«Информационное моделирование как метод познания»
Наш мир очень разнообразен, и каждый объект в нем назван определенным словом (именем). Бабочка Шапка Мономаха Сатурн Компьютер
Рассмотрим объект по имени «книга». Чтобы отличить книгу от других объектов (не книг), надо перечислить ее свойства. Каждую книгу можно охарактеризовать с: - количественной стороны: размер страницы (длина и ширина), количество страниц. - качественные характеристики: автор, содержание, оформление. - по содержанию книга может быть художественной, научно- популярной, учебной, справочной и т. д. Параметр признак или величина, характеризующая какое-либо свойство объекта и принимающая различные значения.
Кличка ПородаОкрас Высота, см Длина, см Вес, кг Эльвираперсидская Рыжий Муська обычная Белый с черным Пушок Британец Белый Рассмотрим примеры характеристик некоторых объектов ( различают объект и конкретный экземпляр объекта ). В таблице приведены значения параметров некоторых экземпляров объекта « кошка». Назовите по этим параметрам где какой кот : Перс Британец Обычная
Разнообразные свойства имеют не только предметы живой и неживой природы, но и нематериальные объекты. Объект « поэзия» характеризуется следующими параметрами: название, поэт, жанр. В таблице приведены значения параметров некоторых произведений: Название ПоэтЖанр Белеет парус одинокий. М. Ю. Лермонтов Стих Евгений ОнегинА. С. Пушкин Поэма Отговорила роща золотая С. Есенин Лирика
Объект может характеризоваться Неизменными параметрами Изменяемыми со временем Состоянием например, дата рождения человека, длина, ширина и высота комнат, в построенном доме. например, рост, вес, цвет волос у человека, скорость автомобиля при движении или размер клубка шерсти при вязании. Например у человека : сонное, активное, болезненное, возбужденное;
Модель (фр.сл. мodele, ит. сл. modelo, лат. сл. modelus – мера, образец) - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень больший или маленькие объекты, очень медленные или быстрые процессы).
8 Манекен Карта погоды Схема Примеры моделей
География Биология Химия Астрономия Физика Машин Технических устройств Зданий Электрических цепей
Теоретические модели Коперник- Гелиоцентрич еская модель мира Творческие модели Розерфорд- Бор, Томсон Нагаоки- Модель атома Литература- басня (отношения между людьми на примере отношений между животными) Театр- спектакль (отношения между людьми) Живопись, скульптура- модели людей, животных и т.д.
Причины, по которым прибегают к построению модели 1. В реальном времени объект(оригинал) может уже не существовать или его еще нет. Приведите свои примеры. Атлантида, динозавры 2. Объект либо очень велик, либо очень мал. Молекула, земной шар 3. Процесс протекает очень быстро или очень медленно Геологические процессы, процесс ядерного взрыва 4. Исследование объекта может привести к его разрушению Двигатель, живой организм
Модель создают, если: 12 Объект огромный Объект слишком мал Процесс протекает очень быстро Процесс протекает очень медленно Исследование объекта опасно для окружающих Исследование объекта может повлечь его разрушение
Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью.
14 Моделирование широко распространено в познавательной и практической деятельности человека. Процесс решения многих задач становится проще, если выбрана или построена адекватная модель. Объектом моделирования может быть ситуация, явление, событие, предмет, отношение, сообщество и т.п. Субъектом моделирования является человек. Между объектом-оригиналом и его моделью должно существовать отношение подобия. Исходный объект - прототип Объект-заместитель - модель
15 Общая схема моделирования:
Информационная картина мира 16 Информационный объект – это совокупность логически связанной информации.
Классификация моделей С учетом факторов времени Статические Динамические По способу представления Материальные Информационные По области использования Учебные Опытные Научно- технические Игровые Имитационные
Модели Материальные (натурные) Информационные (описание объекта моделирования в определенной форме) Глобус, манекен, модели самолетов, макет застройки жилого района и т. д. Отдельные предметы; физические или химические, экономические или социальные процессы; метеорологические явления и т. д. Классификация моделей по способу представления
19
20 Натурные модели - реально воспроизводят внешний вид, структуру и поведение объекта. Натурная модель подъёмного крана воспроизводит: состав; движения частей механизма натурная модель дома
Материальные модели – Воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме Пример: Глобус (модель земного шара) - география
Информационные модели – Представляют объекты и процессы в форме схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т.д. Пример: Рисунок цветка – ботаника, формула - математика
Информационная модель объекта «Дом»
Информационные модели - описание объекта- оригинала на языках кодирования информации 25
Типы информационных моделей
Статические модели одномоментный срез информации по объекту расчет прочности и устойчивости к постоянной нагрузке на фундамент, стены здания при строительстве здания Динамические модели позволяет увидеть изменения состояния объекта во времени учет действия ветра, движения грунтовых вод, сейсмических колебаний в период эксплуатации при строительстве здания определение пример Классификация моделей с учётом фактора времени Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель называется динамической, в противном случае статической.
Знаковые модели Информационная модель, выраженная средствами формального языка Рисунки, тексты, графики, схемы и т.д. Вербальные модели Информационная модель в мысленной или разговорной форме Мысленный образ объекта определение пример
Для каждой модели укажите тип Функция Человек Хранение информации Память Обработка информации Мышление Прием (ввод) информации Органы чувств глобус Текст научной книги Игрушечная модель машины таблица формула Опус поэта схема
Компьютерные модели Численные методы: арифметические способы решения любой арифметической задачи Вычислительный эксперимент Расчет состояния объекта моделирования по математической модели Наглядное представление результата: Использование компьютерной графики и мультимедиа для представления результата Управление в реальном времени: Быстрые компьютерные модели, работающие со скоростью физического управляемого процесса Компьютерная математическая модель Компьютерная имитационная модель Имитация состояния реальной системы со случайным поведением ее элементов Системы массового обслуживания Транспортные системы
позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и процессов позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования (целей моделирования), свойства объекта, а несущественными свойствами пренебрегает.
На втором этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и т. д. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Компьютерные модели разрабатывают преимущественно программисты, а пользователи могут проводить компьютерные эксперименты.
В настоящее время широкое распространение получили компьютерные интерактивные визуальные модели. В таких моделях исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.
Практическое задание Построение словесной модели одногруппника. Объект: одногруппник Цель: построение словесной модели человека Параметры моделирования: 1.Фамилия, имя, отчество объекта; 2. Черты лица, телосложения (рост, вес); 3. Хобби объекта.
Практическое задание Решите задачу, построив табличную модель. Трое подростков, Саша, Миша и Андрей, живут на одной улице. Одного все знают как отличного шахматиста, другой – заядлый футболист, а третий компанейский парень, любитель тусовок. Однажды футболист пришел к своему другу, чтобы научиться играть в шахматы, но мама сказала, что сына дома нет, он ушел с известной всей улице личностью на дискотеку. Известно, что Андрей не знает Мишу. Кто есть кто?
Практические задания Постройте модель взаимоотношений мальчиков в виде графа: Дружат : Андрей и Дима; Андрей и Миша; Дима и Коля; Коля и Андрей. С кем Андрей может поделится секретом, не рискуя, что он станет известен кому-то другому?
Свойства объекта, которые должна отражать модель, определяются поставленной целью его изучения. Объект «Человек» Цель: первое знакомство Кукла Цель: демонстрация одежды Манекен Цель: отражение красоты тела Скульптура Цель: изучение костного строения Скелет
41
42
43
44 а) МУЛЯЖ б) МАКЕТ в) ТАБЛИЦА г) ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА д) СЛОВЕСНОЕ ОПИСАНИЕ е) СХЕМА ж) ЧЕРТЕЖ з) ПЛАН ДЕЙСТВИЙ химической формулой словесному описанию муляжи чертеж макет таблица план действий схему
45 Объяснить, что подразумевается под словом «Модель» в приведенных ниже фразах. О каких моделях – вещественных, воображаемых или информационных идет речь? Модель метра находится в Париже в Палате мер и весов и представляет собой платино-иридиевый эталон (первоначально считалось, что длина эталона равна 1/ Парижского меридиана). Вещественная Формула S = Vt является математической моделью отношений между скоростью тела, времен его движения и пройденным путем. Математическая
46 Свойства реальных газов можно изучать на модели идеального газа, в которой молекулы мыслятся как упругие шарики, равномерно распределенные по всему заданному ограниченному пространству и находящиеся в хаотическом движении. Воображаемая.
47 В чем заключается подобие следующих объектов и их моделей: Костюм, эскиз костюма, выкройка; Дом, план дома, макет дома; Явление тяготения, закон всемирного тяготения; Человек, кукла, портрет человека; Текст сочинения, план сочинения; Самолет, бумажный самолетик.