Informaatikatund "Mudelite arendamise ja uurimise peamised etapid arvutis"
Tunni eesmärk: ühist korraldada õppetegevusedõpilaste uurimisoskuste kujundamiseks ja arendamiseks; luua tingimused modelleerimistehnoloogia arendamiseks.
Peab teadma: mudelite arendamise ja uurimise põhietapid arvutis.
Peaks suutma: ehitada vastavalt eesmärgile objekti või protsessi mudel.
Tööplaan
Organ.moment
Taatlustöö 2. lisa (test)
Uue teema selgitus. (esitlus +oms)
Arvuti kasutamine erinevate objektide ja süsteemide infomudelite uurimiseks võimaldab uurida nende muutusi sõltuvalt teatud parameetrite väärtusest. Mudelite väljatöötamise protsessi ja nende uurimist arvutis võib jagada mitmeks põhietapiks.
Objekti või protsessi uurimise esimeses etapis ehitatakse see tavaliselt üles kirjeldav teabemudel . Selline mudel toob esile uuringu eesmärkide seisukohalt olulised objekti parameetrid ning jätab tähelepanuta ebaolulised parameetrid.
Teine etapp loob formaliseeritud mudel, ehk kirjeldav infomudel on kirjutatud mingit formaalset keelt kasutades. Sellises mudelis fikseeritakse valemite, võrrandite, võrratuste jms abil formaalsed seosed objektide omaduste alg- ja lõppväärtuste vahel ning seatakse ka piiranguid. lubatud väärtused need omadused.
Siiski pole kaugeltki alati võimalik leida valemeid, mis väljendavad selgelt soovitud suurusi algandmetena. Sellistel juhtudel kasutatakse etteantud täpsusega tulemuste saamiseks ligikaudseid matemaatilisi meetodeid.
Kolmandas etapis on vaja formaliseeritud teabemudel ümber kujundada arvuti mudel , ehk väljendada seda arvutile arusaadavas keeles. Arvutimudeli koostamiseks on kaks põhimõtteliselt erinevat viisi:
1) ülesande lahendamise algoritmi koostamine ja selle kodeerimine ühes programmeerimiskeeles;
2) arvutimudeli ehitamine ühe rakenduse abil (tabelid, DBMS jne).
Arvutimudeli loomise protsessis on kasulik välja töötada mugav graafiline liides, mis võimaldab visualiseerida formaalset mudelit, samuti rakendada mudeli uurimise etapis interaktiivset dialoogi inimese ja arvuti vahel.
Uuringu neljas etapp teabemudel on läbi viia arvutikatse. Kui arvutimudel on mõnes programmeerimiskeeles programmina olemas, tuleb see käivitada ja saada tulemused.
Kui arvutimudelit uuritakse rakenduses, näiteks arvutustabelid, saate andmeid sortida või otsida, diagrammi või graafiku koostada ja nii edasi.
Viies etapp koosneb saadud tulemuste analüüs ja uuritud mudeli korrigeerimine. Kui infomudeli uurimisel saadud tulemused erinevad reaalobjektide mõõdetud parameetritest, võib järeldada, et mudeli ehitamise eelmistes etappides tehti vigu või ebatäpsusi. Näiteks kirjeldava kvalitatiivse mudeli koostamisel võivad objektide olulised omadused olla valesti valitud, valemitesse vormistamise käigus vigu teha jne. Nendel juhtudel on vaja mudelit korrigeerida ning mudelit saab mitu korda täpsustada, kuni tulemuste analüüs näitab nende vastavust uuritavale objektile.
Küsimused järelemõtlemiseks
1. Millistel juhtudel võib mudeli ehitamise ja uurimise üksikuid etappe ära jätta? Too näiteid mudelite loomisest õppeprotsessis.
4. Kehaline kasvatus. minut
5. Praktiline töö (jaotusmaterjal)
Tänases õppetükis soovitan teil koostada antud geomeetriliste omadustega objektimudeli arvutimudel.
Tunni kokkuvõte
"Laboritöö simulatsioon"
“Modelleerimine graafilise redaktori keskkonnas”
Sihtmärk: kinnistada õpilaste töid pildifragmendiga (kopeerida, kleepida, pöörata, kustutada).
1. harjutus. Etteantud küljega võrdkülgse kolmnurga konstrueerimine
See algoritm soovitas Eukleides 4. sajandil eKr. e.
Koostage joonisel näidatud algoritmi järgi kolmnurk ja tõestage seda.
Joonis 1
2. ülesanne. Geomeetriliste kompositsioonide loomine valmis mosaiikvormidest.
Joonisel on ornamentide näidised ja elementaarfiguurid, millest see on valmistatud.Modelleeri see ornament vastavalt mudelile.
Joonis 2
Joonis 3
Ülesanded jaoks iseseisev töö
3. ülesanne. Avage fail joonistus4.jpg, kasutage mustri koostamiseks tehteid fragmentidega ja värvige see vastavalt oma soovile. Ärge unustage faili salvestada!
"Õppetund 59"
Õppetund 59
Vaatleme mudeli ehitamise ja uurimise protsessi horisondi suhtes nurga all paisatud keha liikumise konkreetsel näitel.
Projekt "Palli viskamine mänguväljakule"
Treeningutel kasutavad tennisistid palliviskemasinaid. Masinale on vaja paika panna programm, mille järgi pall väljakule lööb. Selleks tuleb määrata vajalik palliviske kiirus ja nurk.
joonistus õpikust lk 155
Probleemi olukorrast järeldub:
pall on Maaga võrreldes väike, seega võib seda pidada materiaalseks punktiks;
kuuli kõrguse muutus on väike, seetõttu võib vabalangemise kiirendust pidada konstantseks väärtuseks (g = 9,8), liikumist piki Y-telge ühtlaselt kiirendatuks;
viskekiirus on väike, seega võib õhutakistuse tähelepanuta jätta, liikumist piki X-telge võib pidada ühtlaseks.
Mudeli vormistamiseks kasutame füüsikast tuntud valemeid
x=v0*cos a* t,
y=v0*sin a*t - (g*t^2)/2
Teisest valemist väljendame aega t, eeldades, et y = 0, kuna pall kukub maapinnale:
v0*sin a*t - (g*t^2)/2=0;
t*(v0*sin a-(g*t)/2)=0;
t=0 või v0*sin a- (g*t)/2=0,
see tähendab, et pall on Maa pinnal kaks korda – liikumise alguses ja lõpus.
Oleme huvitatud teisest juhtumist, seega saame
t= (2*v0*sin a)/g
Asendades leitud t x arvutamise valemis, saame:
x=(v0*cos a*2*v0*sina)/g=(v0^2*sin2a)/g
Olgu sait asuda kaugusel s ja olla pikkusega l. Siis toimub tabamus, kui ss + l, siis lend
Lahendame probleemiarvutustabelites
Tähistame tabeli veerge
Lisame valemid
Nagu näete, kuvatakse tulemus teksti kujul. Saate joonistada palli liikumise. Kuidas seda teha, mõelge ise.
Lahendame probleemi objektorienteeritud programmeerimiskeskkonnas Gambas
ekraanipilt GUI
Algandmete sisestamiseks: algkiirus v0, palliviskenurk a, ala pikkus l ja selle kaugus s - paneme 4 numbrilist ValueBox-i. Muutuja x kuvamiseks - teine numbriline ValueBox. Tulemuse kuvamiseks: Puudujääk, ületamine, tabamus- asetage vormile kiri Label. Allkirjastame iga numbrikasti, kuvades nende kõrval sildi ja muutes parameetri Tekst väärtuseks Algkiirus, viskenurk, väljaku kaugus, väljaku pikkus vastavalt. Programmi käivitamiseks vajame nuppu Button, millele kirjutame Alusta.
Loome sündmuse Button1_Click nupul topeltklõpsuga.
Programmi kood
Avalik alamnupp1_Klikki
"Me deklareerime muutujad g ja pi konstantidena ja ülejäänud kümnendkohtadena
Const g Asingle = 9,81
Const pi Asingle = 3,14
Dim v0, a,s,l,x Üksik
„Kasutaja sisestatud muutujate väärtuse lugemine numbriakendest
v0=Väärtuskast1.Väärtus
a=Väärtuskast2.Väärtus
s=Väärtuskast3.Väärtus
l=Väärtuskast4.Väärtus
"Arvutage x väärtus ja kuvage see numbriaknas
x=v0^2*Math.Sin(2*a*pi/180)/g
ValueBox5.Value=x
"Itereerige x väärtuste valikuid ja kuvage viske tulemus
Label1.Text=" Alamärk"
Silt1.Tekst=" Lend"
Silt1.Tekst=" tabamus"
Kodutöö
Lugege punkti 5.4. Vastake suuliselt testi küsimused.
Täitke lahendus arvutustabelites palli liikumise graafikuga
Vaadake esitluse sisu
"Prez"
ma lavastan. Probleemi sõnastamine
1. Ülesande kirjeldus (tavakeeles, kõige üldisemate fraasidega)
2. Modelleerimise eesmärk (sõltub valitud eesmärgist, milliseid uuritava objekti omadusi peetakse oluliseks, millised kõrvale jäetakse).
"Mis saab siis, kui?.." - objektile avalduva löögi tagajärgede väljaselgitamine ja õige otsuse tegemine.
"kuidas seda teha?..." - määratud omadustega objektide loomine.
3. Ülesande vormistamine (formalism – range kord).
Vormistamine toimub selgitavatele küsimustele vastuste otsimise vormis üldkirjeldusülesandeid.
II etapp. Mudeli väljatöötamine
1. Infomudel
Infomudeli moodustamisel kõige olulisemate andmete valiku ja selle keerukuse määrab modelleerimise eesmärk.
Teksti infomudel…
2. Arvutimudel (tarkvarakeskkonna abil realiseeritud mudel)
Näited: trükkimine, auto liikumine, mööbli paigutus…
III etapp. arvutikatse
1. Katseplaan (peab selgelt kajastama mudeliga töötamise järjekorda)
Testimine on mudeli ehitamise õigsuse kontrollimise protsess.
Test on lähteandmete kogum, mis võimaldab kindlaks teha mudeli ehitamise õigsuse.
2. Uurimistöö läbiviimine
Kui konstrueeritud mudeli õigsus on kindel, võite jätkata uuringuga.
IV etapp. Simulatsiooni tulemuste analüüs
See etapp on otsustav – kas jätkate õppimist või lõpetate.
Kui tulemused ei vasta ülesande eesmärkidele, tähendab see, et eelmistes etappides tehti vigu.
Kui sellised vead avastatakse, tuleb mudelit parandada, st naasta ühte eelmistest etappidest.
Protsessi korratakse seni, kuni katse tulemused vastavad simulatsiooni eesmärkidele.
"Mudelid ja simulatsioon" - Modelleerimise peamised etapid. Ennusta etteantud meetodite rakendamise otseseid ja kaudseid tagajärgi. Objekt – (objeectum – subjekt ladina keelest objicio – viskan edasi) – arutluse objekt. Modelleerimise eesmärgid määrab probleemi püstitus: Verbaalne mudel - teabemudel mentaalses või vestlusvormis.
"Matemaatiline modelleerimine" - 9. Mudeli korrigeerimine. Algoritm. (Matemaatika lisapeatükid). 4. Uuritava objekti füüsikalise mudeli konstrueerimine. Matemaatika modelleerimine. Lagunemine. Test. Matemaatiline mudel. Andmete kogumine. 7. Algoritmi rakendamine programmi kujul. Parandus. Reaalne olukord. Sisu matt. modelleerimine.
"Arvutiteabe modelleerimine" - mudelid. Dünaamiline. teabemudelid. Matemaatilise valemi võrrand. sõnapadi. arvuti mudel. Tabelikujuline ajakava korrutustabel. värvida. Sõnaline (verbaalne) Laululugu Luuletus. Kõiki infomudeleid saab luua arvuti abil. Keemia – keemilised nähtused.
"Arvutimodelleerimine" - Magistri- ja kandidaaditöö "Interferogrammide arvutimodelleerimise ja töötlemise meetodite uurimine ja arendamine" raames välja töötatud programmi näide. 200400.68.06 Arvutioptika. Näide magistritöö "Värvipildi moodustamise arvutisimulatsioon maatriks-CCD vastuvõtjatel" raames välja töötatud programmist.
"Info modelleerimine arvutis" - 2x+3y>=0. Sai võimalikuks teha keerulisi arvutusi matemaatilised mudelid mõistliku aja jooksul. Modelleerimise eesmärk: määratletud omadustega objektide loomine. Objekti omaduste uurimine. Modelleerimise 3 etapp. Infomodelleerimine arvutis. Simulatsiooni modelleerimine. Info modelleerimine.
"Matemaatiline modelleerimine" - 7. 2. 6. 1. Kursuse eesmärgid ja sisu. Matemaatiline modelleerimine ja disain. 2. Õppetöö metoodika. Plaan. 4. Svetlov Nikolai Mihhailovitš E-post [e-postiga kaitstud] http://svetlov.timacad.ru. Kirjandus. 3. France J., Thornley J.
Teemas on kokku 18 ettekannet
slaid 2
Probleemi avaldus: Probleemi kirjeldus; Simulatsiooni eesmärk; Objektianalüüs Infomudeli väljatöötamine Arvutimudeli väljatöötamine Mudeli uurimine Tulemuste analüüsimine Kas tulemused vastavad eesmärgile? Järeldused Jah Ei
slaid 3
slaid 4
II etapp. Infomudeli väljatöötamine
Kirjeldav infomudel Formaliseeritud infomudel Kirjeldatakse koostisobjektide ja süsteemi kui terviku omadusi, olekuid ja tegevusi Formaliseerimine on formaalsete keelte abil infomudelite ehitamise protsess See tähendab, et luuakse märgimudelid Matemaatiline mudel (valemid) Tabelid Diagrammid Joonised Plokkskeemid
slaid 5
III etapp. Arvutimudeli väljatöötamine: Modelleerimisvahendite valimine Mudeli loomine Mudeli testimine
Arvutimudel on tarkvarakeskkonna abil realiseeritav mudel: Graafilised redaktorid Tekstiredaktorid Programmeerimiskeskkonnad Arvutustabelid Matemaatilised paketid HTML-redaktorid DBMS Muu Mudeli koostamise algoritm ja selle esitusviis sõltuvad tarkvarakeskkonna valikust
slaid 6
Arvutimudeli realiseerimine toimub vastavalt valitud mudeli seadustele Mudelit testitakse või silutakse arvutis Testimine on mudeli õigsuse kontrollimise protsess. Valitakse mitu algväärtuste varianti ja eeldatav tulemus arvutatakse ette. Test - algandmete kogum, mille tulemus on eelnevalt teada Programmi silumine - programmi tõlkimine ja õige töö kontrollimine tarkvarakeskkond
Slaid 7
IV etapp. Mudeli uurimine: katseseeria läbiviimine Tulemuste kogumine
Katse on katse, mis viiakse läbi objekti või mudeliga. See seisneb teatud toimingute tegemises, et teha kindlaks, kuidas eksperimentaalne proov neile toimingutele reageerib.
Slaid 8
V etapp. Simulatsiooni tulemuste analüüs
Otsustav etapp: "Kas jätkata uurimist või lõpetada?" Kui tulemused ei vasta ülesande eesmärkidele, tähendab see, et eelmistes etappides tehti vigu. See võib olla: valesti valitud objekti olulised omadused; vead valemites; modelleerimiskeskkond ebaõnnestus, tehnoloogiliste meetodite rikkumine mudeli ehitamisel. Kui avastatakse vigu, tuleb mudelit parandada, naasta ühte eelmistest etappidest ja korrata protsessi, kuni katse tulemused vastavad modelleerimise eesmärkidele.
Vaadake kõiki slaide
MUDELI KONTSEPTSIOON
Igal objektil on suur hulk erinevaid omadusi. Selle protsessi käigus
mudelhoone, peamine, kõige olulisem
käimasolevad kinnisvarauuringud.
Erinevad teadused uurivad objekte ja protsesse erinevate vaatenurkade alt ning
ehitavad erinevad tüübid mudelid.
Mudel on mõned uus objekt, mis peegeldab olulist
uuritava objekti, nähtuse või protsessi tunnused.
Ühel ja samal objektil võib olla palju mudeleid ja erinevaid objekte
saab kirjeldada ühe mudeliga.
Ükski mudel ei saa asendada objekti ennast. Aga konkreetse lahendamisel
ülesanded, kui oleme huvitatud uuritava objekti teatud omadustest,
mudel osutub kasulikuks ja mõnikord ka ainsaks tööriistaks
uurimine.
kasutusala järgi:
Treeningmudelid – kasutatakse koolitusel;
Kogenud – need on vähendatud või suurendatud koopiad projitseeritud
objektiks. Kasutatakse selle tuleviku uurimiseks ja ennustamiseks
omadused
Teaduslik ja tehniline – on loodud protsesside ja nähtuste uurimiseks
Mäng - objekti käitumise harjutamine erinevates tingimustes
Imiteeriv - reaalsuse peegeldus ühel või teisel määral (see
katse-eksituse meetod)
ajafaktori järgi:
Staatilised - mudelid, mis kirjeldavad süsteemi olekut
teatud ajahetkel (ühekordne teabelõik
antud objekt). Mudelnäited: loomade klassifikatsioon, struktuur
molekulid, istutatud puude nimekiri, seisundiuuringu aruanne
hambad koolis jne.
Dünaamiline - mudelid, mis kirjeldavad muutumise ja arengu protsesse
süsteem (objekti muutused ajas). Näited: liikumise kirjeldus
kehad, organismide areng, keemiliste reaktsioonide protsess. Mudelite klassifikatsioon teadmiste harude järgi on klassifikatsioon
inimtegevuse harud: matemaatiline, bioloogiline,
keemilised, sotsiaalsed, majanduslikud, ajaloolised jne.
esitluse vormis:
Materjalid on subjekti (füüsilised) mudelid. Neil on alati olnud
tegelik rakendamine. Peegeldage välist ja sisemist omadust
algobjektide seade, algobjekti protsesside ja nähtuste olemus. See on eksperimentaalne meetod keskkonna mõistmiseks
keskkond. Näited: laste mänguasjad, inimese luustik, topis, makett
päikesesüsteem, kooliabivahendid, füüsikalised ja keemilised katsed
Abstraktne (mittemateriaalne) - neil pole tegelikku kehastust. Nemad
teave on aluseks. see on teoreetiline teadmiste meetod
keskkond. Rakendamise põhjal on need järgmised:
Mentaalsed mudelid kujunevad inimese kujutluses selle tulemusena
mõtteid, järeldusi, vahel mõne kujundi kujul. See on mudel
kaasneb inimese teadliku tegevusega.
Verbaalsed - kõnekeeles väljendatud mentaalsed mudelid.
Kasutatakse mõtete edastamiseks
Infomudelid on sihipäraselt valitud teave
objekt, mis peegeldab uurija jaoks kõige olulisemat
selle objekti omadused. ARENDUS- JA UURIMISALAD
MUDELID ARVUTIS
Arvuti kasutamine teabemudelite uurimiseks
erinevad objektid ja süsteemid võimaldavad uurida nende muutusi
sõltuvalt teatud parameetrite väärtusest. Arendusprotsess
mudelid ja nende arvutis õppimise võib jagada mitmeks
peamised etapid.
Kirjeldav teabemudel. Uurimise esimeses etapis
objekt või protsess on tavaliselt üles ehitatud kirjeldav teave
mudel. Selline mudel tuvastab eesmärkide seisukohast olulised
uuring, objekti parameetrid ja ebaolulised
parameetreid ignoreeritakse.
formaliseeritud mudel. Teises etapis vormistatakse
mudel, st kirjeldav teabemudel on kirjutatud
kasutades mõnda ametlikku keelt. Sellises mudelis, kasutades
valemid, võrrandid või võrratused formaalsed seosed on fikseeritud
objekti omaduste alg- ja lõppväärtuste vahel, samuti
nende omaduste lubatud väärtustele on kehtestatud piirangud. arvuti mudel. Kolmandas etapis vormistatakse
teisendada infomudel arvutimudeliks, s.t.
väljendada seda arvutile arusaadavas keeles. Neid on erinevaid
arvutimudelite loomise viisid, sealhulgas:
- arvutimudeli loomine projekti vormis ühes keeles
programmeerimine;
- arvutimudeli ehitamine tabelite abil
või muid rakendusi.
Arvuti eksperiment. Kui arvutimudel on olemas
kui projekt ühes programmeerimiskeeles, tuleb see käivitada
täitmine, sisestage sisendandmed ja saate tulemused.
Kui arvutimudelit rakenduses uurida, siis on võimalik ehitada
diagrammi või graafiku koostamine, andmete sortimine ja otsimine või
kasutada muid spetsiaalseid andmetöötlusmeetodeid.
Saadud tulemuste analüüs ja uuritud mudeli korrigeerimine.
Viies etapp seisneb saadud tulemuste analüüsimises ja korrigeerimises
uuritav mudel. -ga saadud tulemuste lahknevuse korral
infomudeli uurimine, reaalse mõõdetud parameetrid
objektide kohta, võime järeldada, et ehituse eelmistes etappides
mudelitel on vigu või ebatäpsusi. INFOMUDELITE LIIGID
Tabelikujuline - objektid ja nende omadused esitatakse loendina ja nende omadused
väärtused paigutatakse ristkülikukujulistesse lahtritesse. Kerige
sama tüüpi objektid paigutatakse esimesse veergu (või rida) ja väärtused
nende omadused paigutatakse järgmistesse veergudesse (või ridadesse)
Hierarhiline – objektid on jaotatud tasemete kaupa. Iga element
kõrgetasemeline element koosneb madalama taseme elementidest ja madalama taseme element
tase võib olla osa ainult ühest kõrgema elemendist
tasemel
Võrk – kasutatakse süsteemide kajastamiseks, mille vahel on lingid
elementidel on keeruline struktuur Vastavalt vormistatuse astmele on infomudelid piltlikult märk ja märk.
Kujundmärkidega mudelid:
Geomeetriline (joonis, piktogramm, joonis, kaart, plaan, kolmemõõtmeline
pilt)
Struktuurne (tabel, graafik, diagramm, diagramm)
Verbaalne (kirjeldus loomulikes keeltes)
Algoritmiline (nummerdatud loend, samm-sammuline loend, vooskeemid)
Ikoonilised mudelid:
Matemaatiline – kujutatakse kuvatavate matemaatiliste valemitega
parameetri link
Eriline – esitletakse spetsiaalsel. keeled (märkmed, keemilised valemid)
Algoritmilised - programmid ANALÜÜS JA OPTIMISEERIMINE
INFOMUDEL
Uuringu käigus saadud tulemuste lahknevuse korral
infomudeli abil saab teha reaalsete objektide mõõdetud parameetreid
järeldus, et mudeli ehitamise eelmistes etappides tehti vigu või
ebatäpsused.
Näiteks kirjeldava kvalitatiivse mudeli koostamisel võib olla
objektide olulised omadused on vormistamise käigus valesti valitud
valemites võib esineda vigu jne. Sellistel juhtudel on see vajalik
parandage mudelit ja mudelit saab täpsustada
korduvalt, kuni tulemuste analüüs näitab nende vastavust uuritule
objektiks. hakka tööle. Ligikaudne masinaga töötamiseks kuluv aeg
sama palju kui etteantud arvude käsitsi korrutamiseks paberil.
Vaadeldav näide näitab taotlemisel tekkivate raskuste olemust
ARVUTI: algandmete väike sisestamise kiirus võib tühistada tohutu
arvutuskiirus. Need raskused viisid omal ajal selleni, et arvuti
neid kasutati peamiselt ainult üksikute keerukate teaduslike ja tehniliste probleemide lahendamiseks.
Automatiseeritud juhtimissüsteemides lahendatavad majandus- ja muud juhtimisülesanded erinevad
palju suur kogus esialgsed andmed. Seetõttu katse kasutada
Arvuti režiimis üksikute probleemide lahendamise rakenduse juhtimiseks viib
masinate äärmiselt ebaefektiivne kasutamine. Tõeliselt tõhus
juhtimisprotsesside kompleksne automatiseerimine riigi kõigil tasanditel
säästlikkus saab olla ainult juhul, kui majandusmehhanismid ja
organisatsioonilised juhtimisvormid (peamiselt dokumendivoog, samuti
raamatupidamise vormid, materiaalsed intressid jne) viiakse kooskõlla
uute tohutute võimalustega, mida kaasaegne elektrooniline
Arvutitehnika.
