Моделювання як метод наукового пізнання

Моделювання в наукових дослідженнях стало застосовуватися ще в давнину і поступово захоплювало все нові галузі наукових знань: технічне конструювання, будівництво та архітектуру, астрономію, фізику, хімію, біологію і, нарешті, суспільні науки. Термін "модель" широко використовується в різних сферах людської діяльності та має безліч смислових значень.

Модель- це такий матеріальний або уявний об'єкт, який у процесі дослідження заміщає об'єкт-оригінал так, що його безпосереднє вивчення дає нові знання про об'єкт-оригінал.

Під моделюваннямрозуміється процес побудови, вивчення та застосування моделей. Воно тісно пов'язане з такими категоріями, як абстракція, аналогія, гіпотеза та ін. Процес моделювання обов'язково включає і побудову абстракцій, і висновки за аналогією, і конструювання наукових гіпотез.

Головна особливість моделювання полягає в тому, що це метод опосередкованого пізнання за допомогою об'єктів-заступників. Модель виступає як своєрідний інструмент пізнання, який дослідник ставить між собою і об'єктом і за допомогою якого вивчає об'єкт, що його цікавить. Саме ця особливість методу моделювання визначає специфічні форми використання абстракцій, аналогій, гіпотез, інших категорій та методів пізнання.

Моделювання – циклічний процес. Це означає, що за першим чотириетапним циклом може бути другий, третій і т.д. При цьому знання про об'єкт, що досліджується, розширюються і уточнюються, а вихідна модель поступово вдосконалюється. Недоліки, виявлені після першого циклу моделювання, зумовлені малим знанням об'єкта та помилками у побудові моделі, можна виправити у наступних циклах. У методології моделювання таким чином закладено великі можливості саморозвитку.

Побудова моделі є процесом. Основні етапи цього процесу – постановка задачі, побудова, перевірка на достовірність, застосування та оновлення моделі.

Постановка задачі.Перший і найважливіший етап побудови моделі, здатний забезпечити правильне рішення управлінської проблеми, полягає у постановці завдання. Правильне використання математики або комп'ютера не принесе жодної користі, якщо проблема не буде точно діагностована. Правильна постановка завдання важливіша навіть за її розв'язання. Для знаходження прийнятного чи оптимального розв'язання задачі потрібно знати, з чого вона складається. Як не просто і прозоро це твердження, надто багато фахівців ігнорують очевидне. Мільйони доларів витрачаються щорічно на пошуки елегантних та глибокодумних відповідей на невірно поставлені питання. Далі, з того, що керівник обізнаний про наявність проблеми, зовсім не випливає з факту ідентифікації справжньої проблеми. Керівник має вміти відрізняти симптоми від причин.

Побудова моделі.Після правильної постановки завдання наступним етапом процесу передбачено побудову моделі. Розробник повинен визначити головну мету моделі, які вихідні нормативи чи інформацію передбачається отримати, використовуючи модель, щоб допомогти керівництву вирішити цю проблему. Також необхідно визначити яка інформація потрібна для побудови моделі, що задовольняє цілі і видає на виході потрібні відомості.

Перевірка моделі на достовірність.Після побудови моделі її слід перевірити на достовірність. Один із аспектів перевірки полягає у визначенні ступеня відповідності моделі реальному світу. Фахівець з науки управління має встановити – чи всі суттєві компоненти реальної ситуації вбудовані у модель. Перевірка багатьох моделей управління показала, що вони не є досконалими, оскільки не охоплюють усіх релевантних змінних. Природно, що краще модель відбиває реальний світ, то вище її потенціал як надання допомоги керівнику у прийнятті гарного рішення, якщо припустити, що модель не надто складна у використанні. Другий аспект перевірки моделі пов'язаний із встановленням ступеня, в якому інформація, що отримується з її допомогою дійсно, допомагає керівництву впоратися з проблемою.

Застосування моделі.Після перевірки достовірності модель готова до використання. Жодну модель науки управління не можна вважати успішно збудованою, доки вона не прийнята, не зрозуміла, і не застосована на практиці. Це здається очевидним, але найчастіше виявляється одним із найтривожніших моментів побудови.

Саме завдяки формалізації математичну логіку змогли застосовувати в електронно-обчислювальних машинах, які працюють за її законами.

В. Пекеліс

Все життя людини постійно ставить перед ним гострі та різні завдання та проблеми. Виникнення таких проблем, труднощів, несподіванок означає, що в навколишній дійсності багато невідомого, прихованого. Отже, потрібне все ширше пізнання світу, відкриття в ньому все нових і нових процесів, і взаємин людей та речей

Успіх інтелектуального розвитку школяра досягається головним чином уроці, де від уміння вчителя організувати систематичну пізнавальну діяльність залежить ступінь інтересу учнів до навчання, рівень знань, готовність до постійного самоосвіти, тобто. їхній інтелектуальний розвиток.

Досвід викладання предмета інформатики показує, що як цілі особливо виділяються види діяльності учнів з аналізу ситуацій, прогнозування, побудови інформаційних моделей, створення умов для варіативного вибору способів вирішення, використання евристичних прийомів, вміння здійснювати проектувальну діяльність.

Конкретні завдання вивчення інформатики в школі, набувають вигляду:

• познайомити учнів із поняттями система, інформація, модель, алгоритм та їх роллю у формуванні сучасної інформаційної картини світу, навчити давати визначення цим поняттям, виділяти їх ознаки та пояснювати їх, розрізняти різновиди моделей, алгоритмів тощо;
• розкрити загальні закономірності інформаційних процесів у суспільстві, технічних системах;
• познайомити учнів з принципами формалізації, структурування інформації та виробити вміння будувати інформаційні моделі об'єктів і систем, що вивчаються;
• розвивати алгоритмічні та логічні стилі мислення;
• формувати вміння організовувати пошук інформації, яка потрібна на вирішення поставленої задачи;
• формувати вміння планувати дії задля досягнення поставленої мети за допомогою фіксованого набору коштів.

Формування – це процес виховання та навчання, спрямований на розвиток особистості людини або окремих її якостей. Формувати – це так організувати та проводити виховання та навчання, так впливати на учня, щоб розвинути у нього ту чи іншу якість.

Основним цим шляху пропонується освоєння розділу “Формалізація і моделювання”.

На розділ "Моделювання та формалізація"приділяється 8 годин. В рамках розділу вивчаються такі теми:

• Об'єкт. Класифікація об'єктів. Моделі об'єктів. 2ч.
• Класифікація моделей. Основні етапи моделювання. 2ч.
• Формальна та неформальна постановка задачі.
• Основні засади формалізації. 2ч.
• Поняття про інформаційну технологію вирішення завдань.
• Побудова інформаційної моделі. 2ч.

Основні поняття, які мають бути засвоєні учнями після вивчення теми:

Об'єкт, модель; формалізація; інформаційна модель; інформаційна технологія розв'язання задач; комп'ютерний експеримент.

Наприкінці вивчення розділу учні повинні знати:

• про існування безлічі моделей для одного й того самого об'єкта;
• етапи інформаційної технології вирішення завдань із використанням комп'ютера.

учні повинні вміти:

• наводити приклади моделювання та формалізації;
• наводити приклади формалізованого опису об'єктів та процесів;
• наводити приклади систем та їх моделей.
• будувати та досліджувати найпростіші інформаційні моделі на комп'ютері.

Вивчення розділу проходить по спіралі: починається з поняття Об'єкт. Класифікація об'єктів.Для вивчення використовується слайд-фільм, в якому дається визначення цим поняттям, наочно показані приклади об'єктів, пояснюється - що таке властивості об'єкта, середовище (див.<Рисунок 1> , <Рисунок 2>) і т.д.

Використовуючи цей слайд-фільм<Приложение 1 >, учень може самостійно розібратися з цими поняттями. Після систематизації понять, пов'язаних з об'єктом, відбувається плавний перехід до понять модель, класифікація моделей (дивись<Рисунок 3> , <Рисунок 4> ) . Учню даються завдання типу: Об'єкт – людина. Явище – гроза. Перерахуй їх моделі та прокласифікуй їх.

Людина здавна використовує моделювання на дослідження об'єктів, процесів, явищ у різних галузях. Результати цих досліджень служать визначення та поліпшення характеристик реальних об'єктів і процесів; для розуміння суті явищ та вироблення вміння пристосовуватися чи керувати ними; для конструювання нових об'єктів чи модернізації старих. Моделювання допомагає людині приймати обґрунтовані та продумані рішення, передбачати наслідки своєї діяльності.

Завдяки комп'ютерам не тільки суттєво розширюються сфери застосування моделювання, але й забезпечується всебічний аналіз результатів, що одержуються.

Вивчаючи розділ, учні знайомляться з основами моделювання та формалізації. Учні повинні уявляти, що таке модель і які види моделей. Це необхідно для того, щоб проводячи дослідження, учні зуміли б вибрати та ефективно використати відповідну для кожної моделі програмне середовище та відповідний інструментарій. Початком будь-якого дослідження є постановка задачіяка визначається заданою метою. Від того, як розуміється мета моделювання, залежить і вид моделі, і вибір програмного середовища та результати. Учень дізнається про основних етапах моделювання, які треба пройти досліднику, щоб досягти поставленої їм мети.

Зміст навчання формується переліком різних моделей, доступних розуміння учнів. Вже відомо достатньо таких моделей, для яких суттєво застосування комп'ютера. На конкретних моделях із різних шкільних предметів учні навчаються технології моделювання, вчаться будувати інформаційні моделі. Для цього можна використовувати різні програмні середовища. Обсяг змісту та можливостей з різних видів інформаційних технологій учень визначає сам залежно від своїх здібностей.

Важливим моментом у викладанні та засвоєнні отриманих знань є забезпеченість усіх навчальних елементів розділу тестами необхідного рівня, які взяті з методичного посібника 5, 7*, а також з Інтернету, автор М. Угринович.

У цій статті наведено один із варіантів тесту щодо основних навчальних елементів розділу “Моделювання та Формалізація”. Також надано текст контрольної роботи, розробленої С.Ю. Піскунової, та її рішення, зі збірки 9*

Тест на тему " Моделювання та формалізація "

1. Що називається атрибутом об'єкта?

1. Уявлення об'єкта реального світу з допомогою деякого набору його характеристик, суттєвих на вирішення даної інформаційної завдання.
2. Абстракція предметів реального світу, що поєднуються загальними характеристиками та поведінкою.
3. Зв'язок між об'єктом та його характеристиками.
4. Кожна окрема характеристика, загальна для всіх можливих екземплярів

2. Вибір виду моделі залежить від:

1. Фізичні природи об'єкта.
2. Призначення об'єкта.
3. Цілі дослідження об'єкта.
4. Інформаційна сутність об'єкта.

3. Що таке інформаційна модель об'єкта?

1. Матеріальний чи уявний об'єкт, замещающий у процесі дослідження вихідний об'єкт із збереженням найбільш істотних властивостей, важливих для даного дослідження.
2. Формалізований опис об'єкта у вигляді тексту деякою мовою кодування, що містить всю необхідну інформацію про об'єкт.
3. Програмний засіб, що реалізує математичну модель.
4. Опис атрибутів об'єктів, суттєвих для розглянутої задачі та зв'язків між ними.

4. Вкажіть класифікацію моделей у вузькому значенні слова:

1. Натурні, абстрактні, вербальні.
2. Анотація, математичні, інформаційні.
3. Математичні, комп'ютерні та інформаційні.
4. Вербальні, математичні, інформаційні

5. Метою створення інформаційної моделі є:

1. Обробка даних про об'єкт реального світу з урахуванням зв'язку між об'єктами.
2. Ускладнення моделі з огляду на додаткові фактори, які були раніше поінформовані.
3. Дослідження об'єктів, засноване на комп'ютерному експериментуванні зі своїми математичними моделями.
4. Подання об'єкта у вигляді тексту деякою штучною мовою, доступною комп'ютерної обробки.

6. В основі інформаційного моделювання лежить:

1. Позначення та найменування об'єкта.
2. Заміна реального об'єкта відповідною моделлю.
3. Знаходження аналітичного рішення, яке дає інформацію про об'єкт, що досліджується.
4. Опис процесів виникнення, обробки та передачі інформації в системі об'єктів, що вивчається.

7. Формалізація – це

1. Етап переходу від змістовного опису зв'язків між виділеними ознаками об'єкта до опису, який використовує деяку мову кодування.
2. Заміна реального предмета знаком чи сукупністю знаків.
3. Перехід від нечітких завдань, що виникають у реальній дійсності, до формальних інформаційних моделей.
4. Виділення суттєвої інформації про об'єкт.

8. Інформаційною технологією називається

1. Процес, що визначається сукупністю засобів та методів обробки, виготовлення, зміни стану, властивостей, форми матеріалу.
2. Зміна вихідного стану об'єкта.
3. Процес, що використовує сукупність засобів і методів обробки та передачі первинної інформації нової якості про стан об'єкта, процесу чи явища.
4. Сукупність певних дій, вкладених у досягнення поставленої мети.

9. Що називають імітаційним моделюванням?

1. Сучасна розробка дослідження об'єктів.
2. Вивчення фізичних явищ та процесів за допомогою комп'ютерних моделей.
3. Реалізація математичної моделі як програмного засобу.

10. Що таке комп'ютерна інформаційна модель?

1. Подання об'єкта у вигляді тесту деякою штучною мовою, доступною комп'ютерній обробці.
2. Сукупність інформації, що характеризує властивості та стан об'єкта, а також взаємозв'язок із зовнішнім світом.
3. Модель у мисленній або розмовній формі, реалізована на комп'ютері.
4. Метод дослідження, пов'язаний із обчислювальною технікою.

11. Комп'ютерний експеримент складається з послідовності етапів:

1. Вибір чисельного методу – розробка алгоритму – виконання програми на комп'ютері.
2. Побудова математичної моделі – вибір чисельного методу – розробка алгоритму – виконання програми на комп'ютері, аналіз рішення.
3. Розробка моделі – розробка алгоритму – реалізація алгоритму у вигляді програмного засобу.
4. Побудова математичної моделі – розробка алгоритму – виконання програми на комп'ютері, аналіз рішення.

№ питання
№ відповіді	4	3	2	1	4	3	1	3	3	3	2

Контрольна робота на тему “Моделювання та формалізація”

Варіант №1.

1. Складіть відповідь на тему “Моделі та способи їх складання”, послідовно відповідаючи на запитання.

1. Що таке модель об'єкту?
2. З якими моделями ви зустрічаєтеся у повсякденному житті?
3. Що таке інформаційна модель?
4. Чи може один об'єкт описуватись за допомогою різних інформаційних моделей? Якщо так, то чим вони відрізнятимуться?
5. Складіть інформаційну модель об'єкта "автомобіль" з метою характеристики його пасажирів. Як зміниться ця модель, якщо мета – характеристика автомобіля як технічного пристрою?
6. Чи можна назвати стратегічну комп'ютерну гру ігровою моделлю? Якщо можна, то чому?

2. Скласти математичну модель завдання:

Визначити час зустрічі двох пішоходів, які йдуть один одному.

Варіант №2.

1. Складіть відповідь на тему “Класифікація об'єктів”, послідовно відповідаючи на запитання.

1. Що таке класифікація об'єктів? Навіщо необхідно класифікувати об'єкти?
2. Наведіть приклад класифікації об'єктів за загальними властивостями.
3. Що таке принцип спадкування?
4. Поясніть на прикладі класифікації об'єктів із загальною назвою “комп'ютерна програма”.
5. За якими ознаками можна класифікувати моделі?
6. За якою ознакою моделі поділяються на статичні та динамічні?

2. Скласти математичну модель завдання:

– Визначте час, коли один пішохід наздожене іншого.

Варіант 1

1. Відповіді на запитання

1.1. Модель – це образ, що вивчає деякі суттєві сторони об'єкта, явища чи процесу

1.2. У повсякденному житті людина зустрічається з матеріальними та інформаційними моделями.

1.3. Інформаційні моделі дають опис об'єктів однією з мов кодування (розмовною, графічною, науковою тощо).

1.4. Один і той самий об'єкт може мати безліч моделей, залежить від того, які властивості об'єкта підлягають вивченню. Наприклад, той самий об'єкт людина у фізиці розглядається як матеріальна точка, в біології – як система, що прагне самозбереження тощо.

1.5. При складанні інформаційної моделі автомобіля з метою опису зручностей для пасажирів необхідно вказати: вантажний це автомобіль або легковий, місткість (скільки людей), скільки дверей, наявність та розмір багажника, розмір салону, оббивка, форма, м'якість сидінь, наявність кондиціонера, музики тощо .д. Якщо характеризувати автомобіль як технічний пристрій, то вказується вага, розмір, вантажопідйомність, максимальна швидкість, витрата палива і т.д.

1.6. Стратегічна комп'ютерна гра відображає інформаційні процеси, які у житті. Наприклад, військові стратегії описують устрою державного ладу загалом та його армії зокрема, фінансові стратегії описують різні економічні та соціальні закони. Отже, стратегічну комп'ютерну гру можна як інформаційну модель того інформаційного процесу, що вона описує.

L – початкова відстань

Результат: t – час руху

При: L, v 1 , v 2 > 0

Метод: t = L/(v 1 + v 2)

Варіант 2

1. Відповіді на запитання

1.1. Серед різноманіття об'єктів навколишнього світу ми намагаємося виділити групи об'єктів, які мають спільні властивості. Клас – це група об'єктів, що має спільні властивості. Об'єкти, що входять до класу, називаються екземплярами класу. Об'єкти одного класу відрізняються один від одного деякими особливими властивостями. Класифікація - це розподіл об'єктів на класи та підкласи на підставі загальних властивостей.

1.2. Приклад класифікації за загальними властивостями - об'єкт література за змістом можна поділити на три великі класи: наукова література, художня література, публіцистична література.

1.3. В ієрархічній структурі об'єкти розподілені за рівнями, де екземпляр нижнього рівня званий класом-нащадком і входить до складу екземпляра вищого рівня, званого класом-батьком. Найважливішим властивістю класів є успадкування – кожен клас-нащадок успадковує всі властивості класу-батька.

1.4. Будь-яка комп'ютерна програма це алгоритм, записаний мовою зрозумілою комп'ютеру. Програми поділяються на системні та прикладні. Вони виконують різні функції, але написані мовою, зрозумілому комп'ютеру - це і є властивість, успадковане кожним класом-нащадком (системними і прикладними програмами) від класу батька – комп'ютерної програми.

1.5. Моделі можна класифікувати за будь-якою суттєвою ознакою.

1.6. Моделі, що описують систему у певний момент часу, відносяться до статистичних інформаційних моделей. Моделі, що описують процеси зміни та розвитку системи, відносяться до динамічних інформаційних моделей.

2. Математична модель завдання

Дано: t 02 – час початку шляху другого пішохода

v 1 – швидкість першого пішохода

v 2 – швидкість другого пішохода

Результат: t – час зустрічі пішоходів

При: t 02 , v 1 , v 2 > 0; v 1< v 2

L 2 = (t - t 02) * v 2

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

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

t = t 02 * v 2 / (v 2 - v 1)

Література:

для учнів

1. Іванова І.А. Інформатики. 9 клас: Практикум. - Саратов: Ліцей, 2004
2. Інформатика, Базовий курс, 7 – 9 класи. - М.: Лабораторія Базових Знань, 2001.
3. Інформатика 7-8 клас / за редакцією Н.В.Макарової. - СПб: Видавництво "Пітер", 1999.
4. Інформатика 9 клас / за редакцією Н.В.Макарової. - СПб: Пітер Ком, 1999.
5. Н. Угрінович "Інформатика та інформаційні технології"
6. О. Єфімова, В. Морозов, Н. Угрінович. Курс комп'ютерної технології із основами інформатики. Навчальний посібник для старших класів - М., ABF, 1999.

Методика

1. Бешенков С.А., Лискова В.Ю., Матвєєва Н.В. Формалізація та моделювання // Інформатика та освіта. - 1999. - № 5. - С. * - *; № 6. - С.21-27; № 7. - С.25-29.
2. Бояршинов В.Г. Математичне моделювання у шкільному курсі інформатики // Інформатика та освіта. - 1999. - № 7. - С.13-17.
3. Водовозов В.М. Інформаційна підготовка у середовищі візуальних об'єктів // Інформатика та
   освіта. - 2000. - № 4. - С.87-90.
4. Оборнєв Є.А., Оборньова І.В., Карпов В.А. Моделювання в електронних таблицях / / Інформатика та освіта. - 2000. - № 5. - С.47-52.
5. Інформатики. Тестові завдання. - М.: Лабораторія Базових Знань, 2002.
6. Макаренко О.Є. та ін. Готуємось до іспиту з інформатики. - М.: Айріс-Прес, 2002
7. Молодцов В.А., Рижикова Н.Б. Як скласти іспит та централізоване тестування з інформатики на 100 балів. - Ростов н / Д: Фенікс, 2003.
8. Петросян В.Г., Перепеча І.Р., Петросян Л.В. Методи вирішення фізичних завдань на комп'ютері // Інформатика та освіта. - 1996. - № 5. - С.94-99.
9. Заплановані результати навчання з інформатики та інформаційних технологій та їх оцінка в основній та середній (поній) загальноосвітній школі: Інструктивно-методичний збірник / Автори та упорядники: Н.Є. Костильова, Л.З. Гумерова, Р.І. Ярочкіна, Л.В. Луніна, С.Ю. Піскунова, Є.В. Журавльова - Набережні Човни: ЦРО, 2004.
10. Пономарьова Є.А. Урок із вивчення поняття моделі // Інформатика та освіта. - 1999. - № 6. - С. 47-50.
11. Островська О.М. Моделювання на комп'ютері // Інформатика та освіта. - 1998. - № 7. - С.64-70; № 8. - С.69-84.
12. Смолянінов А.А. Перші уроки на тему "Моделювання" // Інформатика та освіта. - 1998. - № 8. - С.23-29.
13. Хеннер Є.К., Шестаков А.П. Курс "Математичне моделювання" // Інформатика та освіта. - 1996. - № 4. - С.17-23.

Лабораторна робота №4

Інформаційне моделювання

Теоретичні основи моделювання

Моделювання– це спосіб пізнання, що у створенні та дослідженні моделей, тобто. дослідження об'єктів шляхом побудови та вивчення моделей.

Модель– це деяка спрощена подоба реального об'єкта, який відображає суттєві особливості (властивості) реального об'єкта, що вивчається, явища або процесу.

Модель- це такий матеріальний або уявний об'єкт, який заміщає об'єкт-оригінал з метою його дослідження, зберігаючи деякі важливі для даного дослідження типові риси і властивості оригіналу.

Об'єкт - це деяка частина навколишнього світу, що розглядається людиною як єдине ціле. Кожен об'єкт має ім'я і має параметри, тобто. ознаками або величинами, що характеризують будь-яку властивість об'єкта і різні значення, що приймаються.

Модель повинна будуватися так, щоб вона найбільш повно відтворювала ті якості об'єкта, які необхідно вивчити відповідно до поставленої мети. У всіх відношеннях модель повинна бути простішою за об'єкт і зручніше його для вивчення. Таким чином, для того самого об'єкта можуть існувати різні моделі, класи моделей, що відповідають різним цілям його вивчення.

Етапи моделювання:

1. Постановка задачі: опис задачі, мета моделювання, формалізація задачі

2. Розробка моделі: інформаційна модель, комп'ютерна модель

3. Комп'ютерний експеримент – план експерименту, проведення дослідження

4. Аналіз результатів моделювання

Добре побудована модель, як правило, доступніша для дослідження, ніж реальний об'єкт (наприклад, такий, як економіка країни, Сонячна система тощо). Інше, щонайменше важливе призначення моделі у тому, що з її допомогою виявляються найбільш істотні чинники, формують ті чи інші властивості об'єкта. Модель також дозволяє вчитися керувати об'єктом, що важливо в тих випадках, коли експериментувати з об'єктом буває незручно, важко або неможливо (наприклад, коли експеримент має велику тривалість або існує ризик привести об'єкт у небажаний або незворотний стан).

Таким чином, можна зробити висновок, що модель необхідна для того, щоб:

– зрозуміти, як улаштований конкретний об'єкт - які його структура, основні властивості, закони розвитку та взаємодії з навколишнім світом;

– навчитися керувати об'єктом або процесом та визначити найкращі способи управління при заданих цілях та критеріях (оптимізація);

– прогнозувати прямі та непрямі наслідки реалізації заданих способів та форм впливу на об'єкт, процес.

Аспектами моделювання може бути зовнішній вигляд, структура, поведінка об'єкта моделювання, і навіть їх різноманітні комбінації.

Структурою об'єкта називають сукупність його елементів та зв'язків, що існують між ними.

Поведінкою об'єкта назвемо зміни його зовнішнього вигляду та структури з часом у результаті взаємодії коїться з іншими об'єктами.

Моделювання зовнішнього вигляду об'єкта використовується для:

· Ідентифікації (впізнавання) об'єкта;

· Довготривалого зберігання образу.

Моделювання структури об'єкта використовується для:

· Її наочного уявлення;

· Вивчення властивостей об'єкта;

· Виявлення значних зв'язків;

· Вивчення стабільності об'єкта.

Моделювання поведінки застосовується при:

· Планування, прогнозування;

· Встановлення зв'язків з іншими об'єктами;

· Виявленні причинно-наслідкових зв'язків;

· Управлінні;

· Конструюванні технічних пристроїв тощо.

У процесі моделювання кожен аспект моделювання розкривається через сукупність властивостей.

У моделях відбиваються в повному обсязі властивості об'єкта, лише істотні з погляду мети моделювання.

кожен аспект моделювання характеризується своїм набором властивостей:

зовнішній вигляд – набором ознак;

структура - переліком елементів та зазначенням відносин між ними;

поведінка - зміною зовнішнього вигляду та структури з часом.

Деякі властивості об'єкта моделювання можуть бути виражені величинами, що набувають чисельних значень. Такі величини звуться параметрів моделі.

Інформаційну модель можна як деякий новий інформаційний об'єкт, який теж, своєю чергою, може бути об'єктом моделювання.

Запитання 1.Моделювання в інформатиці – це:

Відповідь 1. процес заміни реального об'єкта моделлю, що відображає його суттєві ознаки, необхідні для досягнення поставленої мети
Відповідь 2.процес створення моделей одягу в салоні мод
Відповідь 3.процес пошуку нового, неформального розв'язання задачі
Відповідь 4.процес заміни реального об'єкта іншим матеріальним чи ідеальним об'єктом, схожим на нього зовні

Запитання 2.При побудові моделі потрібно:

Відповідь 1.виділити всі існуючі властивості об'єкта
Відповідь 2.описати всі існуючі властивості об'єкту
Відповідь 3. виділити ті властивості об'єкта, які істотні на вирішення поставленої завдання
Відповідь 4.описати розташування та структуру об'єкта

Запитання 3.Інформаційною моделлю об'єкта називається:

Відповідь 1.його опис за допомогою математичних виразів та формул
Відповідь 2.креслення об'єкта
Відповідь 3.модель об'єкта зовні схожа на об'єкт
Відповідь 4.глобус

Запитання 4.З перерахованих моделей вкажіть математичну:

Відповідь 1.акт про приймання будинку
Відповідь 2. формула знаходження площі трикутника
Відповідь 3.кулінарний рецепт
Відповідь 4.програма телепередач

Запитання 5.Який із документів є інформаційною моделлю діяльності школи:

Відповідь 1.план шкільної будівлі та двору
Відповідь 2.розклад дзвінків
Відповідь 3.розклад уроків
Відповідь 4. Статут школи

Запитання 6.Файлова структура операційної системи персонального комп'ютера наочно може бути описана у вигляді:

Відповідь 1.табличної моделі
Відповідь 2.графічної моделі
Відповідь 3.математичної моделі
Відповідь 4. ієрархічної моделі

Запитання 7.Для чого потрібне комп'ютерне імітаційне моделювання ядерного вибуху:

Відповідь 1.для отримання достовірних даних щодо впливу вибуху на здоров'я людей
Відповідь 2.для експериментальної перевірки впливу високої температури та опромінення на природні об'єкти
Відповідь 3.для зменшення вартості досліджень та забезпечення безпеки людей
Відповідь 4. для проведення реальних досліджень процесів, що протікають у природі в процесі вибуху та після вибуху

Запитання 8.Вкажіть вірне твердження:

Відповідь 1. Статична модель системи визначає її стан, а динамічна - поведінка.
Відповідь 2.динамічна модель системи описує її стан, а статична – поведінка
Відповідь 3.динамічна модель системи завжди представляється у вигляді формул або графіків
Відповідь 4.статична модель системи завжди представляється у вигляді формул або графіків

1. Формалізація – це

	a. Перехід від нечітких завдань, що виникають у реальній дійсності, до формальних інформаційних моделей.
	b. Виділення суттєвої інформації про об'єкт.
	c. Етап переходу від змістовного опису зв'язків між виділеними ознаками об'єкта до опису, який використовує деяку мову кодування.
	d. Заміна реального предмета знаком чи сукупністю знаків.

Архітектори презентували на конкурс моделі проектів забудови житлового масиву у вигляді макетів. Що таке прототип моделі?

Виберіть одну відповідь.

	a. Задум архітектора
	b. Реальний житловий масив
	c. Креслення проекту, попередньо виконане на бумезі.
	d. Завдання, поставлене перед архітекторами замовником проекту.

Виберіть одну відповідь.

	a. опис об'єкта-оригіналу за допомогою математичних формул;
	b. опис об'єкта-оригіналу природною або формальною мовою;
	c. інший об'єкт, що не відображають ознак та властивостей об'єкта-оригіналу;
	d. сукупність записаних мовою математики формул, що описують поведінку об'єкта оригіналу.
	e. сукупність даних у вигляді таблиці, що містять інформацію про якісні та кількісні характеристики об'єкта-оригіналу;

Встановіть відповідність між прикладами моделей та їх різновидом за рівнем формалізації. До кожної позиції, даної в першому стовпці, підберіть відповідну позицію другого стовпця.

Виберіть одну відповідь. Вкажіть ХИБНЕ твердження. Виберіть одну відповідь. a. "Суворих правил побудови будь-якої моделі сформулювати неможливо"; b. "Зовсім неважливо, які об'єкти вибираються як моделювані - головне, щоб за їх допомогою можна було б відобразити найбільш суттєві риси, ознаки об'єкта, що вивчається"; c. "Модель містить стільки ж інформації, скільки і об'єкт, що моделюється" d. "Вся освіта - це вивчення тих чи інших моделей, а також прийомів їх використання" e. "Жодна модель не може замінити саме явище, але при вирішенні конкретного завдання вона може виявитися дуже корисним інструментом" Що таке інформаційна модель об'єкту? Виберіть одну відповідь. a. 4. Опис атрибутів об'єктів, суттєвих для розглянутої задачі та зв'язків між ними. b. 3. Програмний засіб, що реалізує математичну модель. c. 2. Формалізований опис об'єкта у вигляді тексту деякою мовою кодування, що містить всю необхідну інформацію про об'єкт. d. 1. Матеріальний чи уявний об'єкт, замещающий у процесі дослідження вихідний об'єкт із збереженням найбільш істотних властивостей, важливих для даного дослідження. Грунтова дорога проходить послідовно через населені пункти A, B, C і D. При цьому довжина дороги між A і B дорівнює 80 км, між B і C - 50 км, і між C і D - 10 км. Між А і С збудували нове асфальтове шосе завдовжки 40 км. Оцініть мінімально можливий час руху велосипедиста(у годинах) з пункту A а пункт B, якщо його швидкість ґрунтовою дорогою - 20 км/год, по шосе - 40 км/год? Виберіть одну відповідь. Що таке комп'ютерна інформаційна модель? Виберіть одну відповідь. a. Метод дослідження, пов'язаний із обчислювальною технікою. b. Подання об'єкта у вигляді тесту деякою штучною мовою, доступною комп'ютерній обробці. c. Модель у мисленній або розмовній формі, реалізована на комп'ютері. d. Сукупність інформації, що характеризує властивості та стан об'єкта, а також взаємозв'язок із зовнішнім світом. Що називають імітаційним моделюванням? Виберіть одну відповідь. a. Сучасна розробка дослідження об'єктів. b. Вивчення фізичних явищ та процесів за допомогою комп'ютерних моделей c. Реалізація математичної моделі як програмного засобу. d. Метод дослідження, пов'язаний із обчислювальною технікою. Вибір виду моделі залежить від: Виберіть одну відповідь. a. Цілі дослідження об'єкта. b. Інформаційна сутність об'єкта. c. Фізичні природи об'єкта. d. Призначення об'єкта. Метою створення інформаційної моделі є: Виберіть одну відповідь. a. Подання об'єкта у вигляді тексту деякою штучною мовою, доступною комп'ютерної обробки. b. Обробка даних про об'єкт реального світу з урахуванням зв'язку між об'єктами c. Дослідження об'єктів, засноване на комп'ютерному експериментуванні зі своїми математичними моделями. d. Ускладнення моделі з огляду на додаткові фактори, які були раніше поінформовані. Комп'ютерний експеримент складається з послідовності етапів: Виберіть одну відповідь. a. Побудова математичної моделі – вибір чисельного методу – розробка алгоритму – виконання програми на комп'ютері, аналіз рішення. b. Побудова математичної моделі – розробка алгоритму – виконання програми на комп'ютері, аналіз рішення. c. Вибір чисельного методу – розробка алгоритму – виконання програми на комп'ютері. d. Розробка моделі – розробка алгоритму – реалізація алгоритму у вигляді програмного засобу. В якості прикладу моделі поведінкиможна назвати: Виберіть одну відповідь. Між чотирма аеропортами: ЖОВТЕНЬ, БЕРЕГ, ЧЕРВОНИЙ та СОСНОВО, щодня виконуються авіарейси. Наведено фрагмент розкладу перельотів між ними: Аеропорт вильоту Аеропорт прильоту Час вильоту Час прильоту Мандрівник опинився в аеропорту ЖОВТЕНЬ опівночі (0:00). Визначте ранній час, коли він може потрапити в аеропорт СОСНОВО. Виберіть одну відповідь. Завдання 1. Визначення мінімальної довжини огорожі садової ділянки. Садова ділянка прямокутної форми має площу S. При яких розмірах довжини та ширини ділянки довжина огорожі буде мінімальною? Провести розрахунки. 2. Склеювання коробки. Є квадратний лист картону. З листа по кутах вирізують чотири квадрати і склеюють коробку з боків вирізів. Яка повинна бути сторона квадрата, що вирізається, щоб коробка мала найбільшу місткість? Якого розміру треба взяти аркуш, щоб одержати з нього коробку із заданим максимальним об'ємом? 3. Графік тренування. Розпочавши тренування, спортсмен першого дня пробіг 10 км. Кожен наступний день він пробігав на 10% більше за попередній. Побудувати таблицю «Графік тренувань», де є такі стовпці: Номер дня п/п Пробіг за день Сумарний пробіг За таблицею визначити: · Сумарний пробіг за 7 днів; · Через скільки днів спортсмен пробігатиме на день більше 20 км; · Через скільки днів сумарний пробіг перевищить 100 км. 4. Порятунок потопаючого. З якою швидкістю та під яким кутом треба кинути з борту рятувального судна коло потопаючому? При розрахунках врахувати такі умови: · Початкова швидкість може змінюватися в межах до 10 м / с; · Відстань потопаючого до корабля; · Точність влучення дорівнює ∆ = 0,5 м; · Кут кидання може бути негативним; · Висоту борту корабля над рівнем моря. 5. Народжуваність та смертність. Розгляньте деяку систему, у якій чисельність особин популяції залежить від природної народжуваності і смертності. Їди у такій системі вистачає всім, екологія не порушена, життю ніщо не загрожує. Завдання 6.Казино процвітають через те, що у власниказавжди є певна перевага перед гравцем. Наприклад, в одному з варіантів рулетки колесо має 38 лунок: 36 пронумеровано і розбито на чорний і червоний колір, а два залишки мають № 0 і 00 і пофарбовані зеленим. Гравець, ставлячи на червоне або чорне, має на виграш 18 шансів із 38, а на те, що він програє – 20 шансів із 38. У вас є кілька фішок. Ви хочете збільшити свій капітал у два рази. Якщо колесо зупинилося на вибраній вами цифрі, ваш капітал збільшується на величину ставки, інакше ставка піде в казино. Яка тактика спричинить позитивний результат? 7. Інформаційна модель «Хімічні сполуки» Складіть інформаційну модель «Хімічні сполуки». Увімкніть у базу данихтакі поля: побутова назва, хімічна назва, хімічна формула, застосування. 8. Інформаційна модель «Шкільний вчитель» Складіть інформаційну модель «Шкільний вчитель», включивши до неї такі поля: прізвище, ім'я, по батькові, вік, стать, стаж роботи вчителем, загальний стаж, педагогічне навантаження, середньомісячний заробіток, кількість членів сім'ї. На основі вихідної моделі даних сформувати інформаційні моделі: · «Молодий учитель» (педагогічний стаж до 5 років, вік до 30); · «Заслужений учитель» (педагогічний стаж понад 20 років). Збережіть результат на диску М: папка «Залік_Інформатика_07» Результат розмістіть на СарВікі на сторінці Теоретичні засади інформатики та методика її викладання у розділі Наукові засади шкільної інформатики. 9. Уявіть собі, що на Землі залишиться лише одне джерело прісної води – озеро Байкал. На скільки років Байкал забезпечить населення всього світу водою 10. Відомі щорічні показники народжуваності та смертності деякої популяції. Розрахуйте, до якого віку можуть дожити особи одного покоління. 11. Для виробництва вакцинина заводі планується вирощувати культуру бактерій Відомо, що й маса бактерій - x р., через день вона збільшиться на (a-bx)x р., де коефіцієнти a і b залежить від виду бактерій. Завод щодня забиратиме для потреб виробництва вакцини m р. бактерій. Для складання плану важливо знати, як змінюється маса бактерій через 1, 2, 3, ..., 30 днів. 12. Скласти модель біоритмів для конкретної людини від зазначеної поточної дати (дня відліку) на місяць наперед з метою подальшого аналізу моделі. На основі аналізу індивідуальних біоритмів прогнозувати несприятливі дні, вибирати сприятливі дні для різноманітних діяльності. 13. Визначте, як змінюватиметься щільність популяції голуба протягом 5 найближчих років, якщо попередні спостереження дозволили встановити, що її щільність становить 130 особин/га. За період розмноження (у голуба щорічно) з однієї кладки яєць у середньому виживає 1,3 дитинчат. Смертність голуба стала, у середньому протягом року гине 27% особин. При збільшенні густини популяції до 300 особин/га і вище смертність становить 50% 14. На заданій відстані від гармати знаходиться стіна. Відомі кут нахилу гармати та початкова швидкість снаряда. Чи потрапить снаряд у стіну? 15. При підйомі в гору “заглох” двигун у машини. Чи зупиниться машина на горі або ж вона скочуватиметься вниз.