Modeliavimas informatikoje - kas tai? Modeliavimo tipai ir etapai

Šiame darbe siūlome kiek įmanoma išanalizuoti modeliavimo temą informatikoje. Šis skyrius yra labai svarbus rengiant būsimus informacinių technologijų specialistus.

Norėdami išspręsti bet kokią problemą (pramoninę ar mokslinę), informatika naudoja šią grandinę:

Ji turėtų atkreipti ypatingą dėmesį į koncepciją"modelis". Jei nebus šios nuorodos, problemos sprendimas nebus įmanomas. Kodėl naudojamas šis modelis ir ką reiškia šis terminas? Apie tai kalbėsime kitame skyriuje.

Modelis

Kompiuterių modeliavimas yra kompozicijabet kurio tikrai egzistuojančio objekto įvaizdis, atspindintis visas esmines savybes ir savybes. Būtinas problemos sprendimo modelis, nes jis iš tikrųjų naudojamas sprendimo procese.

Mokyklos informatikos kursuose modeliavimo tema pradedama mokytis šeštoje klasėje. Pačioje pradžioje vaikus reikia supažindinti su modelio sąvoka. Kas tai yra?

• Supaprastintas objekto panašumas;
• Sumažinta tikro objekto kopija;
• Reiškinio ar proceso schema;
• Reiškinio ar proceso vaizdas;
• Reiškinio ar proceso aprašymas;
• Fizinis objekto analogas;
• Informacinis analogas;
• Vietos objektas, atspindintis tikro objekto savybes ir pan.

Modelis yra labai plati sąvoka, kaip jau paaiškėjo iš aukščiau. Svarbu pažymėti, kad visi modeliai paprastai skirstomi į grupes:

• medžiaga;
• puikus.

Materialus modelis suprantamas kaip objektas, pagrįstas tikro gyvenimo objektu. Tai gali būti kūnas ar procesas. Ši grupė paprastai yra suskirstyta į dar du tipus:

• fizinis;
• analogas.

Ši klasifikacija yra sąlyginė, nes labai sunku nubrėžti aiškią ribą tarp šių dviejų porūšių.

Idealų modelį apibūdinti dar sunkiau. Ji yra susijusi su:

• mąstymas;
• vaizduotė;
• suvokimas.

Tai apima meno kūrinius (teatras, tapyba, literatūra ir kt.).

Modeliavimo tikslai

Informacinių technologijų modeliavimas yra labai svarbus žingsnis, nes jis turi daug tikslų. Dabar kviečiame su jais susipažinti.

Visų pirma, modeliavimas padeda suprastimus supantį pasaulį. Nuo neatmenamų laikų žmonės kaupė įgytas žinias ir perdavė jas savo palikuonims. Taigi atsirado mūsų planetos (žemės rutulio) modelis.

Praėjusiais šimtmečiais buvo modeliuojami neegzistuojantys objektai, kurie dabar yra tvirtai įsitvirtinę mūsų gyvenime (skėtis, malūnas ir pan.). Šiuo metu modeliavimas yra skirtas:

• bet kurio proceso pasekmių nustatymas (padidėjusios kelionės ar cheminių atliekų šalinimo po žeme išlaidos);
• užtikrinant priimtų sprendimų efektyvumą.

Modeliavimo užduotys

Straipsnyje minėjome, kas yra modeliavimas informatikoje. Šis procesas turi tam tikrų užduočių, kurias aptarsime šiame skyriuje.

Kas yra modeliavimo iššūkis?Tarkime, kad turime problemą, ją išspręsti reikia išspręsti daugybę užduočių. Tai yra, užduotis yra problema, kurią reikia išspręsti. Svarbu pažymėti, kad visas užduotis galima suskirstyti į dvi dideles grupes.

Žodinis modelis

Kokie yra modeliavimo būdai?Informatika naudoja tik du metodus - informacinį ir matematinį. Tačiau svarbu paminėti dar vieną modelio tipą - žodinį. Dabar mes apie tai kalbėsime šiek tiek išsamiau.

Žodinis modelis priklauso idealų ar abstrakčių kategorijai. Tai aprašymas naudojant raides, žodžius, sakinius. Šie modeliai apima:

• protokolas;
• Kelių eismo įstatymai;
• mokomosios literatūros informacija;
• grožinė literatūra;
• žodinis ar rašytinis objekto, proceso ar reiškinio aprašymas.

Matematinis modelis

Kokie kiti modelių tipai tiriami informatikoje?Informacijos modeliavimas ir matematinis (algoritminis) paprastai atskiriami. Nors, kaip minėta anksčiau, ribos tarp žodinių, matematinių ir informacinių modelių yra gana savavališkos.

Paprasčiau tariant, matematinismodelis matematiniu požiūriu apibūdina bet kokią situaciją. Nepastebėdami patys, kasdien užsiimame matematiniu modeliavimu. Pavyzdžiui: mama siunčia savo vaiką duonos ir pieno. Ji žino, kiek šie produktai kainuoja šalia jos esančioje parduotuvėje. Dabar reikia apskaičiuoti, kiek pinigų duoti vaikui. Tarkime, pienas kainuoja 75 rublius ir 50 kapeikų, o duona - 30 rublių 20 kapeikų. Visas pirkinys kainuos 105 rublius, 70 kapeikų (75,5 + 30,2). Tai matematinio modelio pavyzdys.

Informacinis modelis

Dabar pakalbėkime apie dar vieną modelių tipą,mokėsi mokyklos informatikos kursuose. Kompiuterinis modeliavimas, kurį turi įvaldyti kiekvienas būsimas IT specialistas, apima informacinio modelio diegimo procesą naudojant kompiuterines priemones. Bet koks yra šis informacijos modelis?

Tai yra visas informacijos apie bet kokį objektą sąrašas. Ką apibūdina šis modelis ir kokia naudinga informacija jame yra:

• modeliuojamo objekto savybės;
• jo būklė;
• ryšiai su išoriniu pasauliu;
• santykiai su išoriniais objektais.

Kas gali būti informacinis modelis:

• žodinis aprašymas;
• tekstas;
• paveikslėlis;
• stalas;
• schema;
• piešimas;
• formulę ir pan.

Skiriamasis informacinio modelio bruožasyra tai, kad jo negalima liesti, paragauti ir pan. Jame nėra materialinio įsikūnijimo, nes jis pateikiamas informacijos forma.

Sistemingas požiūris į modelio kūrimą

Kurioje mokyklos mokymo programos klasėje mokomasimodeliavimas? 9 klasės informatika išsamiau supažindina mokinius su šia tema. Šioje klasėje vaikas sužino apie sisteminį modeliavimo metodą. Siūlome apie tai pakalbėti šiek tiek išsamiau.

Pradėkime nuo „sistemos“ sąvokos.Tai yra tarpusavyje susijusių elementų grupė, kuri kartu atlieka tam tikrą užduotį. Kuriant modelį dažnai naudojamas sisteminis požiūris, nes objektas laikomas sistema, veikiančia tam tikroje aplinkoje. Jei koks nors sudėtingas objektas yra modeliuojamas, sistema paprastai yra padalinta į mažesnes dalis - posistemius.

Naudojimo tikslas

Dabar pažvelgsime į modeliavimo tikslus.(informatikos 11 klasė). Anksčiau buvo sakoma, kad visi modeliai yra suskirstyti į kai kuriuos tipus ir klases, tačiau ribos tarp jų yra sąlyginės. Yra keletas ženklų, pagal kuriuos įprasta klasifikuoti modelius: tikslas, žinių sritis, laiko veiksnys, pateikimo būdas.

Kalbant apie tikslus, įprasta išskirti šiuos tipus:

• edukacinis;
• Patyręs;
• imitacija;
• lošimai;
• mokslinis ir techninis.

Pirmasis tipas apima mokymo medžiagą.Antra, sumažintos arba padidintos realių objektų kopijos (konstrukcijos modelis, lėktuvo sparnas ir pan.). Modeliavimo modelis leidžia nuspėti įvykio baigtį. Modeliavimas dažnai naudojamas medicinoje ir socialinėje srityje. Pavyzdžiui, ar modelis padeda suprasti, kaip žmonės reaguos į tam tikrą reformą? Prieš atliekant rimtą žmogaus organų persodinimo operaciją, buvo atlikta daug eksperimentų. Kitaip tariant, modeliavimo modelis išsprendžia problemą bandymų ir klaidų būdu. Žaidimo modelis yra tam tikras ekonominis, verslo ar karinis žaidimas. Naudodami šį modelį galite numatyti objekto elgesį įvairiose situacijose. Procesui ar reiškiniui tirti naudojamas mokslinis ir techninis modelis (prietaisas, imituojantis perkūniją, Saulės sistemos planetų judėjimo modelis ir pan.).

Žinių sritis

Kurioje klasėje mokiniai išsamiau supažindinami sumodeliavimas? 9 klasės informatika daugiausia dėmesio skiria studentų paruošimui stojamiesiems egzaminams į universitetus. Kadangi USE ir GIA bilietuose yra modeliavimo klausimų, dabar būtina šią temą išnagrinėti kuo išsamiau. Taigi, kaip klasifikuojama pagal kompetencijos sritį? Atsižvelgiant į tai, išskiriami šie tipai:

• biologinės (pavyzdžiui, dirbtinai sukeltos gyvūnų ligos, genetiniai sutrikimai, piktybiniai navikai);
• ekonominis (firmos elgesio modelis, rinkos kainų formavimo modelis ir pan.);
• istorinis (giminės medis, istorinių įvykių modeliai, Romos kariuomenės modelis ir kt.);
• sociologinis (asmeninio intereso modelis, bankininkų elgesys prisitaikant prie naujų ekonominių sąlygų) ir pan.

Laiko veiksnys

Pagal šią charakteristiką išskiriami dviejų tipų modeliai:

• dinamiškas;
• statinis.

Jau dabar, sprendžiant vien iš pavadinimo, tai nėra sunkuatspėti, kad pirmasis tipas atspindi objekto veikimą, vystymąsi ir pasikeitimą laiku. Statinis, priešingai, gali apibūdinti objektą tam tikru momentu. Šis tipas kartais vadinamas struktūriniu, nes modelis atspindi objekto struktūrą ir parametrus, tai yra, suteikia informacijos apie jį.

Dinaminio modelio pavyzdžiai:

• formulių rinkinys, atspindintis Saulės sistemos planetų judėjimą;
• oro temperatūros kitimo grafikas;
• vaizdo įrašas apie ugnikalnio išsiveržimą ir pan.

Statistinio modelio pavyzdžiai:

• Saulės sistemos planetų sąrašas;
• vietovės žemėlapis ir pan.

Pristatymo metodas

Norėdami pradėti, labai svarbu pasakyti, kad visi modeliaituri formą ir formą, jie visada yra pagaminti iš kažko, kažkaip pateikti ar aprašyti. Remiantis tuo, įprasta modelius klasifikuoti taip:

• medžiaga;
• neapčiuopiamas.

Pirmasis tipas apima medžiagos kopijas.esamus įrenginius. Galite juos paliesti, užuosti ir pan. Jie atspindi išorines ar vidines objekto savybes, veiksmus. Kam skirti medžiagų modeliai? Jie naudojami eksperimentiniam pažinimo metodui (empirinis metodas).

Mes jau aptarėme nematerialius modelius.anksčiau. Jie naudoja teorinį pažinimo metodą. Tokie modeliai paprastai vadinami idealiais arba abstrakčiais. Ši kategorija suskirstyta į dar kelis porūšius: įsivaizduojamus modelius ir informacinius.

Informaciniuose modeliuose pateikiamas įvairių sąrašasinformacija apie objektą. Lentelės, paveikslai, žodiniai aprašymai, diagramos ir pan. Gali veikti kaip informacinis modelis. Kodėl šis modelis vadinamas nematerialiu? Reikalas tas, kad jo negalima paliesti, nes jis neturi materialinio įsikūnijimo. Tarp informacinių modelių yra ženklų ir vaizdinių.

Įsivaizduojamas modelis yra vienas iš modeliavimo etapų. Tai kūrybinis procesas, vykstantis žmogaus vaizduotėje, prieš kuriant materialų objektą.

Modeliavimo žingsniai

Informatikos tema 9 klasei „Modeliavimas irįforminimas “turi daug svorio. Tai būtina išmokti. 9-11 klasėse mokytojas privalo supažindinti mokinius su modelių kūrimo etapais. Tai mes dabar darysime. Taigi išskiriami šie modeliavimo etapai:

• prasmingas problemos išsakymas;
• matematinis problemos formulavimas;
• kūrimas naudojant kompiuterius;
• modelio veikimas;
• gaudamas rezultatą.

Svarbu pažymėti, kad studijuojant bet kąmus supa, naudojami modeliavimo, įforminimo procesai. Kompiuterių mokslas yra dalykas, skirtas šiuolaikiniams studijų ir bet kokių problemų sprendimo metodams. Vadinasi, akcentuojami modeliai, kuriuos galima įgyvendinti kompiuteriu. Ypatingas dėmesys šioje temoje turėtų būti skiriamas sprendimų algoritmo sukūrimui naudojant elektroninius kompiuterius.

Ryšiai tarp objektų

Dabar šiek tiek pakalbėkime apie santykius tarp objektų. Iš viso yra trys tipai:

• vienas prie vieno (toks ryšys nurodomas vienpusė rodyklė viena ar kita kryptimi);
• vienas prieš daugelį (kelis ryšius žymi dviguba rodyklė);
• nuo daugelio iki daugelio (šį ryšį rodo dviguba rodyklė).

Svarbu pažymėti, kad nuorodos gali būti sąlyginės ir besąlyginės. Besąlygiškas bendravimas apima kiekvieno objekto egzemplioriaus naudojimą. Sąlygoje dalyvauja tik atskiri elementai.