1592582
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
Добавить материал и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
ИнфоурокИнформатикаКонспектыМ етодика преподавыания темы Моделирование и формализация

М етодика преподавыания темы Моделирование и формализация

библиотека
материалов

105


Моделирование и формализация

1. Понятие модели и моделирования; различные типы моделей

Под понятием модели понимают некоторое упрощенное подобие реально существующего объекта. Модели могут воспроизводить не все свойства объекта, а только те, которые понадобятся человеку при использовании оригинала. Существуют технические модели – те которые воспроизводят внешний вид и некоторые технические свойства объекта – примером могут служить плавающие модели кораблей, летающие модели самолета или, например, заводной игрушечный автомобиль. Некоторые модели могут отдаленно напоминать моделируемый объект – глобус или портновский манекен. Все перечисленные модели получили название материальных или натурных моделей.

Модель объекта не тождественна реальному объекту, она передает только некоторые его свойства и качества. Иногда для решения какой-либо задачи принимаются несколько разных моделей, в зависимости от требуемой точности расчетов. Чем точнее требуются вычисления, тем сложнее должна быть модель.

Материальные модели – это физическое подобие объекта моделирования, информационная модель – это описание объекта.

Информационные модели могут быть словесные, графические, математические или табличные. Словесная модель описывает объект моделирования на разговорном языке. Графические модели представляют собой чертежи, графики или схемы реальных объектов. В математической модели объект описывается с помощью математических формул, табличные модели представляют собой совокупность данных, расположенных в прямоугольной таблице. В информатике информационное моделирование - это компьютерное моделирование, то есть построение моделей объектов с использованием компьютера. Обычно моделирование применяется для прогнозирования каких-либо изменений в объекте моделирования, компьютерное моделирование позволяет проследить эти изменения в реальном времени.

При построении компьютерной модели сначала проводится системный анализ моделируемого объекта, определяется его состав и порядок взаимодействия всех его частей. Затем строится теоретическая информационная модель, которая реализуется на компьютере с помощью специального программного обеспечения или языков программирования высокого уровня.


2. Этапы информационной технологии ре­шения задач с использованием компьютера


Процесс исследования поведения какого-либо объекта или системы объектов на компьютере можно разбить на следующие этапы:

  • построение содержательной модели

  • построение математической модели

  • построение информационной модели и алгоритма

  • кодирование алгоритма на языке программирования

  • компьютерный эксперимент.


Рассмотрим процесс решения задачи на компьютере на следующем примере: мы изучим полет артиллерийского снаряда. Построим содержательную модель, в которой рассмотрим движение снаряда в поле тяготения Земли. В этой модели рассматриваются только те параметры, которые характеризуют движение снаряда (скорость и координаты), и отвлекаемся от других параметров (температура снаряда, его цвет и т.д.).

Теперь построим математическую модель, которая основана на некоторых упрощениях, и это делает этап построения математической модели весьма ответственным, ведь неправильно выбранная модель приведет к неверным результатам.

Существующая физическая система описывается с помощью упрощенной математической модели. Снаряд является материальной точкой, сопротивлением воздуха, скоростью ветра и размерами пушки пренебрегаем, ускорение свободного падения считаем постоянным g = 9,8 м/с2. Снаряд вылетает из пушки со скоростью V под углом α к горизонту.

Математическая модель описывает объект моделирования с помощью уравнений.

Получим формулы зависимости координат снаряда от времени, учитывая, что по оси Х движение равномерное, а по оси Y — равноускоренное:

х = (V cos α)t,

y=(V sin α)t - gt2/2.

Теперь построим информационную модель и алгоритм. На этом этапе необходимо определить, какие величины являются аргументами, и какие — результатами алгоритма, а также определить тип этих величин. В нашем случае аргументами являются: угол вылета снаряда α, его начальная скорость V и время полета t. Результатом являются координаты Х и Y. Все они являются переменными вещественного типа. Построим алгоритм, который позволяет определять значения результатов при различных значениях аргументов.

Построенный алгоритм записываем в виде блок-схемы:






hello_html_m40e3ef0a.gif


hello_html_4641c3ba.gif


hello_html_m1b3a2d44.gif

hello_html_4641c3ba.gif


hello_html_19313c85.gif


hello_html_4641c3ba.gif

hello_html_320d50b8.gif


hello_html_4641c3ba.gif


hello_html_m5bf9309a.gif

hello_html_4641c3ba.gif


hello_html_m22eddee6.gif



hello_html_4641c3ba.gif

hello_html_d3639be.gif





Закодируем наш алгоритм на языке программирования Бейсик.

10 RЕМ Движение снаряда
20 INPUT V,
А, Т
30 LET G = 9.8
40 LET X = V * COS (A)*T
50 LET Y = V * SIN (A) *
Т - G*T*T/2
60 PRINT X, Y
70 END

Теперь можно проводить компьютерный эксперимент, для этого необходимо загрузить программу в оперативную память компьютера и запустить на выполнение. Компьютерный эксперимент обязательно включает в себя анализ полученных результатов, на основании которого могут корректироваться все этапы решения задачи (математическая модель, алгоритм, программа).

В некоторых случаях можно избежать этапа построения алгоритма и создания программы, т. к. можно воспользоваться одной из многих ранее созданных программ. Такие библиотеки алгоритмов (программ) существуют практически по всем областям науки и техники.

3. Тренировочные тестовые задания по теме «Моделирование и формализация»

По теме «моделирование» на ЕГЭ по информатике 2006 г. было только одно задание базового уровня с выбором ответа. В будущем возможно, что задание на моделирование может быть усложнено, за счет заданий, реализующих межпредметные связи.


1. Моделирование в информатике — это:

1)

процесс замены реального объекта моделью, которая отражает его существенные признаки, необходимые для достижения поставленной цели;

2)

процесс создания моделей одежды в салоне мод;

3)

процесс поиска нового, неформального решения задачи;

4)

процесс замены реального объекта другим материальным или идеальным объектом, похожим на него внешне;


2.При построении модели необходимо:

1)

выделить все существующие свойства объекта;

2)

описать все существующие свойства объекта;

3)

выделить только те свойства объекта, которые существенны для решения поставленной задачи;

4)

описать расположение и структуру объекта.


3.Информационной моделью объекта называется:

1)

его описание с помощью математических выражений и формул;

2)

чертеж объекта;

3)

модель объекта внешне похожа на объект;

4)

описание объекта на формальном языке.


4. Из перечисленных моделей укажите математическую:

1)

акт о приемке дома;

2)

формула нахождения площади треугольника;

3)

кулинарный рецепт;

4)

программа телепередач


5. Какой из документов представляет собой информационную модель деятельности школы:

1)

план школьного здания и двора;

2)

расписание звонков;

3)

расписание уроков;

4)

Устав школы;


6. Файловая структура операционной системы персонального компьютера наиболее наглядно может быть описана в виде:


1)

табличной модели;

2)

графической модели;

3)

математической модели

4)

иерархической модели;


7. Для чего необходимо компьютерное имитационное моделирование ядерного взрыва:

1)

для получения достоверных данных о влиянии взрыва на здоровье людей;

2)

для экспериментальной проверки влияния высокой температуры и облучения на природные объекты;

3)

для уменьшения стоимости исследований и обеспечения безопасности людей;

4)

для проведения реальных исследований процессов, протекающих в природе в процессе взрыва и после взрыва;


8. Укажите верное утверждение:

1)

Статическая модель системы описывает ее состояние, а динамическая – поведение

2)

Динамическая модель системы описывает ее состояние, а статическая – поведение

3)

Динамическая модель системы всегда представляется в виде формул или графиков

4)

Статическая модель системы всегда представляется в виде формул или графиков






Ответы к тесту по теме: «Моделирование и формализация»


задания

Ответ

задания

Ответ

1

1

5

3

2

3

6

4

3

1

7

3

4

2

8

1



Курс профессиональной переподготовки
Учитель информатики
Labirint.ru - ваш проводник по лабиринту книг
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:
Под понятием модели понимают некоторое упрощенное подобие реально существующего объекта. Модели могут воспроизводить не все свойства объекта, а только те, которые понадобятся человеку при использовании оригинала. Существуют технические модели – те которые воспроизводят внешний вид и некоторые технические свойства объекта – примером могут служить плавающие модели кораблей, летающие модели самолета или, например, заводной игрушечный автомобиль. Некоторые модели могут отдаленно напоминать моделируемый объект – глобус или портновский манекен. Все перечисленные модели получили название материальных или натурных моделей.      Модель объекта не тождественна реальному объекту, она передает только некоторые его свойства и качества. Иногда для решения какой-либо задачи принимаются несколько разных моделей, в зависимости от требуемой точности расчетов. Чем точнее требуются вычисления, тем сложнее должна быть модель.
Общая информация
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!

Дистанционный курс «Обучающиеся с ОВЗ: Особенности организации учебной деятельности в соответствии с ФГОС» от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).

Подать заявку на курс

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс повышения квалификации «Организация работы по формированию медиаграмотности и повышению уровня информационных компетенций всех участников образовательного процесса»
Курс повышения квалификации «Облачные технологии в образовании»
Курс повышения квалификации «Сетевые и дистанционные (электронные) формы обучения в условиях реализации ФГОС по ТОП-50»
Курс повышения квалификации «Введение в программирование на языке С (СИ)»
Курс профессиональной переподготовки «Управление в сфере информационных технологий в образовательной организации»
Курс профессиональной переподготовки «Теория и методика обучения информатике в начальной школе»
Курс профессиональной переподготовки «Математика и информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Современные тенденции цифровизации образования»
Курс повышения квалификации «Современные языки программирования интегрированной оболочки Microsoft Visual Studio C# NET., C++. NET, VB.NET. с использованием структурного и объектно-ориентированного методов разработки корпоративных систем»
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Labirint.ru - ваш проводник по лабиринту книг
Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.