У даній роботі ми пропонуємо як можна детально розібрати тему моделювання в інформатиці. Цей розділ має велике значення для підготовки майбутніх фахівців в сфері інформаційних технологій.
Для вирішення будь-якої задачі (виробничої або наукової) інформатика використовує наступний ланцюжок:
об'єкт | Модель | алгоритм | програма | результат | реальний об'єкт |
У ній варто приділити особливу увагу поняттю"Модель". Без наявності даного ланки рішення задачі не буде можливим. Навіщо ж використовується модель і що під цим терміном розуміється? Про це ми і поговоримо в наступному розділі.
Моделювання в інформатиці - це складанняобразу будь-якого реально існуючого об'єкта, який відображає всі істотні ознаки і властивості. Модель для вирішення завдання необхідна, так як вона, власне, і використовується в процесі вирішення.
У шкільному курсі інформатики тема моделювання починає вивчатися ще в шостому класі. На самому початку дітей необхідно познайомити з поняттям моделі. Що це таке?
Модель - це дуже широке поняття, як це вже стало ясно з перерахованого вище. Важливо відзначити, що всі моделі прийнято ділити на групи:
Під матеріальною моделлю розуміють предмет, заснований на реально існуючому об'єкті. Це може бути будь-яке тіло або процес. Дану групу прийнято поділяти ще на два види:
Така класифікація носить умовний характер, адже чітку межу між двома цими підвидами провести дуже важко.
Ідеальну модель охарактеризувати ще важче. Вона пов'язані з:
До неї можна віднести твори мистецтва (театр, живопис, література і так далі).
Моделювання в інформатиці - це дуже важливий етап, так як він переслідує масу цілей. Зараз пропонуємо з ними познайомитися.
В першу чергу моделювання допомагає пізнатиоточуючий нас світ. З давніх-давен люди накопичували отримані знання і передавали їх своїм нащадкам. Таким чином з'явилася модель нашої планети (глобус).
У минулі століття здійснювалося моделювання неіснуючих об'єктів, які зараз міцно закріпилися в нашому житті (парасольку, млин і так далі). В даний час можелірованіе направлено на:
Ми згадали в статті, що таке моделювання в інформатиці. Цей процес має деякі завдання, про які ми поговоримо в даному розділі.
Що таке завдання в моделюванні?Припустимо, що у нас є якась проблема, для її усунення потрібно вирішити ряд завдань. Тобто, завдання - це проблема, з якою необхідно впоратися. Важливо зауважити, що всі завдання можна розділити на дві великі групи.
вид завдань | пояснення |
прямі | Ці завдання ставлять перед нами наступне питання:«Що буде, якщо ми виберемо саме це рішення з можливого безлічі?». При цьому варто звернути увагу на те, що пряме завдання дає нам вихідні дані, конкретні умови. |
Зворотні | Зворотні завдання ставлять перед нами трохи інші питання: "Як максимізувати критерій ефективності? Яке рішення з можливих задовольняє даній умові?" |
Які існують методи моделювання?Інформатика використовує всього два методи - інформаційний та математичний. Але важливо згадати і ще один вид моделі - вербальний. Про нього ми зараз поговоримо трохи докладніше.
Вербальна модель відноситься до категорії ідеальних або абстрактних. Це опис за допомогою букв, слів, пропозицій. До таких моделей належать:
Які ще види моделей вивчаються в інформатиці?Інформаційне моделювання та математичне (алгоритмічне) прийнято розділяти. Хоча, як говорилося вже раніше, межі між вербальними, математичними та інформаційними моделями досить умовні.
Якщо говорити простою мовою, то математичнамодель описує будь-яку ситуацію з математичної точки зору. Не помічаючи для себе, ми займаємося математичним моделюванням щодня. Наприклад: мама відправляє дитину за хлібом і молоком. Вона знає скільки коштують ці продукти в магазині, розташованому поруч з будинком. Тепер необхідно порахувати скільки грошей дати дитині. Припустимо, молоко коштує 75 рублів і 50 копійок, а хліб - 30 рублів 20 копійок. Вся покупка обійдеться в 105 рублів, 70 копійок (75,5 + 30,2). Це і є приклад математичної моделі.
Тепер поговоримо ще про один вид моделей,досліджуваних в шкільному курсі інформатики. Комп'ютерне моделювання, яке необхідно освоїти кожному майбутньому IT-фахівця, включає в себе процес реалізації інформаційної моделі за допомогою комп'ютерних засобів. Але що це таке, інформаційна модель?
Вона являє собою цілий перелік інформації про будь-якому об'єкті. Що дана модель описує, і яку корисну інформацію несе:
Що може служити інформаційною моделлю:
Відмітна особливість інформаційної моделіполягає в тому, що її не можна помацати, спробувати на смак і так далі. Вона не несе матеріального втілення, тому що представлена у вигляді інформації.
В якому класі шкільної програми вивчаєтьсямоделювання? Інформатика 9 класу знайомить учнів з даною темою більш докладно. Саме в цьому класі дитина дізнається про системний підхід моделювання. Пропонуємо про це поговорити трохи докладніше.
Почнемо з поняття «система».Це група взаємопов'язаних між собою елементів, які діють спільно для виконання поставленого завдання. Для побудови моделі часто користуються системним підходом, так як об'єкт розглядається як система, що функціонує в деякому середовищі. Якщо моделюється будь-якої складний об'єкт, то систему прийнято розбивати на більш дрібні частини - підсистеми.
Зараз ми розглянемо цілі моделювання(Інформатика 11 клас). Раніше йшлося про те, що всі моделі діляться на деякі види і класи, але межі між ними умовні. Є кілька ознак, за якими прийнято класифікувати моделі: мета, галузь знань, фактор часу, спосіб представлення.
Що стосується цілей, то прийнято виділяти наступні види:
До першого виду належать навчальні матеріали.До другого зменшені або збільшені копії реальних об'єктів (модель споруди, крила літака і так далі). Імітаційна модель дозволяє передбачити результат якої-небудь події. Імітаційне моделювання часто застосовується в медицині і соціальній сфері. Наример, модель допомагає зрозуміти, як люди відреагують на ту чи іншу реформу? Перш ніж зробити серйозну операцію людині з пересадки органу, було проведено безліч дослідів. Іншими словами, імітаційна модель дозволяє вирішити проблему методом «проб і помилок». Ігрова модель - це свого роду економічна, ділова або військова гра. За допомогою даної моделі можна передбачити поведінку об'єкта в різних ситуаціях. Науково-технічну модель використовують для вивчення будь-якого процесу або явища (прилад імітує грозовий розряд, модель руху планет Сонячної системи і так далі).
В якому класі учнів більш детально знайомлять змоделюванням? Інформатика 9 класу робить упор на підготовку своїх учнів до іспитів для вступу до вищих навчальних закладів. Так як в квитках ЄДІ і ДПА зустрічаються питання по моделюванню, то зараз необхідно якомога докладніше розглянути цю тему. І так, як відбувається класифікація по області знань? За цією ознакою виділяють такі види:
За даною характеристикою розрізняють два види моделей:
Уже, судячи по одній назві, не важкоздогадатися, що перший вид відображає функціонування, розвиток і зміна будь-якого об'єкта в часі. Статична навпаки здатна описати об'єкт в якийсь конкретний момент часу. Цей вид іноді називають структурним, так як модель відображає будову і параметри об'єкта, тобто дає зріз інформації про нього.
Прикладами динамічної моделі є:
Прикладами статистичної моделі служать:
Для початку дуже важливо сказати, що всі моделімають вигляд і форму, вони завжди з чогось робляться, як-то представляються або описуються. За цією ознакою прийнято класифікувати моделі таким чином:
До першого виду належать матеріальні копіїіснуючих об'єктів. Їх можна помацати, понюхати і так далі. Вони відображають зовнішні або внутрішні властивості, дії будь-якого об'єкта. Для чого потрібні матеріальні моделі? Вони використовуються для експериментального методу пізнання (досвідченого методу).
До нематеріальних моделям ми вже теж зверталисяраніше. Вони використовують теоретичний метод пізнання. Такі моделі прийнято називати ідеальними або абстрактними. Ця категорія поділяється ще на кілька підвидів: уявні моделі та інформаційні.
Інформаційні моделі наводять перелік різноїінформації про об'єкт. В якості інформаційної моделі можуть виступати таблиці, малюнки, словесні описи, схеми і так далі. Чому дану модель називають нематеріальної? Вся справа в тому, що її не можна помацати, так як вона не має матеріального втілення. Серед інформаційних моделей розрізняють знакові і наочні.
Уявна модель - це один з етапів моделювання. Це творчий процес, що проходить в уяві людини, який передує створенню матеріального об'єкта.
Тема з інформатики 9 класу «Моделювання таформалізація »має велику вагу. Вона обов'язкова до вивчення. В 9-11 класі викладач зобов'язаний ознайомити учнів з етапами створення моделей. Цим ми зараз і займемося. Отже, виділяють наступні етапи моделювання:
Важливо відзначити, що при вивченні всього, щооточує нас, використовується процеси моделювання, формалізації. Інформатика - це предмет, присвячений сучасним методам вивчення і вирішення будь-яких проблем. Отже, упор робиться на моделі, які можна реалізувати за допомогою ЕОМ. Особливу увагу в цій темі слід приділити пункту розробки алгоритму вирішення за допомогою електронно-обчислювальних машин.
Тепер поговоримо трохи про зв'язки між об'єктами. Всього виділяють три види:
Важливо відзначити, що зв'язки можуть бути умовними і безумовними. Безумовний зв'язок передбачає використання кожного примірника об'єкта. А в умовній задіяні тільки окремі елементи.
