Kas ir modelēšana datorzinātnēs? Modelēšanas veidi un stadijas

Šajā rakstā mēs iesakām sīkāk apspriest datorzinātņu modelēšanas tēmu. Šī sadaļa ir ļoti nozīmīga nākotnes speciālistu apmācībā informācijas tehnoloģiju jomā.

Lai atrisinātu jebkuru problēmu (rūpniecisko vai zinātnisko), datorzinātne izmanto šādu ķēdi:

Ir vērts pievērst īpašu uzmanību jēdzienam"Modelis". Bez šīs saites klātbūtnes problēmas risinājums nebūs iespējams. Kāpēc modelis tiek lietots un ko nozīmē šis termins? Par to mēs runāsim nākamajā sadaļā.

Modelis

Modelēšana datorzinātnē ir apkopojumsjebkuras reālās dzīves objekta attēls, kas atspoguļo visas būtiskās īpašības un īpašības. Problēmas risinājuma modelis ir nepieciešams, jo to faktiski izmanto risinājuma procesā.

Datorzinātņu skolas gaitā modelēšanas tēma sāk studēt 6. klajā. Sākumā bērniem ir jāievieš modeļa jēdziens. Kas tas ir?

• Objekta vienkāršotā līdzība;
• Reāla objekta samazināta kopija;
• Parādības vai procesa shēma;
• Fenomena vai procesa attēls;
• Fenomena vai procesa apraksts;
• Objekta fiziskais analogs;
• Informācijas partneris;
• Aizstājējs objekts, kas atspoguļo nekustamā objekta īpašības un tā tālāk.

Modelis ir ļoti plašs jēdziens, jo tas jau ir skaidrots no iepriekš minētā. Ir svarīgi atzīmēt, ka visi modeļi parasti tiek iedalīti grupās:

• materiāls;
• ideāls.

Zem materiāla modeļa saprotiet priekšmetu, pamatojoties uz reālu objektu. Tas var būt jebkurš ķermenis vai process. Šī grupa ir sadalīta divos veidos:

• fiziska;
• analogais.

Šāda klasifikācija ir nosacīta, jo ir ļoti grūti noteikt skaidru robežu starp šīm divām pasugām.

Ideāls modelis ir vēl grūtāk raksturot. Viņa ir saistīta ar:

• domāšana;
• ar iztēli;
• uztvere

Tas var ietvert mākslas darbus (teātris, glezniecība, literatūra utt.).

Simulācijas mērķi

Modelēšana datorzinātnēs ir ļoti svarīgs posms, jo tam ir daudz mērķu. Tagad mēs piedāvājam tos apmierināt.

Pirmkārt, modelēšana palīdz zinātpasauli ap mums. No neatminamiem laikiem cilvēki uzkrāja savas zināšanas un nodeva tālāk saviem pēcnācējiem. Tādējādi parādījās mūsu planētas (globusa) modelis.

Iepriekšējos gadsimtos tika veikta neesošu objektu modelēšana, kas tagad ir stingri nostiprinājušies mūsu dzīvē (lietussargs, dzirnavas utt.). Pašlaik mozhelirovanie mērķis:

• jebkura procesa ietekmes noteikšana (palielinot ķīmisko atkritumu pārvietošanas vai apglabāšanas izmaksas zem zemes);
• nodrošinot lēmumu efektivitāti.

Modelēšanas uzdevumi

Mēs pieminējām rakstā, kas ir modelēšana datorzinātnēs. Šajā procesā ir daži uzdevumi, kurus mēs šajā sadaļā apspriedīsim.

Kāds ir modelēšanas uzdevums? Pieņemsim, ka mums ir problēma, lai to atrisinātu, mums jāatrisina vairākas problēmas. Tas ir uzdevums ir problēma, kas jārisina. Ir svarīgi atzīmēt, ka visus uzdevumus var iedalīt divās lielās grupās.

Verbālais modelis

Kādas ir modelēšanas metodes? Datorzinātne izmanto tikai divas metodes - informatīvo un matemātisko. Bet ir svarīgi pieminēt cita veida modeli - verbālo. Par viņu tagad mēs runājam nedaudz vairāk.

Verbālais modelis ir kategorizēts kā ideāls vai abstrakts. Šis apraksts ar burtiem, vārdiem, teikumiem. Šie modeļi ietver:

• protokols;
• satiksmes noteikumi;
• informācija izglītības literatūrā;
• fiction;
• mutisku vai rakstisku aprakstu par jebkuru tēmu, procesu vai parādību.

Matemātiskais modelis

Kādus citus modeļu modeļus studē datorzinātnēs? Informācijas modelēšanu un matemātisko (algoritmisko) var sadalīt. Lai gan, kā minēts iepriekš, robežas starp verbālo, matemātisko un informācijas modeļiem ir ļoti nosacīti.

Vienkārši sakot, matemātikaModelis apraksta jebkuru situāciju no matemātiskā viedokļa. Neuztraucoties par sevi, mēs veicam ikdienas matemātisko modelēšanu. Piemēram: māte sūta savu bērnu maizei un pienam. Viņa zina, cik daudz šie produkti maksā veikalā, kas atrodas netālu no mājas. Tagad jums ir jāuzskaita, cik daudz naudas, lai dotu bērnam. Pieņemsim, ka piens izmaksā 75 rubļus un 50 kapeikas, un maize maksā 30 rubļus 20 kapeikas. Viss pirkums maksās 105 rubļus, 70 kapeikas (75,5 + 30,2). Šis ir piemērs matemātiskajam modelim.

Informācijas modelis

Tagad parunāsim par cita veida modeli,studējis datorzinātņu skolas kursā. Datoru modelēšana, kas jāapgūst katram nākamajam IT speciālistam, ietver informācijas modeļa ieviešanas procesu, izmantojot datora rīkus. Bet kāds ir šis informācijas modelis?

Tas ir informācijas saraksts par jebkuru objektu. Ko raksturo šis modelis un kāda noderīga informācija ir:

• simulētā objekta īpašības;
• viņa stāvoklis;
• saziņa ar ārpasauli;
• attiecības ar ārējiem objektiem.

Ko var izmantot kā informācijas modeli:

• vārdiskais apraksts;
• teksts;
• zīmējums;
• galds;
• shēma;
• zīmējums;
• formula un tā tālāk.

Informācijas modeļa atšķirīgā iezīmeir tas, ka to nevar pieskarties, pagatavot un tā tālāk. Tas nav būtisks iemiesojums, kas parādīts informācijas veidā.

Sistēmas pieeja modeļu radīšanai

Kāda skolu mācību programma tiek pētītamodelēšana? Datorzinātnes 9. pakāpe iepazīstina studentus ar šo tēmu sīkāk. Šajā klasē bērns uzzina par sistēmu modelēšanas pieeju. Mēs piedāvājam to nedaudz vairāk runāt.

Sāksim ar jēdzienu "sistēma". Šī ir savstarpēji saistītu elementu grupa, kas strādā kopā, lai veiktu uzdevumu. Lai izveidotu modeli, tie bieži izmanto sistemātisku pieeju, jo objekts tiek uzskatīts par sistēmu, kas darbojas noteiktā vidē. Ja tiek modelēts komplekss objekts, sistēma parasti tiek sadalīta mazākās daļās - apakšsistēmās.

Lietošanas mērķis

Tagad mēs apskatām modelēšanas mērķi(datorzinātņu 11 klase). Agrāk tika teikts, ka visi modeļi ir sadalīti atsevišķos veidos un klasēs, bet robežas starp tām ir nosacītas. Pastāv vairākas pazīmes, ar kurām parasti ir klasificējami modeļi: mērķis, zināšanu joma, laika faktors, pārstāvības veids.

Attiecībā uz mērķiem ir ierasts atšķirt šādus veidus:

• apmācība;
• pieredze;
• imitācija;
• spēle;
• zinātniski un tehniski.

Pirmajā kategorijā ietilpst mācību materiāli. Uz otro, samazinātu vai palielinātu reālu objektu kopijas (konstrukcijas modelis, gaisa spārns utt.). Simulācijas modelis ļauj prognozēt notikuma rezultātu. Simulāciju bieži izmanto medicīnā un sociālajā sfērā. Piemēram, modelis palīdz saprast, kā cilvēki reaģēs uz šo vai šo reformu? Pirms jūs nopietni darāt personu orgānu pārstādīšanai, tika veikti daudzi eksperimenti. Citiem vārdiem sakot, simulācijas modelis ļauj jums atrisināt problēmu ar "izmēģinājumu un kļūdu". Spēļu modelis ir sava veida ekonomiska, biznesa vai kara spēle. Ar šo modeli jūs varat prognozēt objekta uzvedību dažādās situācijās. Zinātniskais un tehniskais modelis tiek izmantots, lai izpētītu jebkuru procesu vai fenomenu (ierīce, kas simulē zibens izlādi, Saules sistēmas planētu kustības modeli utt.).

Zināšanu joma

Kādā klasē skolēnus iepazīstinamodelējot? Informātika 9 klase ir vērsta uz to, lai sagatavotu savus studentus eksāmeniem uzņemšanai augstskolās. Tā kā ir jautājumi par modelēšanu USE un GIA biļetēs, tagad mums ir nepieciešams apsvērt šo tēmu cik vien iespējams. Un tā, kā klasifikācija pēc zināšanu jomas? Pamatojoties uz to, ir šādi veidi:

• bioloģiski (piemēram, mākslīgi radītas dzīvnieku slimības, ģenētiski traucējumi, ļaundabīgi audzēji);
• ekonomisks (uzņēmuma uzvedības modelis, tirgus cenu veidošanās modelis utt.);
• vēsturisks (ģimenes koks, vēsturisko notikumu modeļi, romiešu armijas modelis uc);
• socioloģiskais (personiskās intereses modelis, baņķieru uzvedība, pielāgojoties jaunajiem ekonomiskajiem apstākļiem) utt.

Laika faktors

Saskaņā ar šo raksturlielumu tiek izšķirti divu veidu modeļi:

• dinamisks;
• statisks.

Jau, vērtējot ar vienu vārdu, tas nav grūtiuzminēt, ka pirmais veids atspoguļo objekta darbību, attīstību un maiņu laikā. Gluži pretēji, statiskais spēj aprakstīt objektu noteiktā laikā. Šo veidu dažkārt sauc par strukturālu, jo modelis atspoguļo objekta struktūru un parametrus, tas nozīmē, ka tas sniedz informāciju par to.

Dinamiskā modeļa piemēri ir šādi:

• formulu kopums, kas atspoguļo Saules sistēmas planētu kustību;
• gaisa temperatūras izmaiņu diagramma;
• video par vulkāna izvirdumu utt.

Statistikas modeļa piemēri ir šādi:

• planētu saraksts Saules sistēmā;
• teritorijas karte un tā tālāk.

Prezentācijas metode

Vispirms ir svarīgi teikt, ka visi modeļiir veidlapa un forma, tie vienmēr ir izgatavoti no kaut kā, kaut kādā veidā prezentēti vai aprakstīti. Saskaņā ar šo funkciju modeļi tiek klasificēti šādi:

• materiāls;
• nemateriāls.

Pirmais veids ietver materiālu kopijas.esošie objekti. Viņi var pieskarties, smaržot un tā tālāk. Tie atspoguļo ārējās vai iekšējās īpašības, objekta darbības. Kādi ir būtiskie modeļi? Tie tiek izmantoti eksperimentālajai zināšanu metodei (eksperimenta metode).

Mēs jau esam pievērsušies nemateriāliem modeļiem.agrāk. Viņi izmanto teorētisko zināšanu metodi. Šādus modeļus sauc par ideāliem vai abstraktiem. Šī kategorija ir sadalīta vairākās pasugās: iedomātu modeļu un informatīvā.

Informācijas modeļi sniedz dažādu sarakstuinformācija par objektu. Galdi, attēli, vārdu apraksti, diagrammas utt. Var darboties kā informācijas modelis. Kāpēc šis modelis tiek saukts par nemateriālu? Lieta ir tāda, ka to nevar pieskarties, jo tam nav materiāla iemiesojuma. Starp informācijas modeļiem atšķirt zīmi un vizuālo.

Iedomāts modelis ir viens no modelēšanas posmiem. Tas ir radošs process, kas notiek cilvēka iztēlē, kas ir pirms materiālā objekta radīšanas.

Modelēšanas posmi

9. tēma datorzinātnēs "Modelēšana unformalizācija "ir liela nozīme. To ir nepieciešams mācīties. 9.-11. Klasē skolotājam ir pienākums iepazīstināt studentus ar modeļu izveides posmiem. To mēs tagad darām. Tātad, ir šādi modelēšanas posmi:

• būtisks problēmas izklāsts;
• problēmas matemātiskā formulēšana;
• izstrāde, izmantojot datoru;
• modeļa darbība;
• iegūt rezultātu.

Ir svarīgi atzīmēt, ka, pētot visu, kasmūs ieskauj, izmanto modelēšanas, formalizācijas procesus. Datorzinātne ir priekšmets, kas veltīts mūsdienu mācību un problēmu risināšanas metodēm. Tādējādi tiek uzsvērti modeļi, kurus var īstenot, izmantojot datoru. Īpaša uzmanība šajā tēmā jāpievērš tam, lai izstrādātu risinājumu algoritmu, izmantojot elektroniskos datorus.

Savienojumi starp objektiem

Tagad parunāsim mazliet par attiecībām starp objektiem. Kopumā ir trīs veidi:

• viens pret vienu (šis savienojums ir apzīmēts ar vienvirziena bultiņu vienā virzienā vai otru);
• viens pret daudziem (vairākas saites tiek norādītas ar dubultu bultiņu);
• daudziem daudziem (šādu saiti norāda dubultā bulta).

Ir svarīgi atzīmēt, ka attiecības var būt nosacītas un beznosacījuma. Beznosacījumu savienojums nozīmē katra objekta izmantošanu. Ar nosacījumu tiek iesaistīti tikai atsevišķi elementi.