Uproszczony model zjawiska. Modele obiektów i procesów

W artykule proponujemy możliwie najdokładniejszą analizę tematu modelowania w informatyce. Sekcja ta ma ogromne znaczenie dla kształcenia przyszłych specjalistów w dziedzinie technologii informatycznych.

Aby rozwiązać dowolny problem (przemysłowy lub naukowy), informatyka wykorzystuje następujący łańcuch:

Warto zwrócić szczególną uwagę na pojęcie „modelu”. Bez tego linku rozwiązanie problemu nie będzie możliwe. Dlaczego zastosowano ten model i co oznacza ten termin? Porozmawiamy o tym w następnej sekcji.

Model

Modelowanie w informatyce polega na tworzeniu obrazu dowolnego rzeczywistego obiektu, który odzwierciedla wszystkie istotne cechy i właściwości. Model rozwiązania problemu jest konieczny, ponieważ tak naprawdę jest wykorzystywany w procesie rozwiązywania.

Na szkolnym kursie informatyki temat modelowania rozpoczyna się w szóstej klasie. Już na samym początku należy zapoznać dzieci z pojęciem modelu. Co to jest?

Uproszczone podobieństwo obiektów;
Mniejsza kopia prawdziwego obiektu;
Schemat zjawiska lub procesu;
Obraz zjawiska lub procesu;
Opis zjawiska lub procesu;
Fizyczny analog obiektu;
Informacje analogowe;
Obiekt zastępczy, który odzwierciedla właściwości obiektu rzeczywistego i tak dalej.

Model to bardzo szerokie pojęcie, jak już wynika z powyższego. Należy pamiętać, że wszystkie modele są zwykle podzielone na grupy:

materiał;
doskonały.

Przez model materialny rozumie się obiekt wzorowany na obiekcie rzeczywistym. Może to być dowolne ciało lub proces. Ta grupa jest zwykle podzielona na dwa kolejne typy:

fizyczny;
analog.

Klasyfikacja ta jest warunkowa, ponieważ bardzo trudno jest wytyczyć wyraźną granicę między tymi dwoma podgatunkami.

Model idealny jest jeszcze trudniejszy do scharakteryzowania. Jest to związane z:

myślący;
wyobraźnia;
postrzeganie.

Obejmuje to dzieła sztuki (teatr, malarstwo, literaturę itd.).

Cele modelowania

Modelowanie w informatyce jest bardzo ważnym etapem, gdyż służy wielu celom. Już teraz zapraszamy Cię do zapoznania się z nimi.

Przede wszystkim modelowanie pomaga zrozumieć otaczający nas świat. Od niepamiętnych czasów ludzie gromadzili zdobytą wiedzę i przekazywali ją swoim potomkom. W ten sposób pojawił się model naszej planety (globu).

W ubiegłych stuleciach modelowanie odbywało się na nieistniejących przedmiotach, które obecnie są mocno zakorzenione w naszym życiu (parasol, młyn itp.). Obecnie modelowanie ma na celu:

identyfikacja konsekwencji dowolnego procesu (zwiększenie kosztów podróży lub recykling odpadów chemicznych pod ziemią);
zapewnienie skuteczności podjętych decyzji.

Zadania modelowania

Model informacyjny

Porozmawiajmy teraz o innym typie modeli badanych na szkolnych kursach informatyki. Modelowanie komputerowe, które każdy przyszły informatyk musi opanować, obejmuje proces wdrażania modelu informacyjnego za pomocą narzędzi komputerowych. Ale co to jest, model informacyjny?

Jest to cała lista informacji o obiekcie. Co opisuje ten model i jakie przydatne informacje zawiera:

właściwości modelowanego obiektu;
jego stan;
połączenia ze światem zewnętrznym;
relacje z obiektami zewnętrznymi.

Co może służyć jako model informacyjny:

opis słowny;
tekst;
rysunek;
tabela;
schemat;
rysunek;
formuła i tak dalej.

Charakterystyczną cechą modelu informacyjnego jest to, że nie można go dotknąć, posmakować i tak dalej. Nie ma materialnego ucieleśnienia, ponieważ jest przedstawiany w formie informacji.

Systematyczne podejście do tworzenia modelu

W której klasie programu nauczania uczy się modelowania? Klasa 9 informatyki wprowadza uczniów w ten temat bardziej szczegółowo. To właśnie na tych zajęciach dziecko uczy się systematycznego podejścia do modelowania. Sugerujemy, abyśmy porozmawiali o tym nieco bardziej szczegółowo.

Zacznijmy od pojęcia „systemu”. Jest to zespół powiązanych ze sobą elementów, które wspólnie realizują określone zadanie. Do budowy modelu często stosuje się podejście systemowe, ponieważ obiekt jest uważany za system działający w określonym środowisku. Jeśli modelowany jest jakiś złożony obiekt, to system zazwyczaj dzieli się na mniejsze części – podsystemy.

Przeznaczenie

Teraz przyjrzymy się celom modelowania (informatyka, klasa 11). Wcześniej mówiono, że wszystkie modele dzielą się na określone typy i klasy, ale granice między nimi są dowolne. Istnieje kilka cech, według których zwykle klasyfikuje się modele: cel, obszar wiedzy, czynnik czasu, sposób prezentacji.

Jeśli chodzi o cele, zwyczajowo rozróżnia się następujące typy:

edukacyjny;
doświadczony;
imitacja;
hazard;
naukowe i techniczne.

Do pierwszego typu zaliczają się materiały edukacyjne. Drugi to pomniejszone lub powiększone kopie rzeczywistych obiektów (model konstrukcji, skrzydło samolotu itp.). pozwala przewidzieć wynik zdarzenia. Modelowanie symulacyjne jest często stosowane w medycynie i sferze społecznej. Na przykład, czy model pomaga zrozumieć, jak ludzie zareagują na konkretną reformę? Przed wykonaniem poważnej operacji na osobie w celu przeszczepienia narządu przeprowadzono wiele eksperymentów. Innymi słowy, model symulacyjny pozwala rozwiązać problem metodą prób i błędów. Model gry jest rodzajem gry ekonomicznej, biznesowej lub militarnej. Korzystając z tego modelu, można przewidzieć zachowanie obiektu w różnych sytuacjach. Do badania dowolnego procesu lub zjawiska stosuje się model naukowy i techniczny (urządzenie symulujące wyładowanie atmosferyczne, model ruchu planet Układu Słonecznego i tak dalej).

Dziedzina wiedzy

Na jakich zajęciach uczniowie są bardziej szczegółowo zapoznawani z modelingiem? Informatyka klasy IX skupia się na przygotowaniu swoich uczniów do egzaminów wstępnych na uczelnie wyższe. Ponieważ bilety na egzamin Unified State Exam i State Examination zawierają pytania dotyczące modelowania, konieczne jest teraz rozważenie tego tematu tak szczegółowo, jak to możliwe. Jak zatem przebiega klasyfikacja według obszaru wiedzy? Na podstawie tej cechy wyróżnia się następujące typy:

biologiczne (na przykład sztucznie wywołane choroby u zwierząt, zaburzenia genetyczne, nowotwory złośliwe);
zachowanie firmy, model kształtowania się ceny rynkowej itp.);
historyczne (drzewo genealogiczne, modele wydarzeń historycznych, model armii rzymskiej itp.);
socjologiczny (model interesu osobistego, zachowania bankierów podczas dostosowywania się do nowych warunków ekonomicznych) i tak dalej.

Czynnik czasu

Zgodnie z tą cechą wyróżnia się dwa typy modeli:

dynamiczny;
statyczny.

Sądząc po samej nazwie, nietrudno się domyślić, że ten pierwszy typ odzwierciedla funkcjonowanie, rozwój i zmianę obiektu w czasie. Przeciwnie, statyczny jest w stanie opisać obiekt w określonym momencie. Ten typ nazywany jest czasami strukturalnym, ponieważ model odzwierciedla strukturę i parametry obiektu, czyli zapewnia migawkę informacji na jego temat.

Przykładami są:

zestaw formuł odzwierciedlających ruch planet Układu Słonecznego;
wykres zmian temperatury powietrza;
nagranie wideo erupcji wulkanu i tak dalej.

Przykładami modelu statystycznego są:

lista planet Układu Słonecznego;
mapa obszaru i tak dalej.

Metoda prezentacji

Na początek bardzo ważne jest, aby powiedzieć, że wszystkie modele mają formę i kształt, zawsze są z czegoś wykonane, w jakiś sposób przedstawione lub opisane. Według tego kryterium przyjmuje się, co następuje:

materiał;
nieuchwytny.

Do pierwszego typu zaliczają się materialne kopie istniejących obiektów. Można ich dotykać, powąchać i tak dalej. Odzwierciedlają zewnętrzne lub wewnętrzne właściwości i działanie obiektu. Dlaczego potrzebne są modele materiałowe? Służą do eksperymentalnej metody poznania (metoda eksperymentalna).

Wcześniej zajmowaliśmy się także modelami niematerialnymi. Stosują teoretyczną metodę poznania. Modele takie nazywane są zwykle idealnymi lub abstrakcyjnymi. Kategoria ta dzieli się na jeszcze kilka podtypów: modele wyimaginowane i modele informacyjne.

Modele informacyjne dostarczają listę różnych informacji o obiekcie. Modelem informacyjnym mogą być tabele, obrazy, opisy słowne, diagramy i tak dalej. Dlaczego ten model nazywa się niematerialnym? Rzecz w tym, że nie można go dotknąć, ponieważ nie ma on materialnego ucieleśnienia. Wśród modeli informacyjnych rozróżnia się modele ikoniczne i wizualne.

Wyimaginowany model to jeden z procesów twórczych zachodzących w wyobraźni człowieka, który poprzedza powstanie przedmiotu materialnego.

Etapy modelowania

Temat informatyki dla klasy 9. „Modelowanie i formalizacja” ma dużą wagę. Tego trzeba się nauczyć. W klasach 9-11 nauczyciel ma obowiązek zapoznać uczniów z etapami tworzenia modeli. Oto, co teraz zrobimy. Wyróżnia się zatem następujące etapy modelowania:

sensowne przedstawienie problemu;
matematyczne sformułowanie problemu;
rozwój za pomocą komputerów;
działanie modelu;
uzyskanie wyniku.

Warto zauważyć, że badając wszystko, co nas otacza, stosuje się procesy modelowania i formalizacji. Informatyka to przedmiot poświęcony nowoczesnym metodom studiowania i rozwiązywania problemów. W związku z tym nacisk położony jest na modele, które można wdrożyć za pomocą komputera. Szczególną uwagę w tym temacie należy zwrócić na opracowanie algorytmu rozwiązania z wykorzystaniem komputerów elektronicznych.

Relacje pomiędzy obiektami

Porozmawiajmy teraz trochę o połączeniach między obiektami. W sumie są trzy typy:

jeden do jednego (takie połączenie jest oznaczone jednokierunkową strzałką w jednym lub drugim kierunku);
jeden do wielu (wiele relacji jest oznaczonych podwójną strzałką);
wiele do wielu (ta relacja jest oznaczona podwójną strzałką).

Należy pamiętać, że połączenia mogą być warunkowe lub bezwarunkowe. Łącze bezwarunkowe polega na wykorzystaniu każdej instancji obiektu. A w trybie warunkowym zaangażowane są tylko poszczególne elementy.

Forma organizacji szkolenia: frontalna, w parach lub w grupie.

Metody i techniki nauczania: objaśniające i ilustracyjne; werbalne (rozmowa frontalna); wizualne (pokaz prezentacji komputerowej); praktyczny.

Cele zajęć: ukształtowanie w uczniach koncepcji modelowania jako metody poznania; rozważ różne klasyfikacje modeli; ukształtowanie wśród uczniów pojęcia „modelu informacji”; nauczyć uczniów opisywać modele informacyjne.

Typ lekcji: nauka nowego materiału.

Sprzęt do zajęć: rzutnik z ekranem, prezentacja, rysunki i slajdy.

Podczas zajęć

I. Moment organizacyjny. Ustalanie celów lekcji

Problematyczne pytanie:

Model budynku, pluszowa zabawka dla dzieci, wzór matematyczny, teoria rozwoju społecznego – to wszystko są modele. Jak jednym słowem nazwać tak różne koncepcje?

Można podać ogromną liczbę przykładów modeli. Jak je sklasyfikować?

Zasadnicze właściwości obiektu można najpełniej odzwierciedlić za pomocą modelu informacyjnego. Jak to zbudować?

W jakim stopniu konieczne jest stosowanie formalizacji przy opisywaniu modeli informacyjnych?

II. Prezentacja nowego materiału

Wprowadzenie pojęcia „model”

W swoich działaniach człowiek bardzo często posługuje się modelami, czyli tworzy obraz przedmiotu, zjawiska czy procesu, z którym ma do czynienia.

Model to nowy, uproszczony obiekt, który odzwierciedla istotne cechy rzeczywistego obiektu, procesu lub zjawiska.

Analiza modelu i jego obserwacja pozwalają zrozumieć istotę rzeczywiście istniejącego, bardziej złożonego obiektu, procesu, zjawiska, zwanego prototypem lub oryginałem.

Pytanie: Dlaczego nie zbadać samego oryginału, zamiast budować jego model?

Wymieńmy kilka powodów, dla których uciekają się do budowania modeli.

W czasie rzeczywistym oryginał może już nie istnieć lub może nie istnieć w rzeczywistości.

Przykład: teoria wyginięcia dinozaurów, Atlantyda...

Oryginał może mieć wiele właściwości i zależności. Aby dogłębnie zbadać konkretną właściwość, czasami warto odrzucić mniej istotne właściwości, nie biorąc ich w ogóle pod uwagę.

Przykłady: mapa obszaru, modele organizmów żywych...

Oryginał jest albo bardzo duży, albo bardzo mały.

Przykłady; kula ziemska, model układu słonecznego, model atomu...

Proces ten zachodzi bardzo szybko lub bardzo wolno.

Przykłady: model silnika spalinowego...

Zbadanie obiektu może doprowadzić do jego zniszczenia.

Przykłady: model samolotu lub samochodu...

(Dzieci mogą podać inne powody)

Modelowanie to proces budowania modeli do badania i badania obiektów, procesów i zjawisk.

Co można modelować? Odpowiedzmy na to pytanie.( Uczniowie podają przykłady)

Możesz modelować:

1. Przedmioty

Wymieńmy przykłady modeli obiektowych:

kopie obiektów architektonicznych;
kopie dzieł sztuki;
pomoce wizualne;
model atomu wodoru lub układu słonecznego;
glob;
modelka pokazująca ubrania;
itp.

2. Zjawiska

Przykładowe modele zjawisk:

modele zjawisk fizycznych: wyładowania atmosferyczne, siły magnetyczne i elektryczne...;
modele geofizyczne: model przepływu błota, model trzęsienia ziemi, model osuwiska...

3. Procesy

Przykładowe modele procesów:

model rozwoju wszechświata;
modele procesów gospodarczych;
modele procesów ekologicznych...

4. Zachowanie

Kiedy dana osoba wykonuje jakiekolwiek działanie, zwykle poprzedza to pojawienie się w jego umyśle modelu przyszłego zachowania. Niezależnie od tego, czy ma zamiar zbudować dom, rozwiązać problem, przejść przez ulicę czy wybrać się na wędrówkę, z pewnością najpierw wyobraża sobie to wszystko w swojej głowie. Na tym polega główna różnica między myślącą osobą a wszystkimi innymi żywymi istotami na ziemi. Ten sam przedmiot w różnych sytuacjach, w różnych naukach można opisać różnymi modelami. Rozważmy na przykład przedmiot „osoba” z punktu widzenia różnych nauk:

w mechanice osoba jest punktem materialnym;
w chemii jest to przedmiot składający się z różnych substancji chemicznych;
w biologii jest to system dążący do samozachowawstwa;
itp.

Z drugiej strony, jednym modelem można opisać różne obiekty. Na przykład w mechanice różne obiekty materialne, od ziarenka piasku po planetę, są uważane za punkty materialne.

Nie ma więc żadnego znaczenia, jakie obiekty zostaną wybrane jako modele. Ważne jest tylko to, że za ich pomocą można odzwierciedlić najważniejsze cechy badanego obiektu, zjawiska lub procesu.

Modelowanie to metoda naukowego poznania obiektywnego świata za pomocą modeli.

Klasyfikacja modeli

Jak właśnie widzieliśmy, istnieje ogromna liczba obiektów modelujących. A żeby odnaleźć się w ich różnorodności, trzeba to wszystko sklasyfikować, czyli jakoś uporządkować i usystematyzować.

Klasyfikując obiekty w „powiązane” grupy, konieczne jest prawidłowe wybranie określonej pojedynczej cechy (parametru), a następnie połączenie tych obiektów, dla których jest ona zgodna. Przyjrzyjmy się najczęstszym cechom, według których można klasyfikować modele (pokaz prezentacji komputerowej Aneks 1)

Modele werbalne i symboliczne są zwykle ze sobą powiązane. Obraz mentalny zrodzony w głowie człowieka można nadać formie symbolicznej. Przykładowo melodia zrodzona w głowie kompozytora zostanie przedstawiona w formie notatek na papierze.

Do tworzenia modeli wykorzystuje się ogromną gamę narzędzi. Jeżeli model ma charakter materialny. Do jego stworzenia wykorzystuje się tradycyjne narzędzia: aparat fotograficzny, pędzel artystyczny, ołówek itp., a wreszcie najbardziej zaawansowane obecnie narzędzie – komputer.

Pojęcie „systemu”

Otaczający nas świat składa się z wielu różnych obiektów, z których każdy ma odmienne właściwości, a jednocześnie obiekty te oddziałują na siebie.

System to całość składająca się z połączonych ze sobą obiektów.

Przykłady systemów: osoba, komputer, dom, drzewo, książka, stół itp.

Systemy to:

Materiał (osoba, komputer, drzewo, dom).
Niematerialne (język ludzki, matematyka)
Mieszany (system szkolny, gdyż obejmuje zarówno elementy materialne (budynki, wyposażenie, uczniowie, podręczniki), jak i niematerialne (plan zajęć, tematyka zajęć, statut szkoły).

Ważną cechą systemu jest jego całościowe funkcjonowanie. Przykład

Komputer działa normalnie pod warunkiem, że główne urządzenia w nim zawarte są sprawne. Jeśli usuniesz jeden z nich, komputer ulegnie awarii, to znaczy przestanie istnieć jako system.

System „komputerowy” składa się z podsystemów „RAM”, „procesor”, „jednostka systemowa” itp., ponieważ pamięć RAM, procesor, jednostka systemowa można również uznać za systemy (składają się z elementów).

Analiza i systematyzacja systemu

Aby opisać system, nie wystarczy wymienić jego elementy. Należy wskazać, jak te elementy są ze sobą powiązane.

System to porządek i organizacja.

Jeśli przedstawisz graficznie połączenia pomiędzy elementami systemu, otrzymasz jego strukturę. W strukturze można określić układ przestrzenny elementów (łańcuch, gwiazda, pierścień), ich zagnieżdżenie – kolejność chronologiczną (liniowa, rozgałęziona, cykliczna).

Opisanie elementów systemu i wskazanie ich powiązań przeprowadzisz analizę systemu. Na przykład: drzewo genealogiczne.

Systematyzacja to proces przekształcania wielu obiektów w system.

Systematyzacja ma ogromne znaczenie. W życiu codziennym każdy z nas zajmuje się systematyzacją – podziałem naczyń – na szklanki, talerze, garnki itp.

Systematyzacja wiedzy w różnych naukach. Początek wielu

związany z imieniem wielkiego starożytnego greckiego naukowca Arystotelesa, który

żył w IV wieku. PNE. Razem ze swoimi uczniami uczynił to Arystoteles

kolosalna praca nad klasyfikacją zgromadzonej wiedzy podzieliła ich

tylko części i nadał każdemu własną nazwę. To wtedy narodziła się fizyka, biologia, ekonomia, logika i inne nauki.

III. Konsolidacja badanego materiału.

1. Zaliczenie (ustne).

Twórz różne kultowe modele dla geometrycznych kształtów trójkąta, kwadratu, koła.

Usystematyzuj wymienione fakty i ustal podstawy systematyzacji.

Wykonanie zadania z wykorzystaniem kart w grupach 4 osobowych.

IV. Podsumowanie lekcji.

V. Praca domowa

Poziom wiedzy: poznaj definicje podstawowych terminów i pojęć (słownictwo lekcyjne).

Poziom zrozumienia: twórz różne typy modeli obiektów: samolot, osoba.

Przeprowadź analizę systemową obiektów: rodzina, szkoła.

Zwróćmy uwagę na jedną zasadniczą różnicę pomiędzy fizyczną metodą badań a matematyczną.
W matematyce, tworząc podstawowe pojęcia, raz na zawsze abstrahują od jakościowej wyjątkowości obiektów, podkreślając istotne dla matematyki zależności ilościowe, a następnie zajmują się logicznymi konsekwencjami zapisów początkowych. Na przykład w geometrii raz na zawsze wprowadza się pojęcie punktu, a następnie operuje się nim, nie dbając o to, czy punkty istnieją w przyrodzie.
W fizyce, analizując każde nowe zjawisko, za każdym razem trzeba umieć rozpoznać, co jest w nim istotne, dlatego zawsze powinna nastąpić pewna idealizacja, uproszczenie rzeczywistych okoliczności. Na przykład w fizyce pojęcie punktu materialnego jest również wprowadzane jako ciało, które ma masę, ale nie ma rozmiaru. Jednak w fizyce koncepcję tę zawsze uważa się za pewne przybliżenie rzeczywistości, która jest ważna tylko pod pewnymi warunkami.

I. Za każdym razem trzeba sprawdzić, czy te warunki są spełnione, czy nie. Zatem biorąc pod uwagę przyciąganie planet do Słońca, rozmiary planet i Słońca są znacznie mniejsze niż odległości między nimi. Dlatego zarówno planety, jak i Słońce można uznać za punkty materialne. To uproszczenie sprawia, że stosunkowo łatwo jest ustalić naturę ruchu planet.
Ale jeśli odległości między oddziałującymi ciałami nie są bardzo duże w porównaniu z ich rozmiarami, wówczas nie można ich już uważać za punkty materialne. Na przykład ruch sztucznych satelitów, a nawet Księżyca w zauważalny sposób zależy od wielkości i kształtu Ziemi.
Rozważając zatem zjawiska, należy przede wszystkim określić, który uproszczony model może zastąpić złożone zjawisko, które faktycznie zachodzi.

Więcej na ten temat Uproszczony model zjawiska:

§ 30 ust. 2. UPROSZCZONY SYSTEM PODATKOWANIA, KSIĘGOWOŚCI I RAPORTU DLA MAŁYCH PRZEDSIĘBIORSTW
1.2.1 Uproszczona metoda analityczna obliczania wentylacji kabiny
Wiele zjawisk i procesów globalizmu uznawanych jest za dekadenckie, typologicznie bliskie zjawiskom upadku kulturowego
Metody upraszczania i skracania postępowania sądowego.
Uproszczenie administracji podatkowej dla osób fizycznych.
Załącznik nr 12. O prawie organizacji publicznych do zakładania przedsiębiorstw w uproszczonym systemie podatkowym

Modele obiektów i procesów. Klasyfikacja modeli. Modele informacyjne

1. Wprowadzenie pojęcia „model”

W swoich działaniach człowiek bardzo często posługuje się modelami, czyli tworzy obraz przedmiotu, zjawiska czy procesu, z którym ma do czynienia.

Model to nowy, uproszczony obiekt, który odzwierciedla istotne cechy rzeczywistego obiektu, procesu lub zjawiska.

Analiza modelu i jego obserwacja pozwalają zrozumieć istotę rzeczywiście istniejącego, bardziej złożonego obiektu, procesu, zjawiska, zwanego prototypem lub oryginałem.

Możesz się zastanawiać: dlaczego nie przestudiować samego oryginału, zamiast zbudować jego model?

Wymieńmy kilka powodów, dla których uciekają się do budowania modeli.

Wyjaśnienie: Poproś dzieci, aby podały przykłady tych oryginałów.

1. W czasie rzeczywistym oryginał może już nie istnieć lub może nie istnieć w rzeczywistości.

Przykłady: teoria wyginięcia dinozaurów, teoria śmierci Atlantydy, model „zimy nuklearnej”…

2. Oryginał może mieć wiele właściwości i zależności. Aby dogłębnie zbadać konkretną właściwość, czasami warto odrzucić mniej istotne właściwości, nie biorąc ich w ogóle pod uwagę.

Przykłady: mapa obszaru, modele organizmów żywych...

3. Oryginał jest albo bardzo duży, albo bardzo mały.

Przykłady; kula ziemska, model układu słonecznego, model atomu...

4. Proces jest bardzo szybki lub bardzo powolny.

Przykłady: model silnika spalinowego, modele geologiczne...

5. Zbadanie obiektu może doprowadzić do jego zniszczenia.

Przykłady: model samolotu lub samochodu...

Modelowanie to proces budowania modeli do badania i badania obiektów, procesów i zjawisk.

Co można modelować? Odpowiedzmy na to pytanie.

Wyjaśnienie: Kiedy będziesz uczyć tego pytania, poproś uczniów, aby podali własne przykłady.

Możesz modelować:

1. Przedmioty

Wymieńmy przykłady modeli obiektowych:

· kopie obiektów architektonicznych;

· kopie dzieł sztuki;

· pomoce wizualne;

Niekomputerowe

Model stworzony przy użyciu tradycyjnych narzędzi inżyniera, artysty, pisarza itp.

Rysunki, rysunki, wykresy, teksty tworzone ręcznie

3. Pojęcie „systemu”

Otaczający nas świat składa się z wielu różnych obiektów, z których każdy ma odmienne właściwości, a jednocześnie obiekty te oddziałują na siebie. Na przykład planety naszego Układu Słonecznego mają różne masy, rozmiary geometryczne itp. (różne właściwości) i zgodnie z prawem powszechnego ciążenia oddziałują ze Słońcem i między sobą. Atomy składają się z cząstek elementarnych, pierwiastki chemiczne składają się z atomów, planety składają się z pierwiastków chemicznych, Układ Słoneczny składa się z planet, a Układ Słoneczny jest częścią naszej Galaktyki. Możemy zatem stwierdzić, że prawie każdy obiekt składa się z innych obiektów, czyli jest systemem.

System to całość składająca się z połączonych ze sobą obiektów.

Przykłady systemów: osoba, komputer, dom, drzewo, książka, stół, nauka, szkoła itp.

Systemy to:

1. Materiał (osoba, komputer, drzewo, dom).

2. Niematerialne (język ludzki, matematyka)

3. Mieszany (system szkolny, gdyż obejmuje zarówno elementy materialne (budynki, wyposażenie, uczniowie, podręczniki), jak i elementy niematerialne (plan zajęć, tematyka zajęć, statut szkoły).

Ważną cechą systemu jest jego całościowe funkcjonowanie. Komputer działa normalnie pod warunkiem, że główne urządzenia w nim zawarte są sprawne. Jeśli usuniesz jeden z nich, komputer ulegnie awarii, to znaczy przestanie istnieć jako system.

Przykład 1

System „samolot” składa się z obiektów „skrzydła”, „ogon”, „silnik”, „kadłub” itp. Żaden z tych obiektów indywidualnie nie ma zdolności latania. Ale system „samolotowy” ma tę właściwość, że jeśli złożysz wszystkie te części w ściśle określony sposób, będą latać.

Części składowe systemu nazywane są elementami lub komponentami systemu. Każdy taki element może z kolei stanowić system. Wówczas w stosunku do systemu pierwotnego nazywa się go podsystemem, a system, którego elementem jest podsystem, uważa się go za nadsystem.

1. -podsystem w odniesieniu do systemu;

2. -podsystem w odniesieniu do systemu;

3. -podsystem w stosunku do 4;

4. -nadsystem w stosunku do 3.

Przykład 2

4. Analiza systemu

Aby opisać system, nie wystarczy wymienić jego elementy. Należy także wskazać, w jaki sposób te elementy są ze sobą powiązane. To obecność powiązań zamienia zbiór elementów w system.System to porządek i organizacja, a antysystem to chaos, zamęt, nieporządek.

Jeśli przedstawisz graficznie połączenia pomiędzy elementami systemu, otrzymasz jego strukturę. W strukturze można określić układ przestrzenny elementów (łańcuch, gwiazda, pierścień), ich zagnieżdżenie lub podporządkowanie (drzewo), kolejność chronologiczną (liniowa, rozgałęziona, cykliczna).

Opisując elementy systemu i wskazując ich powiązania, przeprowadziłeś analizę systemów.

Przykład 3

Analiza systemowa „Systemu liczbowego”.

Obiektami tworzącymi ten system są „pozycyjne systemy liczbowe” i „niepozycyjne systemy liczbowe”. Z kolei pozycyjne systemy liczbowe są również systemami i składają się z obiektów „binarny system liczbowy”, „trójrzędowy system liczbowy”, „czwartorzędowy system liczbowy” itp., „rzymski system liczbowy”, „egipski system liczbowy” itp. Oprócz określenia obiektów konieczne jest ustanowienie połączeń między nimi. Aby to zrobić, używamy struktury przypominającej drzewo. W wyniku analizy systemowej otrzymujemy następujący system:

5. Systematyzacja

Systematyzacja to proces przekształcania wielu obiektów w system. Systematyzacja ma ogromne znaczenie. W życiu codziennym każdy z nas zajmuje się systematyzacją – podziałem ubrań na zimowe i letnie, naczyń – na szklanki, talerze, garnki itp.

Usystematyzowanie wiedzy z różnych nauk jest nieocenione. Początek wielu nauk wiąże się z imieniem wielkiego starożytnego greckiego naukowca Arystotelesa, który żył w IV wieku. pne mi. Razem ze swoimi uczniami Arystoteles wykonał ogromną pracę, klasyfikując zgromadzoną wiedzę, dzieląc ją na kilka części i nadając każdej z nich własną nazwę. To wtedy narodziła się fizyka, biologia, ekonomia, logika i inne nauki. Wiedza matematyczna została sklasyfikowana przez Euklidesa w III wieku. pne mi. Istoty żywe zostały sklasyfikowane przez Carla Linneusza (1735). Klasyfikacja substancji chemicznych. Gwiaździste niebo zostało podzielone na konstelacje, a klasyfikacja ta różni się tym, że znaki, według których klasyfikowano gwiazdy, nie mają z nimi nic wspólnego.

Jakie zjawiska nie kryją się za słowem model:

· próbka demonstracyjna na stoisku targowym,

model mostu przez rzekę,

· dobrze znany wzór na siłę ciężkości P = tgH,

· teoria rozwoju społecznego,

· obliczenia skutków klimatycznych powstawania „dziur ozonowych”

Jak tak różne koncepcje można połączyć w jednym słowie?

Okazuje się, że cała różnorodność modeli ma coś wspólnego, a mianowicie model może stać się sztucznie abstrakcyjny lub materialny przedmiot, zjawisko, proces stworzony przez człowieka.

Analiza modelu i obserwacja go pozwala zrozumieć istotę Naprawdę istniejący bardziej złożony obiekt, proces lub zjawisko tzw prototyp, Lub oryginalny. Oznacza to, że możemy podać prostszą definicję zarówno modelu, jak i procesu modelowania.

Jedną z najważniejszych właściwości modelu jest jego adekwatność modelowany obiekt, proces lub zjawisko.

Adekwatność modelu ocenia się na podstawie dwóch parametrów:

1) Zgodność z praktyką. Jeśli stworzony model daje zadowalające rezultaty w rozwiązywaniu problemów życiowych, to mówi się, że model jest adekwatny do rozpatrywanego obiektu, procesu lub zjawiska. (Zadowalający oznacza zbliżony do tego, co może wystąpić w rzeczywistych procesach, dla rzeczywistych obiektów i zjawisk).

2) Zgodność z teorią. Model musi być spójny nie tylko z praktyką, ale także z teorią.

Sztuka budowania modeli Chodzi właśnie o to, aby bez nadmiernego komplikowania modelu uwzględnić wszystko, co w nim istotne i odrzucić to, co wtórne, osiągając adekwatność z obiektem pierwotnym.

Ponieważ model zawsze odzwierciedla tylko część nieskończonej różnorodności informacji o obiekcie, procesie czy zjawisku, obszar adekwatności (stosowalności) modelu jest zawsze ograniczony, chociaż może być bardzo szeroki.

Każdy model ma ograniczony obszar adekwatności, a poza tym obszarem przestaje w sposób zadowalający odzwierciedlać właściwości modelowanego obiektu.

Dlatego dopuszczalne jest zastosowanie modelu do rozwiązania konkretnego problemu tylko wtedy, gdy nie zostały przekroczone granice obszaru adekwatności.

Jak sprawdzić, czy wybrany model ma zastosowanie?

Przede wszystkim należy upewnić się, że w modelu występują wszystkie czynniki istotne dla danego zadania. Następnie należy sprawdzić, czy w danych wyjściowych problemu wartości parametrów opisujących działanie czynników nie wykraczają poza granice adekwatności modelu.

Modelowanie to konstruowanie i wykorzystywanie modeli do badania i badania obiektów, procesów i zjawisk.

Może pojawić się pytanie, dlaczego nie zbadać samego oryginału, po co stworzyć jego model?

Po pierwsze, w czasie rzeczywistym oryginał (prototyp) może już nie istnieć lub w rzeczywistości nie istnieje. W modelingu czas nie jest przeszkodą. Na podstawie znanych faktów, stosując metodę hipotez i analogii, można skonstruować model wydarzeń z odległej przeszłości.

Tak narodziły się np. teorie o wyginięciu dinozaurów czy śmierci Atlantydy. W ten sam sposób możesz spojrzeć w przyszłość. W ten sposób fizycy zbudowali teoretyczny model „zimy nuklearnej”, która rozpocznie się na naszej planecie w przypadku wojny nuklearnej. Ten model jest ostrzeżeniem dla ludzkości.

Po drugie, oryginał może mieć wiele właściwości i zależności. Aby dogłębnie przestudiować konkretną właściwość, która nas interesuje, czasami warto porzucić mniej istotne, nie biorąc ich w ogóle pod uwagę.

Cele modelowania:

· Badanie, jak zbudowany jest obiekt (jak przebiega proces, zachodzi zjawisko), jaka jest jego struktura, jakie są jego właściwości, prawa rozwoju i funkcjonowania, jakie jest jego oddziaływanie ze światem zewnętrznym (model pojęciowy).

· Określenie najlepszych sposobów zarządzania obiektem lub procesem (model zarządzania).

· Prognozowanie bezpośrednich i pośrednich skutków funkcjonowania lub rozwoju obiektu, procesu lub zjawiska (modele predykcyjne).

· Organizacja procesu uczenia się i samokształcenia.

Co się stanie gdy? Jak to zrobić?

Co można modelować? Może to być przedmiot, zjawisko lub proces. Istnieją modele obiektów, zjawisk, procesów.

1. Modele obiektów może być:

· pomniejszone kopie obiektów architektonicznych lub dzieł sztuki, a także pomoce wizualne w działach itp.;

· model może odzwierciedlać coś, co naprawdę istnieje, np. atom wodoru, układ słoneczny, strukturę władzy parlamentarnej w kraju, wyładowanie atmosferyczne;

· ale często model rozumiany jest jako abstrakcyjne uogólnienie rzeczywistych obiektów;

Modelka prezentująca ubrania nie przedstawia prawdziwej osoby z jej cechami osobistymi i wadami, ale pewien uogólniony idealny wizerunek, standard.

2. Badanie zjawisk naturalnych, zapobieganie katastrofom, wykorzystywanie sił przyrody dla dobra ludzkości, modele zjawisk.

Akademik Georg Richmann, współpracownik i przyjaciel wielkiego Łomonosowa, na początku XVIII wieku modelował siły magnetyczne i elektryczne, aby je zbadać i znaleźć dla nich dalsze zastosowanie.

Kiedy mówimy o zjawiskach naturalnych, często nie mamy na myśli konkretnego zdarzenia naturalnego (spływ błota lub trzęsienie ziemi), ale pewne jego uogólnienie.

W tych przykładach prototypem modelu jest cała klasa obiektów lub zjawisk o wspólnych właściwościach. Modele obiektów lub zjawisk odzwierciedlają właściwości oryginału - jego charakterystykę, parametry.

Możesz także tworzyć modele procesów, czyli modelowania działań na obiektach materialnych: postępu, kolejnych zmian stanów, etapów rozwoju jednego obiektu lub ich układu.

Przykłady tego są dobrze znane: są to modele procesów gospodarczych lub środowiskowych, rozwoju Wszechświata lub społeczeństwa itp.

Każde działanie człowieka, czy to rozwiązanie konkretnego problemu codziennego życia, czy wykonanie jakiejkolwiek pracy, poprzedzone jest pojawieniem się w jego świadomości modele przyszłych zachowań (jest to model procesu) .

Niezależnie od tego, czy masz zamiar rozwiązać problem, zbudować dom, przejść przez ulicę czy wybrać się na wędrówkę, z pewnością najpierw wyobrażasz sobie to wszystko w swojej głowie. Na tym polega główna różnica między myślącą osobą a wszystkimi innymi żywymi istotami na ziemi.

Model może mieć charakter wizualny, graficzny - pisemny plan, szkic, rysunek lub diagram. Niemal zawsze taki model pojawia się w naszej głowie jeszcze przed pojawieniem się prototypu (oryginału), który reprezentuje.

Dla tego samego obiektu(proces, zjawisko) można tworzyć niezliczoną ilość wiele modeli. Od czego to zależy? Przede wszystkim, o rodzaju modelu decyduje założony cel badania. Podczas tworzenia modelu ważną rolę odgrywają środki i metody gromadzenia informacji o prototypie.

Spójrzmy na przykład. Załóżmy, że wkrótce wybierasz się na wycieczkę do innego miasta. Jesteś osobą dokładną i dlatego korzystając z różnych źródeł najpierw zapoznajesz się z jego zabytkami i tworzysz własny model tego miasta. Twoim celem jest poznanie innego środowiska (miasta). Po wycieczce wcześniej skompilowany model może zostać znacznie zmieniony, ponieważ otrzymałeś dodatkowe informacje. Model tego miasta dla jego głównego architekta będzie znacznie różnił się od Twojego, ponieważ przyświeca mu inny cel - przebudowa i budowa budynków.

Model tego miasta dla jego mieszkańców także będzie inny niż wszystkie dotychczasowe, gdyż jego celem jest zapewnienie normalnego życia.

Można to powiedzieć bez przesady cała edukacja polega na badaniu pewnych modeli, a także technik ich stosowania.

Na przykład na kursie fizyki rozważa się wiele różnych wzorów wyrażających zależności między wielkościami fizycznymi. Wzory te to nic innego jak modele matematyczne badanych obiektów, procesów czy zjawisk.