U ovom radu predlažemo detaljnu analizu teme modeliranja u računalnim znanostima. Ovaj je odjeljak od velike važnosti za obuku budućih stručnjaka u području informacijske tehnologije.
Da bi riješila bilo koji problem (industrijski ili znanstveni), informatika koristi sljedeći lanac:
objekt | model | algoritam | program | rezultirati | stvarni objekt |
Treba obratiti posebnu pozornost na koncept"model". Bez prisutnosti ove poveznice rješenje problema neće biti moguće. Zašto se koristi model i što se podrazumijeva pod tim pojmom? O tome ćemo u sljedećem odjeljku.
Modeliranje u računalnoj znanosti je komponiranjeslika bilo kojeg stvarno postojećeg predmeta koji odražava sva bitna obilježja i svojstva. Model za rješavanje problema je neophodan, jer se on zapravo koristi u procesu rješavanja.
Na školskom tečaju računarstva tema modeliranja počinje se proučavati u šestom razredu. Na samom početku djecu treba upoznati s pojmom modela. Što je?
Model je vrlo širok pojam, kao što je to već postalo jasno iz gore navedenog. Važno je napomenuti da su svi modeli obično podijeljeni u skupine:
Materijalni model shvaćen je kao objekt koji se temelji na stvarnom životu. To može biti tijelo ili proces. Ova se skupina obično dijeli na još dvije vrste:
Ova je klasifikacija uvjetna, jer je vrlo teško povući jasnu granicu između ove dvije podvrste.
Idealan model je još teže karakterizirati. Povezana je sa:
Obuhvaća umjetnička djela (kazalište, slikarstvo, književnost i tako dalje).
Modeliranje u računalnoj znanosti vrlo je važan korak jer ima mnogo ciljeva. Sada vas pozivamo da ih upoznate.
Prije svega, modeliranje pomaže razumjetisvijet oko nas. Ljudi su od pamtivijeka akumulirali stečeno znanje i prenosili ga svojim potomcima. Tako se pojavio model našeg planeta (globusa).
U prošlim stoljećima provodilo se modeliranje nepostojećih predmeta koji su danas čvrsto ukorijenjeni u naš život (kišobran, mlin itd.). Trenutno je modeliranje usmjereno na:
U članku smo spomenuli što je modeliranje u računalnoj znanosti. Ovaj postupak ima nekoliko zadataka, o kojima ćemo raspravljati u ovom odjeljku.
Što je simulacijski izazov?Pretpostavimo da imamo problem, treba riješiti niz zadataka da bismo ga riješili. Odnosno, zadatak je problem s kojim se treba nositi. Važno je napomenuti da se svi zadaci mogu podijeliti u dvije velike skupine.
Vrsta zadatka | Obrazloženje |
Direktno | Ovi nam zadaci postavljaju sljedeće pitanje:"Što će se dogoditi ako odaberemo upravo ovo rješenje iz mogućeg skupa?". Istodobno, vrijedi obratiti pozornost na činjenicu da nam izravni problem daje početne podatke, specifične uvjete. |
Inverzan | Obrnuti problemi postavljaju nam malo drugačija pitanja: "Kako maksimizirati kriterij učinkovitosti? Koje rješenje od mogućih zadovoljava ovaj uvjet?" |
Koje su tehnike modeliranja?Informatika koristi samo dvije metode - informacijsku i matematičku. No, važno je spomenuti još jednu vrstu modela - verbalni. Sada ćemo o tome govoriti malo detaljnije.
Verbalni model pripada kategoriji idealnog ili apstraktnog. Ovo je opis koji koristi slova, riječi, rečenice. Ovi modeli uključuju:
Koje se druge vrste modela proučavaju u računalnim znanostima?Modeliranje informacija i matematičko (algoritamsko) obično su odvojeni. Iako su, kao što je ranije spomenuto, granice između verbalnih, matematičkih i informacijskih modela prilično proizvoljne.
Jednostavno rečeno, matematičkimodel opisuje svaku situaciju s matematičkog gledišta. Ne primjećujući sami, svakodnevno se bavimo matematičkim modeliranjem. Na primjer: majka šalje dijete po kruh i mlijeko. Zna koliko koštaju ti proizvodi u trgovini smještenoj uz njezinu kuću. Sada morate izračunati koliko novca dati djetetu. Pretpostavimo da mlijeko košta 75 rubalja i 50 kopejki, a kruh 30 rubalja 20 kopejki. Cijela kupnja koštat će 105 rubalja, 70 kopejki (75,5 + 30,2). Ovo je primjer matematičkog modela.
Sada razgovarajmo o još jednoj vrsti modela,studirao na školskom tečaju informatike. Računalno modeliranje, kojim se mora svladati svaki budući informatičar, uključuje postupak implementacije informacijskog modela pomoću računalnih alata. Ali što je ovaj informativni model?
To je čitav popis informacija o bilo kojem predmetu. Što ovaj model opisuje i koje korisne informacije nosi:
Što može poslužiti kao informacijski model:
Karakteristična značajka informacijskog modelajest da se ne može dirati, kušati i tako dalje. Ne nosi materijalno utjelovljenje, jer je predstavljen u obliku informacija.
U kojem se razredu školskog programa proučavamodeliranje? Informatika u 9. razredu detaljnije upoznaje učenike s ovom temom. Na ovom času dijete uči o sistemskom pristupu modeliranju. Predlažemo da o tome razgovaramo malo detaljnije.
Krenimo s konceptom "sustava".To je skupina međusobno povezanih elemenata koji zajedno rade na postizanju zadanog zadatka. Za izgradnju modela često se koristi sustavni pristup, budući da se objekt smatra sustavom koji funkcionira u određenom okruženju. Ako se modelira bilo koji složeni objekt, tada se sustav obično dijeli na manje dijelove - podsustave.
Sada ćemo se osvrnuti na ciljeve modeliranja.(informatika 11. razred). Ranije je rečeno da su svi modeli podijeljeni u neke vrste i klase, ali granice između njih su uvjetne. Postoji nekoliko znakova prema kojima je uobičajeno klasificirati modele: svrha, područje znanja, vremenski faktor, način prezentacije.
Što se tiče ciljeva, uobičajeno je razlikovati sljedeće vrste:
Prva vrsta uključuje nastavne materijale.Na drugu, smanjene ili povećane kopije stvarnih predmeta (model konstrukcije, krilo aviona i tako dalje). Simulacijski model omogućuje vam predviđanje ishoda događaja. Simulacija se često koristi u medicini i na društvenom polju. Na primjer, pomaže li vam model da shvatite kako će ljudi reagirati na određenu reformu? Prije ozbiljne operacije transplantacije ljudskog organa, izvedeni su mnogi eksperimenti. Drugim riječima, simulacijski model problem rješava metodom pokušaja i pogrešaka. Model igre vrsta je ekonomske, poslovne ili vojne igre. Pomoću ovog modela možete predvidjeti ponašanje predmeta u različitim situacijama. Znanstveni i tehnički model koristi se za proučavanje bilo kojeg procesa ili pojave (uređaj koji simulira grmljavinsku oluju, model kretanja planeta Sunčevog sustava i tako dalje).
U kojem se razredu učenici detaljnije upoznaju samodeliranje? Računarstvo razreda 9 usredotočeno je na pripremu svojih učenika za sveučilišne prijemne ispite. Budući da ulaznice USE i GIA sadrže pitanja o modeliranju, sada je potrebno što detaljnije razmotriti ovu temu. I kako se vrši klasifikacija prema stručnom području? Na temelju toga razlikuju se sljedeće vrste:
Prema ovoj karakteristici razlikuju se dvije vrste modela:
Već, sudeći samo po imenu, nije teškopretpostavite da prva vrsta odražava funkcioniranje, razvoj i promjenu objekta u vremenu. Statički je, naprotiv, sposoban opisati objekt u određenom trenutku. Taj se tip ponekad naziva strukturnim, budući da model odražava strukturu i parametre objekta, odnosno daje djelić informacija o njemu.
Primjeri dinamičkog modela su:
Primjeri statističkog modela su:
Za početak je vrlo važno reći da svi modeliimaju oblik i oblik, uvijek su od nečega, nekako predstavljeni ili opisani. Na temelju toga uobičajeno je klasificirati modele na ovaj način:
Prva vrsta uključuje kopije materijala.postojećih objekata. Možete ih dodirnuti, pomirisati i tako dalje. Oni odražavaju vanjska ili unutarnja svojstva, djelovanja bilo kojeg predmeta. Čemu služe modeli materijala? Koriste se za eksperimentalnu metodu spoznaje (empirijska metoda).
Već smo se pozabavili i nematerijalnim modelima.ranije. Koriste se teorijskom metodom spoznaje. Takvi se modeli obično nazivaju idealnim ili apstraktnim. Ova je kategorija podijeljena na još nekoliko podvrsta: imaginarni modeli i informativni.
Informacijski modeli pružaju popis različitihinformacije o objektu. Tablice, slike, verbalni opisi, dijagrami i tako dalje mogu djelovati kao informacijski model. Zašto se ovaj model naziva nematerijalnim? Poanta je u tome da se ne može dodirnuti, jer nema materijalno utjelovljenje. Među informacijskim modelima postoje simbolički i vizualni.
Zamišljeni model jedna je od faza modeliranja. Ovo je kreativni proces koji se odvija u mašti neke osobe, a koji prethodi stvaranju materijalnog predmeta.
Tema informatike za 9. razred "Modeliranje iformalizacija ”ima veliku težinu. Morate naučiti. U razredima 9-11 učitelj je dužan upoznati učenike s fazama stvaranja modela. To ćemo sada učiniti. Dakle, razlikuju se sljedeće faze modeliranja:
Važno je napomenuti da se prilikom proučavanja bilo čega štookružuje nas, koriste se procesi modeliranja, formalizacije. Računarstvo je predmet posvećen suvremenim metodama proučavanja i rješavanja bilo kojih problema. Slijedom toga, naglasak je na modelima koji se mogu implementirati s računalom. Posebnu pozornost u ovoj temi treba posvetiti točki razvoja algoritma rješenja pomoću elektroničkih računala.
Sada razgovarajmo malo o odnosima između predmeta. Ukupno postoje tri vrste:
Važno je napomenuti da poveznice mogu biti uvjetne i bezuvjetne. Bezuvjetna komunikacija uključuje upotrebu svake instance predmeta. A u uvjetnom su uključeni samo pojedini elementi.
