa aspek penting objek, fenomena atau proses.

1.2. Dalam kehidupan seharian, seseorang menemui model bahan dan maklumat.

1.3. Model maklumat menerangkan objek dalam salah satu bahasa pengekodan (bahasa sehari-hari, grafik, saintifik, dll.).

1.4. Satu dan objek yang sama boleh mempunyai banyak model, semuanya bergantung pada sifat objek yang hendak dikaji. Sebagai contoh, satu dan objek yang sama seseorang dalam fizik dianggap sebagai titik material, dalam biologi - sebagai sistem yang berusaha untuk pemeliharaan diri, dsb.

1.5. Apabila menyusun model maklumat kereta untuk menerangkan kemudahan untuk penumpang, adalah perlu untuk menunjukkan: adakah ia sebuah trak atau kereta penumpang, kapasiti (berapa orang), berapa banyak pintu, kehadiran dan saiz bagasi, saiz dalaman, upholsteri, bentuk, kelembutan tempat duduk, penghawa dingin, muzik, dll. .d. Jika anda mencirikan kereta sebagai peranti teknikal, maka berat, saiz, kapasiti beban, kelajuan maksimum, penggunaan bahan api, dsb.

1.6. Permainan komputer strategik memaparkan proses maklumat yang berlaku dalam kehidupan. Sebagai contoh, strategi ketenteraan menggambarkan struktur sistem negara secara umum dan tenteranya khususnya, strategi kewangan menggambarkan pelbagai undang-undang ekonomi dan sosial. Oleh itu, permainan komputer strategik boleh dianggap sebagai model maklumat proses maklumat yang diterangkan.

L - jarak awal

Keputusan: t - masa pergerakan

Untuk: L, v 1 , v 2 > 0

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

Pilihan 2

1. Jawapan kepada soalan

1.1. Antara kepelbagaian objek di dunia sekeliling, kami cuba mengenal pasti kumpulan objek yang mempunyai sifat sepunya. Kelas ialah sekumpulan objek yang mempunyai sifat sepunya. Objek dalam kelas dipanggil contoh kelas. Objek kelas yang sama berbeza antara satu sama lain dalam beberapa sifat khas. Pengelasan ialah pengagihan objek ke dalam kelas dan subkelas berdasarkan sifat sepunya.

1.2. Contoh klasifikasi mengikut sifat biasa - objek sastera boleh dibahagikan kepada tiga kelas besar mengikut kandungan: sastera saintifik, fiksyen, sastera bukan fiksyen.

1.3. Dalam struktur hierarki, objek disusun mengikut peringkat di mana contoh peringkat bawah dipanggil kelas kanak-kanak dan merupakan sebahagian daripada contoh peringkat lebih tinggi yang dipanggil kelas induk. Harta kelas yang paling penting ialah warisan - setiap kelas anak mewarisi semua sifat kelas induk.

1.4. Mana-mana program komputer ialah algoritma yang ditulis dalam bahasa yang boleh difahami oleh komputer. Program dibahagikan kepada sistem dan aplikasi. Mereka melaksanakan fungsi yang berbeza, tetapi semuanya ditulis dalam bahasa yang boleh difahami oleh komputer - ini adalah harta yang diwarisi oleh setiap kelas keturunan (sistem dan program aplikasi) daripada kelas induk - program komputer.

1.5. Model boleh dikelaskan mengikut mana-mana ciri penting.

1.6. Model yang menerangkan sistem pada masa tertentu dirujuk sebagai model maklumat statistik. Model yang menerangkan proses perubahan dan pembangunan sistem dirujuk sebagai model maklumat dinamik.

2. Model matematik masalah

Diberi: t 02 - masa mula pejalan kaki kedua

v 1 - kelajuan pejalan kaki pertama

v 2 - kelajuan pejalan kaki kedua

Keputusan: t - masa pertemuan pejalan kaki

Bila: 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)

kesusasteraan:

untuk pelajar

1. Ivanova I.A. Sains Komputer. Darjah 9: Bengkel. - Saratov: Lyceum, 2004
2. Informatik, kursus Asas, gred 7 - 9. – M.: Makmal Pengetahuan Asas, 2001.
3. Informatik gred 7-8 / disunting oleh N.V. Makarova. - St. Petersburg: Rumah penerbitan "Peter", 1999.
4. Informatik gred 9 / disunting oleh N.V. Makarova. - St. Petersburg: Peter Kom, 1999.
5. N. Ugrinovich "Informatik dan teknologi maklumat"
6. O. Efimova, V. Morozov, N. Ugrinovich. Kursus teknologi komputer dengan asas informatika. Buku teks untuk kelas senior. - M., ABF, 1999.

Metodologi

1. Beshenkov S.A., Lyskova V.Yu., Matveeva N.V. Formalisasi dan pemodelan // Informatik dan pendidikan. - 1999. - No. 5. - S. * - *; No. 6. - P.21-27; No 7. - P.25-29.
2. Boyarshinov V.G. Pemodelan matematik dalam kursus informatika sekolah // Informatik dan pendidikan. - 1999. - No 7. - P.13-17.
3. Vodovozov V.M. Penyediaan maklumat dalam persekitaran objek visual // Informatik dan
   pendidikan. - 2000. - No 4. - P.87-90.
4. Obornev E.A., Oborneva I.V., Karpov V.A. Pemodelan dalam hamparan // Informatik dan pendidikan. - 2000. - No 5. - P. 47-52.
5. Sains Komputer. Tugasan ujian. – M.: Makmal Pengetahuan Asas, 2002.
6. Makarenko A.E. dll. Persediaan untuk peperiksaan dalam bidang sains komputer. - M .: Iris-Press, 2002
7. Molodtsov V.A., Ryzhikova N.B. Bagaimana untuk lulus peperiksaan dan ujian berpusat dalam sains komputer untuk 100 mata. - Rostov n / a: Phoenix, 2003.
8. Petrosyan V.G., Perepecha I.R., Petrosyan L.V. Kaedah untuk menyelesaikan masalah fizikal pada komputer // Informatik dan Pendidikan. - 1996. - No 5. - P. 94-99.
9. Hasil pembelajaran terancang dalam informatika dan teknologi maklumat dan penilaiannya di sekolah asas dan menengah (ponoy) pendidikan am: Pengumpulan instruktif-kaedah / Pengarang dan penyusun: N.E. Kostyleva, L.Z. Gumerova, R.I. Yarochkina, L.V. Lunina, S.Yu. Piskunova, E.V. Zhuravleva - Naberezhnye Chelny: CRO, 2004.
10. Ponomareva E.A. Pelajaran tentang mengkaji konsep model // Informatik dan pendidikan. - 1999. - No 6. - S. 47-50.
11. Ostrovskaya E.M. Pemodelan pada komputer // Informatik dan pendidikan. - 1998. - No. 7. - P. 64-70; No. 8. - P.69-84.
12. Smolyaninov A.A. Pelajaran pertama mengenai topik "Pemodelan" // Informatik dan pendidikan. - 1998. - No 8. - P. 23-29.
13. Khenner E.K., Shestakov A.P. Kursus "Pemodelan Matematik" // Informatik dan pendidikan. - 1996. - No 4. - P.17-23.

Makmal #4

pemodelan maklumat

Asas teori pemodelan

Permodelan adalah kaedah kognisi, yang terdiri dalam penciptaan dan kajian model, i.e. mengkaji objek dengan membina dan mengkaji model.

Model- ini ialah beberapa persamaan yang dipermudahkan bagi objek sebenar, yang mencerminkan ciri penting (sifat) objek, fenomena atau proses sebenar yang dikaji.

Model- ini adalah bahan atau objek yang diwakili secara mental yang menggantikan objek asal untuk tujuan kajiannya, sambil mengekalkan beberapa ciri dan sifat tipikal asal yang penting untuk kajian ini.

Objek adalah sebahagian daripada dunia sekeliling, dianggap oleh seseorang secara keseluruhan. Setiap objek mempunyai nama dan mempunyai parameter, i.e. tanda atau kuantiti yang mencirikan sebarang sifat objek dan mengambil pelbagai nilai.

Model harus dibina dengan cara yang paling sepenuhnya menghasilkan semula kualiti objek yang perlu dikaji mengikut matlamat. Dalam semua aspek, model harus lebih ringkas daripada objek dan lebih mudah untuk dipelajari. Oleh itu, untuk objek yang sama, boleh terdapat model yang berbeza, kelas model, sepadan dengan tujuan kajiannya yang berbeza.

Langkah pemodelan:

1. Pernyataan masalah: huraian masalah, tujuan pemodelan, pemformalkan masalah

2. Pembangunan model: model maklumat, model komputer

3. Percubaan komputer - rancangan eksperimen, penyelidikan

4. Analisis keputusan simulasi

Model yang dibina dengan baik, sebagai peraturan, lebih mudah diakses untuk penyelidikan daripada objek sebenar (contohnya, seperti ekonomi negara, sistem suria, dll.). Satu lagi, tujuan model yang tidak kurang penting ialah ia membantu mengenal pasti faktor paling penting yang membentuk sifat tertentu objek. Model ini juga membolehkan anda mempelajari cara mengawal objek, yang penting dalam kes di mana percubaan dengan objek menyusahkan, sukar atau mustahil (contohnya, apabila percubaan mempunyai tempoh yang panjang atau apabila terdapat risiko membawa objek ke dalam keadaan yang tidak diingini atau tidak dapat dipulihkan).

Oleh itu, kita boleh membuat kesimpulan bahawa model itu perlu untuk:

- untuk memahami bagaimana objek tertentu disusun - apakah strukturnya, sifat asas, undang-undang pembangunan dan interaksi dengan dunia luar;

- belajar mengurus objek atau proses dan menentukan kaedah pengurusan terbaik untuk matlamat dan kriteria tertentu (pengoptimuman);

- meramalkan akibat langsung dan tidak langsung daripada pelaksanaan kaedah dan bentuk kesan yang ditentukan pada objek, proses.

Aspek pemodelan boleh menjadi rupa, struktur, tingkah laku objek pemodelan, serta pelbagai kombinasinya.

Struktur objek ialah keseluruhan unsur-unsurnya dan hubungan yang wujud di antara mereka.

Tingkah laku sesuatu objek ialah perubahan rupa dan strukturnya dari semasa ke semasa akibat interaksi dengan objek lain.

Memodelkan rupa objek digunakan untuk:

Pengenalpastian (pengiktirafan) sesuatu objek;

penyimpanan jangka panjang imej.

Pemodelan struktur objek digunakan untuk:

perwakilan visualnya;

mengkaji sifat sesuatu objek;

mengenal pasti hubungan penting;

· mengkaji kestabilan objek.

Pemodelan tingkah laku digunakan untuk:

· perancangan, ramalan;

Mewujudkan pautan dengan objek lain;

Pengenalpastian hubungan sebab akibat;

pengurusan;

mereka bentuk peranti teknikal, dsb.

Dalam proses pemodelan, setiap aspek pemodelan didedahkan melalui satu set sifat.

Model tidak mencerminkan semua sifat objek, tetapi hanya yang penting dari sudut pandangan tujuan pemodelan.

setiap aspek pemodelan dicirikan oleh set sifatnya sendiri:

penampilan - satu set ciri;

struktur - senarai elemen dan petunjuk hubungan antara mereka;

tingkah laku - perubahan dalam penampilan dan struktur dari semasa ke semasa.

Sesetengah sifat objek pemodelan boleh dinyatakan sebagai nilai yang mengambil nilai berangka. Kuantiti sedemikian dipanggil parameter model.

Model maklumat boleh dianggap sebagai beberapa objek maklumat baharu, yang seterusnya, juga boleh menjadi objek pemodelan.

Soalan 1. Pemodelan dalam sains komputer ialah:

Jawapan 1. proses menggantikan objek sebenar dengan model yang mencerminkan ciri-ciri pentingnya yang diperlukan untuk mencapai matlamat
Jawapan 2. proses mencipta model pakaian di salon fesyen
Jawapan 3. proses mencari penyelesaian baharu yang tidak formal kepada sesuatu masalah
Jawapan 4. proses menggantikan objek sebenar dengan bahan lain atau objek ideal yang serupa dengan rupa

Soalan 2. Apabila membina model, anda mesti:

Jawapan 1. pilih semua sifat objek sedia ada
Jawapan 2. menerangkan semua sifat sedia ada bagi sesuatu objek
Jawapan 3. pilih hanya sifat objek yang penting untuk menyelesaikan masalah
Jawapan 4. menerangkan lokasi dan struktur objek

Soalan 3. Model maklumat objek dipanggil:

Jawapan 1. penerangannya menggunakan ungkapan dan formula matematik
Jawapan 2. lukisan objek
Jawapan 3. model objek secara luaran serupa dengan objek
Jawapan 4. glob

Soalan 4. Daripada model berikut, nyatakan model matematik:

Jawapan 1. sijil penerimaan rumah
Jawapan 2. formula untuk mencari luas segi tiga
Jawapan 3. resepi
Jawapan 4. Panduan TV

Soalan 5. Antara dokumen berikut, yang manakah mewakili model maklumat aktiviti sekolah:

Jawapan 1. pelan bangunan dan halaman sekolah
Jawapan 2. jadual panggilan
Jawapan 3. jadual waktu
Jawapan 4. Piagam sekolah

Soalan 6. Struktur fail sistem pengendalian komputer peribadi boleh digambarkan dengan jelas sebagai:

Jawapan 1. model jadual
Jawapan 2. model grafik
Jawapan 3. model matematik
Jawapan 4. model hierarki

Soalan 7. Apakah keperluan untuk simulasi komputer letupan nuklear:

Jawapan 1. untuk mendapatkan data yang boleh dipercayai tentang kesan letupan terhadap kesihatan manusia
Jawapan 2. untuk pengesahan eksperimen kesan suhu tinggi dan penyinaran pada objek semula jadi
Jawapan 3. untuk mengurangkan kos penyelidikan dan memastikan keselamatan orang ramai
Jawapan 4. untuk menjalankan penyelidikan sebenar tentang proses yang berlaku dalam alam semula jadi semasa letupan dan selepas letupan

Soalan 8. Nyatakan pernyataan yang betul:

Jawapan 1. Model statik sistem menerangkan keadaannya, manakala model dinamik menerangkan kelakuannya.
Jawapan 2. model dinamik sistem menerangkan keadaannya, dan model statik menerangkan tingkah laku
Jawapan 3. model dinamik sistem sentiasa dipersembahkan dalam bentuk formula atau graf
Jawapan 4. model statik sistem sentiasa dipersembahkan dalam bentuk formula atau graf

1. Formalisasi adalah

	a. Peralihan daripada masalah kabur yang timbul dalam realiti kepada model maklumat formal.
	b. Pengasingan maklumat penting tentang objek.
	c. Peringkat peralihan daripada penerangan bermakna pautan antara ciri objek yang dipilih kepada penerangan menggunakan beberapa bahasa pengekodan.
	d. Menggantikan objek sebenar dengan tanda atau set tanda.

Arkitek menyerahkan kepada model pertandingan projek pembangunan kawasan kediaman dalam bentuk mock-up. Apakah model prototaip?

Pilih satu jawapan.

	a. Idea arkitek
	b. Kawasan perumahan sebenar
	c. Lukisan projek, sebelum ini dibuat di atas kertas.
	d. Tugas yang diberikan kepada arkitek oleh pelanggan projek.

Pilih satu jawapan.

	a. penerangan tentang objek asal menggunakan formula matematik;
	b. perihalan objek asal dalam bahasa semula jadi atau formal;
	c. objek lain yang tidak mencerminkan ciri dan sifat objek asal;
	d. satu set formula yang ditulis dalam bahasa matematik yang menerangkan tingkah laku objek asal.
	e. satu set data dalam bentuk jadual yang mengandungi maklumat tentang ciri kualitatif dan kuantitatif objek asal;

Wujudkan surat-menyurat antara contoh model dan kepelbagaiannya mengikut tahap pemformalan. Untuk setiap kedudukan yang diberikan dalam lajur pertama, padankan kedudukan yang sepadan dari lajur kedua.

Pilih satu jawapan. Nyatakan pernyataan PALSU. Pilih satu jawapan. a. "Adalah mustahil untuk merumuskan peraturan yang ketat untuk membina mana-mana model"; b. "Tidak kira sama sekali objek mana yang dipilih sebagai simulasi - perkara utama ialah dengan bantuan mereka adalah mungkin untuk mencerminkan ciri yang paling penting, tanda-tanda objek yang sedang dikaji"; c. "Model mengandungi maklumat sebanyak objek yang dimodelkan" d. "Semua pendidikan adalah kajian model tertentu, serta kaedah menggunakannya" e. "Tiada model yang boleh menggantikan fenomena itu sendiri, tetapi apabila menyelesaikan masalah tertentu, ia boleh menjadi alat yang sangat berguna" Apakah model maklumat bagi objek? Pilih satu jawapan. a. 4. Penerangan tentang sifat-sifat objek yang penting untuk masalah yang sedang dipertimbangkan dan hubungan antara mereka. b. 3. Alat perisian yang melaksanakan model matematik. c. 2. Penerangan rasmi tentang objek dalam bentuk teks dalam beberapa bahasa pengekodan yang mengandungi semua maklumat yang diperlukan tentang objek tersebut. d. 1. Bahan atau objek yang diwakili secara mental yang menggantikan objek asal dalam proses penyelidikan sambil mengekalkan sifat paling penting yang penting untuk penyelidikan ini. Jalan tanah melalui petempatan A, B, C, dan D berturut-turut. Panjang jalan antara A dan B ialah 80 km, antara B dan C - 50 km, dan antara C dan D - 10 km. Di antara A dan C, lebuh raya asfalt baharu sepanjang 40 km telah dibina. Anggarkan masa perjalanan minimum yang mungkin penunggang basikal(dalam jam) dari titik A ke titik B, jika kelajuannya di jalan tanah ialah 20 km / j, di lebuh raya - 40 km / j? Pilih satu jawapan. Apakah model maklumat komputer? Pilih satu jawapan. a. Kaedah penyelidikan berkaitan teknologi komputer. b. Perwakilan objek sebagai ujian dalam beberapa bahasa buatan yang boleh diakses oleh pemprosesan komputer. c. Model dalam bentuk mental atau perbualan, dilaksanakan pada komputer. d. Satu set maklumat yang mencirikan sifat dan keadaan objek, serta hubungannya dengan dunia luar. Apakah yang dipanggil pemodelan simulasi? Pilih satu jawapan. a. Teknologi moden penyelidikan objek. b. Kajian fenomena fizikal dan proses menggunakan model komputer c. Pelaksanaan model matematik dalam bentuk alat perisian. d. Kaedah penyelidikan berkaitan teknologi komputer. Pilihan jenis model bergantung kepada: Pilih satu jawapan. a. Objektif kajian objek. b. Entiti maklumat objek. c. Sifat fizikal objek. d. Tujuan objek. Tujuan mewujudkan model maklumat adalah: Pilih satu jawapan. a. Perwakilan objek sebagai teks dalam beberapa bahasa buatan yang boleh diakses oleh pemprosesan komputer. b. Memproses data tentang objek dunia sebenar, dengan mengambil kira hubungan antara objek c. Penyiasatan objek berdasarkan eksperimen komputer dengan model matematiknya. d. Komplikasi model, dengan mengambil kira faktor tambahan yang telah dimaklumkan sebelum ini. Percubaan komputer terdiri daripada urutan langkah: Pilih satu jawapan. a. Membina model matematik - memilih kaedah berangka - membangunkan algoritma - melaksanakan program pada komputer, menganalisis penyelesaian. b. Membina model matematik - membangunkan algoritma - melaksanakan program pada komputer, menganalisis penyelesaian. c. Pilihan kaedah berangka - pembangunan algoritma - pelaksanaan program pada komputer. d. Pembangunan model - pembangunan algoritma - pelaksanaan algoritma dalam bentuk alat perisian. Sebagai contoh corak tingkah laku boleh dipanggil: Pilih satu jawapan. Terdapat penerbangan harian antara empat lapangan terbang: OKTOBER, BEREG, RED dan SOSNOVO. Berikut adalah serpihan jadual penerbangan antara mereka: Lapangan Terbang Pelepasan Lapangan terbang ketibaan Masa berlepas Masa ketibaan Pengembara berakhir di lapangan terbang OKTOBER pada tengah malam (0:00). Tentukan masa paling awal bila dia boleh sampai ke lapangan terbang SOSNOVO. Pilih satu jawapan. Tugasan 1. Menentukan panjang minimum pagar dalam plot taman. Petak taman berbentuk segi empat tepat mempunyai keluasan S. Pada dimensi panjang dan lebar petak yang manakah panjang pagar akan menjadi minimum? Menjalankan pengiraan. 2. Melekatkan kotak. Terdapat sekeping kadbod persegi. Empat segi empat sama dipotong daripada helaian di sudut dan kotak itu dilekatkan di sepanjang sisi potongan. Apakah sisi segi empat sama yang dipotong supaya kotak itu mempunyai kapasiti maksimum? Apakah helaian saiz yang perlu diambil untuk mendapatkan daripadanya kotak dengan isipadu maksimum yang diberikan? 3. Jadual senaman. Setelah memulakan latihan, atlet itu berlari sejauh 10 km pada hari pertama. Setiap hari berikutnya dia berlari 10% lebih daripada yang sebelumnya. Bina jadual "Jadual latihan", yang mempunyai lajur berikut: Nombor hari Perbatuan setiap hari Jumlah perbatuan Tentukan daripada jadual: jumlah perbatuan selama 7 hari; Selepas berapa hari atlet akan berlari lebih daripada 20 km sehari; Selepas berapa hari jumlah perbatuan akan melebihi 100 km. 4. Menyelamatkan orang yang lemas. Dengan kelajuan dan pada sudut berapakah bulatan harus dilemparkan dari sisi kapal penyelamat kepada orang yang lemas? Apabila mengira, ambil kira syarat berikut: kelajuan awal boleh berbeza-beza sehingga 10 m/s; jarak orang yang lemas ke kapal; ketepatan pukulan ialah ∆=0.5 m; Sudut lontaran boleh menjadi negatif; ketinggian sisi kapal dari aras laut. 5. Kesuburan dan kematian. Pertimbangkan beberapa sistem di mana bilangan individu dalam populasi hanya bergantung pada kelahiran semula jadi dan kematian. Terdapat makanan yang mencukupi dalam sistem sedemikian untuk semua orang, ekologi tidak terganggu, tidak ada yang mengancam nyawa. Tugasan 6. Kasino berkembang maju kerana pemilik sentiasa ada kelebihan berbanding pemain. Sebagai contoh, dalam satu versi rolet, roda mempunyai 38 lubang: 36 bernombor dan dibahagikan kepada hitam dan merah, dan dua baki mempunyai nombor 0 dan 00 dan dicat hijau. Pemain yang bertaruh pada merah atau hitam mempunyai 18 daripada 38 peluang untuk menang dan 20 daripada 38 peluang untuk kalah. Anda mempunyai bilangan cip tertentu. Anda ingin gandakan modal anda. Jika roda berhenti pada nombor yang anda pilih, modal anda meningkat dengan jumlah pertaruhan, jika tidak pertaruhan akan pergi ke kasino. Apakah taktik yang akan membawa kepada keputusan yang positif? 7. Model maklumat "Sebatian kimia" Cipta model maklumat "Sebatian kimia". Masuk pangkalan data medan berikut: nama biasa, nama kimia, formula kimia, aplikasi. 8. Model maklumat "Guru sekolah" Susun model maklumat "Guru sekolah", termasuk medan berikut: nama keluarga, nama pertama, patronimik, umur, jantina, pengalaman kerja sebagai guru, jumlah pengalaman, beban mengajar, purata pendapatan bulanan, bilangan ahli keluarga. Berdasarkan model data awal, hasilkan model maklumat: · "Guru muda" (pengalaman pedagogi sehingga 5 tahun, umur sehingga 30); · "Guru yang dihormati" (pengalaman pedagogi lebih daripada 20 tahun). Simpan hasilnya pada cakera M: folder "Computer_Informatics_07" Letakkan keputusan di SarWiki pada halaman Asas Teori Informatik dan Kaedah Pengajarannya di bahagian Asas Saintifik Informatik Sekolah. 9. Bayangkan hanya satu sumber air tawar akan kekal di Bumi - Tasik Baikal. Untuk berapa tahun Baikal akan menyediakan penduduk seluruh dunia dengan air 10. Kadar kelahiran dan kematian tahunan bagi populasi tertentu diketahui. Kira berapa umur individu satu generasi boleh hidup. 11. Untuk pengeluaran vaksin-vaksin ia dirancang untuk menanam budaya bakteria di kilang. Diketahui bahawa jika jisim bakteria ialah x g, maka dalam sehari ia akan meningkat sebanyak (a-bx)x g, di mana pekali a dan b bergantung kepada jenis bakteria. Kilang itu akan mengumpul m g bakteria setiap hari untuk keperluan pengeluaran vaksin. Untuk membuat rancangan, adalah penting untuk mengetahui bagaimana jisim bakteria berubah selepas 1, 2, 3, ..., 30 hari .. 12. Cipta model bioritma untuk orang tertentu dari tarikh semasa yang ditetapkan (hari rujukan) sebulan lebih awal untuk tujuan analisis lanjut model. Berdasarkan analisis bioritma individu, ramalkan hari yang tidak menguntungkan, pilih hari yang sesuai untuk pelbagai aktiviti. 13. Tentukan bagaimana ketumpatan populasi merpati akan berubah dalam tempoh 5 tahun akan datang, jika pemerhatian awal memungkinkan untuk menentukan ketumpatannya ialah 130 individu / ha. Semasa musim pembiakan (untuk burung merpati sekali setahun), secara purata, 1.3 ekor anak hidup dari satu cengkaman telur. Kematian burung merpati adalah malar, secara purata, 27% individu mati setiap tahun. Dengan peningkatan kepadatan penduduk kepada 300 individu/ha dan ke atas, kematian adalah 50% 14. Terdapat dinding pada jarak tertentu dari pistol. Sudut kecondongan pistol dan halaju awal peluru diketahui. Adakah peluru akan terkena dinding? 15. Ketika mendaki bukit, enjin kereta “terhenti”. Adakah kereta itu akan berhenti di atas gunung atau akan berguling ke bawah.