Презентация по информатике "компьютерное информационное моделирование". Презентация на тему "компьютерные модели" Исследования компьютерной модели презентация

Слайд 19

Материальные модели –

Воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме Пример: Глобус (модель земного шара) - география

Слайд 20

Информационные модели –

Представляют объекты и процессы в форме схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т.д. Пример: Рисунок цветка – ботаника, формула - математика

Слайд 21

Слайд 22

Классификация моделей по области использования:

Учебные модели; Опытные модели; Научно-технические модели; Игровые модели; Имитационные модели.

Слайд 23

Классификация моделей с учетом фактора времени:

Статические; Динамические. Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель называется динамической, в противном случае статической. Примеры: динамические: заводные игрушки; статические: глобус; мягкие игрушки; учебники.

Слайд 24

Классификация моделей по области использования: Биологические; Исторические; Физические; И др.

Слайд 25

Моделирование

Слайд 26

Моделирование как метод познания То, на что обращено внимание человека (предмет, явление, процесс, отношение), с целью изучения, называется объектом. Для изучения объекта, решения задачи необходимо построение модели заданного объекта. Модельсоздается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Любая модель не является абсолютной копией своего оригинала, она лишь отражает некоторые его качества и свойства. Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта будут разными, если они создаются для разных целей. Примеры: таблица Менделеева, модель строения атома, модель кристаллической решетки, модель скелета, муляжи, модели технических устройств и т.д. Далее Назад

Слайд 27

Классификация моделей Материальные модели– это материальные копии объектов моделирования. Примеры: глобус, кукла, робот, макеты зданий, муляжи. Далее Назад Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели: цель использования (учебные модели, опытные, имитационные, игровые, научно-технические); область знаний (биологические, экономические, социологические, и т.д.) Способ (форма) представления Фактор времени По учебнику информатики Н.Угриновича для 9 класса

Слайд 28

Информационные модели Далее Назад Рассмотрим информационные модели с позиции способов представления информации: мысленные мысленное представление об объекте (алфавит кодирования – система понятий, носитель – нервная система человека, мозг); вербальные представление модели средствами естественного разговорного языка (форма представления – устное или письменное сообщение Примеры: инструкции, литературные произведения); образные выражение свойств оригинала с помощью образов (рисунки, кинофильмы, геометрические модели) Образно-знаковые Знаковые Образно-знаковые Структурные модели Чертежи Планы Карты Графики Табличные Сетевые В виде графов Другие Математические Логические Программные тексты Другие

Слайд 29

Виды и типы моделей Далее Назад Виды и типы моделей Натурные Информационные Технические: Автомобиля, самолета и пр. Глобус, манекен, муляж, макет здания и др. Вербальные Графические Табличные Математические Описание объекта моделирования на естественном языке Таблицы типа объект-свойство, объект – объект. Двоичные матрицы Карты, схемы, чертежи, графики Количественные характеристики и связь между ними Общие свойства моделей Объекты моделирования: - материальные объекты; - явления природы; - процессы Ограниченность модели: - отражает лишь часть свойств объекта моделирования Неоднозначность модели: - Разные модели одного объекта, созданные для разных целей Назначение модели: - ограниченная замена реального объекта; - использование модели для прогнозирования поведения реального объекта По учебнику информатики И.Семакина для 9 класса

Слайд 30

Формализация Далее Назад Что такое формализация? В этом слове заключается суть информационного моделирования. Информационная модель описывает объект моделирования в форме каких-либо знаков: букв, цифр, картографических элементов, математических или химических формул и т.д. Самой формализованной наукой является математика. Формализация– процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков. Формализация– есть результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к их формальному обозначению в определенной знаковой системе.

Слайд 31

Компьютерные модели Далее Назад По учебнику информатики И.Семакина для 9 класса Компьютерные модели (информационные модели, реализованные на компьютере) Численные методы: Арифметические способы решения любой мат. задачи Компьютерная математическая модель Вычислительный эксперимент: Расчет состояния объекта моделирования по математической модели Наглядное представление результатов: Использование компьютерной графики и мультимедиа для представления результатов расчетов Управление в реальном времени: Быстрые компьютерные модели, работающие со скоростью физического управляемого процесса Компьютерная имитационная модель Имитация состояния реальной системы со стохастическим (случайным) поведением ее элементов Системы массового обслуживания Транспортные системы

Слайд 32

Классификация информационных моделей

Слайд 33

Классификация информационных моделей:

Слайд 34

В табличной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих строках (или столбцах) таблицы

Слайд 35

Таблица типа «Объект-свойство»

В одной строке содержится информация об одном объекте или событии

Слайд 36

Таблица типа «Объект-объект»

Отражают связи между объектами

Слайд 37

Таблица типа «Двойная матрица»

Отражает качественный характер связи между объектами

Слайд 38

Табличные информационные модели

Статическая Цена отдельных устройств компьютера (1997г)

Слайд 39

Динамическая Изменение цены компьютера

Слайд 40

Граф – это средство наглядного представления состава и структуры схемы

Слайд 41

Иерархическая модель – система, элементы которой находятся друг с другом в отношении вложенности или подчиненности.Иерархическая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «один ко многим»

Слайд 42

Иерархические информационные модели

Статическая Классификация компьютеров Карманные Настольные Компьютеры Супер-компьютеры Рабочие станции Персональные компьютеры Портативные

Слайд 43

Динамическая Генеалогическое дерево Рюриковичей (X-XI века) Изяслав Всеволод Святослав Ярослав Мудрый Борис Глеб Святослав Ярополк Владимир

Слайд 44

Сетевая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «многие ко многим»

Слайд 45

Сетевыеинформационные модели

Слайд 46

Семантическая модель – граф, в основе которого лежит то, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов (понятий) и связей (отношений) между ними.

Слайд 47

«Однажды в студеную зимнюю пору я из лесу вышел.»

Однажды из лесу вышел Я зимнюю в студеную в пору Что сделал? Кто? Откуда? Когда? В какую?

Слайд 48

Графические модели

Слайд 49

Цель моделирования: создание меню простых элементов для конструирования из них различных объектов Инструмент моделирования: Paint Ход работы: 1. Создать меню простых элементов, максимально учитывая форму и размер. 2. Создать из простых элементов объект. 3. Результат сохранить в своей папке. Построение графических моделей Элементы меню Объект: Мозаика Элементы меню Объект: геометри- ческий орнамент Элементы меню Элементы меню Элементы меню: Объект: топографиче- ская карта Объект: электрическая схема Элементы меню: Объект: интерьер Элементы меню: Объект: растительный орнамент Элементы меню: Объект: конструкция из блоков Объект конструкция из кирпичиков Далее Назад

Слайд 50

Геометрические модели Далее Назад Выполнить ленточный геометрический орнамент. Используемые элементы: Линии: сплошные и прерывистые: прямые, ломаные, волнистые Геометрические фигуры: квадрат ромб треугольник круг полукруг овал полуовал и другие простейшие фигуры Компьютерный вариант: графический редактор PAINT. Примеры ожидаемого результата:

Слайд 51

Моделирование в электронных таблицах

Слайд 52

Многие объекты и процессы можно описать математическими формулами, связывающими их параметры. Эти формулы и есть математическая модель оригинала. По ним можно сделать численные расчеты с различными значениями параметров и получить количественные характеристики модели. Расчеты, в свою очередь, позволяют сделать выводы и обобщить их. Табличный процессор предоставляет инструмент по расчету количественных характеристик исследуемого объекта или процесса, берет на себя всю трудоемкую работу по вычислениям. В этой теме выделены четыре основных этапа моделирования: постановка задачи, разработка модели, компьютерный эксперимент, анализ результатов моделирования.

Слайд 53

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИТУАЦИЙ ЗАДАЧА Расчет количества рулонов обоев для оклейки помещения I этап. Постановка задачи Описание задачи В магазине продаются обои. Наименования, длина и ширина рулона известны. Провести исследование, которое позволит автоматически определить необходимое количество рулонов для оклейки любой комнаты. Размеры комнаты задаются высотой (h),длиной (а) и шириной (b).При этом учесть, что 15% площади стен комнаты занимают окна и двери, а при раскрое 10% площади рулона уходит на обрезки. Цель моделирования Установить связь между геометрическими размерами конкретной комнаты и выбранного образца обоев. Анализ объекта Объект моделирования - система, состоящая из двух более простых объектов: комнаты и обоев. Каждый из входящих в систему объектов имеет свои параметры. Связь между объектами системы определяется при установлении количества рулонов для оклейки комнаты.

Слайд 54

II этап. Разработка модели Информационная модель

Слайд 55

Математическая модель При расчете фактической площади рулона, которая пойдет на оклейку помещения, надо отбросить 10% реальной площади на обрезки. Формула расчета имеет вид: Sp=0,9*l*d, где l - длина рулона, d - ширина рулона, * - знак умножения. При расчете фактической площади стен учитывается неоклееваемая площадь окон и дверей (15%) Sком=0,85*2*(а+b)*h Количество рулонов, необходимых для оклейки комнаты, вычис­ляется по формуле,где добавлен один запасной рулон.

Слайд 56

Компьютерная модель Для моделирования выберем среду электронной таблицы. В этой среде информационная и математическая модели объединяются в таблицу, которая содержит три области: исходные данные - управляемые параметры (неуправляемые параметры учтены в формулах расчета); промежуточные расчеты; результаты.

Слайд 57

Задание Заполните по образцу расчетную таблицу. Введите формулы в расчетные ячейки.

Слайд 58

III этап. Компьютерный эксперимент План моделирования Провести тестовый расчет компьютерной модели по данным, приведенным в таблице. Провести расчет количества рулонов для помещений вашей квартиры. Изменить данные некоторых образцов обоев и проследить за перерасчетом результатов. Добавить строки с образцами и дополнить модель расчетом по новым образцам. Результаты эксперимента оформить в виде отчета в текстовом редакторе. Технология моделирования 1. Ввести в таблицу тестовые данные и сравнить результаты тестового расчета с результатами, приведенными в таблице. 2. Поочередно ввести размеры комнат вашей квартиры и результаты расчетов скопировать в текстовый редактор. 3. Составить отчет. IV этап. Анализ результатов моделирования По данным таблицы можно определить количество рулонов каждого образца обоев для любой комнаты.

Слайд 59

Моделирование теста Голланда в электронной таблице

Посмотреть все слайды

Компьютерное моделирование По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные. Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды. Этапы моделирования 1. Постановка задачи. 2. Разработка модели. 3. Компьютерный эксперимент. 4. Анализ результатов моделирования. Этап 1. Постановка задачи Описание задачи Цель моделирования Анализ объекта Этап 2. Разработка модели Информационная модель Знаковая модель Компьютерная модель Этап 3. Компьютерный эксперимент План моделирования Технология моделирования Этап 4. Анализ результатов моделирования Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели Постановка задачи Описание задачи Задача (или проблема) формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным. Главное на этом этапе – определить объект моделирования и понять. Что собой должен представлять результат. Формулировка цели моделирования Целями моделирования могут быть: познание окружающего мира, создание объектов с заданными свойствами («как сделать, чтобы…»), определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения («что будет, если…»), эффективность управления объектом (процессом) и т.д. Анализ объекта На этом этапе, отталкиваясь от общей формулировки задачи, четко выделяют моделируемый объект и его основные свойства. Поскольку в большинстве случаев исходный объект – это целая совокупность более мелких составляющих, находящихся в некоторой взаимосвязи, то анализ объекта будет подразумевать разложение (расчленение) объекта с целью выявления составляющих и характера связей между ними. Разработка модели На этом этапе выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т.е. информационная модель. Информационная модель Знаковая модель Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме, которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной. Компьютерная модель Существует большое количество программных комплексов, которые позволяют проводить исследование (моделирование)информационных моделей. Каждая среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных объектов, что обуславливает проблему выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения поставленной задачи. Компьютерный эксперимент План моделирования План моделирования должен отражать последовательность работы с моделью. Первыми пунктами в таком плане должны стоять разработка теста и тестирование модели. Тестирование – процесс проверки правильности модели. Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат. В случае несовпадения тестовых значений необходимо искать и устранять причину. Технология моделирования Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над компьютерной моделью. Анализ результатов моделирования. Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели В этом случае происходит анализ самой модели, поиск и исправление ошибок моделирования.

1. Модели объектов и процессов

2. Классификация моделей

3. Основные этапы моделирования

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

Моделирование – построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

Вопрос: Зачем создавать модель, почему бы не исследовать сам оригинал?

Во-первых, в реальном времени оригинал (прототип) может уже не существовать или его нет в действительности

Во-вторых, оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное, интересующее нас свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.

Моделированию поддаются

Для одного и того же объекта (процессе, явления) может быть создано бесчисленное множество моделей

Признаки классификации моделей:

• Область использования
• Учет временного фактора
• Отрасль знаний
• Способ представления

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

модели

учебные

Опытные

игровые

имитационные

КЛАССИФИКАЦИЯ С УЧЕТОМ ФАКТОРА ВРЕМЕНИ

модели

динамические

статические

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПОСОБУ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

модели

информационные

вербальные

знаковые

некомпьютерные

компьютерные

информационные

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

знаковые

Знаковая модель

вербальные

Вербальная (лат. « verbalis » - устный) модель – информационная модель в мысленной или разговорной форме.

Виды информационных моделей по форме представления

словесные

геометрические

математические

структурные

логические

специальные

некомпьютерные

компьютерные

Геометрическая модель

Геометрическая модель

Геометрическая компьютерная модель

Словесная модель

Словесная модель

Математическая модель

Математическая модель

Составление математической модели во многих задачах моделирования очень существенная стадия.

Для оформления формул используется специальное приложение – Редактор формул Microsoft Equation .

Структурная модель

Структурная модель

Структура

структура

Логическая модель

Логическая модель

Специальные модели

Специальные модели

Компьютерная модель

Компьютерная модель – модель, реализованная средствами программной среды.

Инструменты компьютерного моделирования – это техническое (Handware) и программное (Software) обеспечение.

I ЭТАП. Постановка задачи

Описание задачи

Цель моделирования

Анализ объекта

II ЭТАП. Разработка модели

Информационная модель

Знаковая модель

Компьютерная модель

III ЭТАП. Компьютерный эксперимент

IV ЭТАП. Анализ результатов моделирования

План моделирования

Технология моделирования