Презентация "Моделирование и формализация"

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ

• УЧИТЕЛЬ: ЩЕРБИНИНА М.В.

Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении.

• Модель сохраняет наиболее важные характеристики и свойства оригинала.
• Модель – любой аналог, образ (мысленный или условный: изображение, описание, схема, символ, формула, чертеж, план, таблица, карта и т.п.) какого-либо объекта исследования.

Модель необходима для того, чтобы:

• Модель необходима для того, чтобы:
• понять, как устроен реальный объект: какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
• научиться управлять объектом или процессом: определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизация);
• прогнозировать прямые или косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

Моделирование :

• построение и изучение моделей с целью получения новых знаний и дальнейшего совершенствования характеристик объектов исследования;
• метод научного познания объективного мира с помощью моделей.

Классификация моделей

• По области использования

МОДЕЛИ
УЧЕБНЫЕ	ОПЫТ-НЫЕ	НАУЧНО- ТЕХНИ-ЧЕСКИЕ	ИГРОВЫЕ	ИМИТАЦИ-ОННЫЕ
НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ ТРЕНАЖЕРЫ ОБУЧАЮ-ЩИЕ ПРОГРАММЫ	МОДЕЛЬ КОРАБЛЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА	СТЕНД ДЛЯ ПРОВЕРКИ TV	ВОЕННЫЕ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ДЕЛОВЫЕ	ИСПЫТАНИЕ НОВЫХ ЛЕКАРСТВЕН-НЫХ СРЕДСТВ НА ЖИВОТНЫХ

Классификация моделей

• С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ

• МОДЕЛИ

• ДИНАМИЧЕСКИЕ

• СТАТИЧЕСКИЕ

• ДИСКРЕТНЫЕ

• НЕПРЕРЫВНЫЕ

• РОСТ УЧЕНИКОВ КЛАССА В ДЕНЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

• РОСТ УЧЕНИКОВ ДАННОГО КЛАССА ЗА 10 ЛЕТ
• АЛГОРИТМЫ

• ИЗМЕНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ТЕЧЕНИЕ ДНЯ

Задание №1

• Приведите примеры статистических и динамических моделей.

предмет	Статистические модели	Динамические модели
в физике
в химии
в биологии
в инфор-матике

Классификация моделей

• ПО ОБЛАСТИ ЗНАНИЙ

• МОДЕЛИ

• БИОЛОГИЧЕСКИЕ

• СОЦИОЛОГИЧЕСКИЕ

• ИСТОРИЧЕСКИЕ

• МАТЕМАТИЧЕСКИЕ

• Задание №2.
• Приведите примеры моделей из разных областей знаний.

Классификация моделей

• ПО СПОСОБУ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

• МОДЕЛИ

• МАТЕРИАЛЬНЫЕ

• ИНФОРМАЦИОННЫЕ

• ВЕРБАЛЬНЫЕ

• ЗНАКОВЫЕ

• МЫСЛЕННО

• УСТНО

• НА ЛЮБОМ ЯЗЫКЕ

• ИГРУШКИ
• ГЛОБУС
• ЧУЧЕЛО ПТИЦЫ
• ФИЗИЧЕСКИЕ ИЛИ ХИМИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

• Информационная модель – описание реального объекта (процесса, явления) на одном из языков (разговорном или формальном).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

• ПО ФОРМЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

• ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

• ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ

• КОМПЬЮТЕРНЫЕ

• СТРУКТУРНЫЕ

• СПЕЦИАЛЬНЫЕ

• СЛОВЕСНЫЕ

• ЛОГИЧЕСКИЕ

• МАТЕМАТИЧЕСКИЕ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

• Геометрические модели – графические формы и объемные конструкции.
• Словесные модели – устные и письменные описания с использованием иллюстраций.
• Математические модели – математические формулы, неравенства, системы и т.п.
• Структурные модели – схемы, графики, таблицы и т.п.
• Логические модели – модели, в которых на основе анализа различных условий принимаются решения.
• Специальные модели – ноты, химические формулы и т.п.

Любая информационная модель является системой.

• Любая информационная модель является системой.
• Система – это целое, состоящее из элементов взаимосвязанных между собой.
• Система = элементы + связи между ними
• Системы бывают:
• материальные (человек, самолет, дерево);
• нематериальные (человеческий язык, математика);
• смешанные (школьная система).

Главное свойство любой системы – возникновение «системного эффекта», или «принцип эмерджентности»: при объединении элементов в систему у системы появляются новые свойства, которыми не обладал ни один из элементов системы.

• Пример – самолет. Главное его свойство – способность к полёту. Ни одна из составляющих его частей в отдельности этим свойством не обладает. Но если собрать их все вместе и соединить строго определенным образом, самолет полетит.

Задание №3.

• Задание №3.
• Приведите примеры:
• биологических систем ___________
• технических систем _____________
• систем в информатике ___________
• Задание №4.
• Перечислите элементы системы «компьютер».

Систематизация (классификация) – процесс превращения множества объектов в систему.

• Структура системы – определенный порядок объединения элементов системы.

• Структурные информационные модели

• АЛГОРИТМЫ

• ТАБЛИЧНЫЕ

• СХЕМЫ (ГРАФЫ)

• ИЕРАРХИЧЕСКИЕ

• СЕТЕВЫЕ

Задание №5

• Составьте сетевую модель. В первом ряду укажите имена друзей, во втором – их увлечения. Изобразите дугами связи: имя – увлечение.

Строение информационной модели:

• Строение информационной модели:
• характеристики (параметры) объекта
• связи между ними
• Пример: модель равномерного прямолинейного движения.
• Параметры: скорость v, время t, путь S.
• Связь между ними: S=v · t.
• Задание №6.
• Укажите параметры и связи для модели «Треугольник».
• Параметры: _________________________
• Связи: ______________________________

Задание №7

• Моделью химической реакции является уравнение этой реакции:
• 2КОН + Н2SO4 = K2SO4 +2H2O
• Является ли эта модель информа-ционной? _________________
• Почему? ___________________
• Укажите параметры этой модели.
• ___________________________
• Укажите связи. _______________

Формализация – замена реального объекта его информационной моделью.

• Задание №8
• Предложите параметры для информационной модели вашего класса.

Компьютерные модели

• Компьютерные модели – это модели, реализованные на компьютере средствами программного обеспечения.

• КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ

• ТЕКСТ

• ТАБЛИЦЫ

• ГРАФИКА

• ЗВУК

• АЛГОРИТМЫ

• ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ – ИНСТРУМЕНТЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

Задание №9.

• Задание №9.
• Приведите примеры программных средств для работы с компьютерными моделями.
• Задание №10.
• К каким моделям, изученным вами, можно отнести:
• рисунок, выполненный на компьютере _________________________________
• киноафишу _________________________
• анатомический муляж _________________
• расписание уроков ____________________

Основные этапы моделирования на компьютере

• Построение модели ( обычно описание информационной модели).
• Формализация модели (запись на каком – либо формальном языке).
• Построение компьютерной модели (на языке программирования или с использованием прикладной программы).
• Проведение компьютерного эксперимента.
• Анализ результатов моделирования.