Aula de informática "Principais etapas de desenvolvimento e pesquisa de modelos em um computador"

O objetivo da lição: organizar uma união aprendendo atividades para a formação e desenvolvimento de habilidades de pesquisa dos alunos; criar condições para o desenvolvimento da tecnologia de modelagem.

Deve saber: as principais etapas de desenvolvimento e pesquisa de modelos em um computador.

Deveria ser capaz de: construir um modelo de um objeto ou processo de acordo com o objetivo.

Plano de trabalho

Momento org.

Trabalho de verificação Anexo 2 (teste)

Explicação do novo tópico. (apresentação +oms)

Usar um computador para estudar modelos de informação de vários objetos e sistemas permite estudar suas mudanças dependendo do valor de certos parâmetros. O processo de desenvolvimento de modelos e sua pesquisa em um computador pode ser dividido em várias etapas principais.

Na primeira etapa do estudo de um objeto ou processo, geralmente é construído modelo de informação descritiva . Tal modelo destaca os parâmetros do objeto que são essenciais do ponto de vista dos objetivos do estudo e negligencia os parâmetros insignificantes.

A segunda etapa cria modelo formalizado, ou seja, o modelo de informação descritivo é escrito usando alguma linguagem formal. Em tal modelo, com a ajuda de fórmulas, equações, desigualdades, etc., as relações formais entre os valores iniciais e finais das propriedades dos objetos são fixas e também são impostas restrições valores permitidos essas propriedades.

No entanto, nem sempre é possível encontrar fórmulas que expressem explicitamente as quantidades desejadas em termos dos dados iniciais. Nesses casos, métodos matemáticos aproximados são usados ​​para obter resultados com uma determinada precisão.

Na terceira etapa, é necessário transformar o modelo de informação formalizado em modelo de computador , isto é, para expressá-lo em uma linguagem compreensível para o computador. Existem duas maneiras fundamentalmente diferentes de construir um modelo de computador:

1) construir um algoritmo para resolver o problema e codificá-lo em uma das linguagens de programação;
2) construir um modelo computacional usando um dos aplicativos (planilhas, SGBD, etc.).

No processo de criação de um modelo de computador, é útil desenvolver uma interface gráfica conveniente que permita visualizar o modelo formal, bem como implementar um diálogo interativo entre uma pessoa e um computador no estágio de pesquisa do modelo.

A quarta etapa do estudo modelo de informaçãoé realizar experimento de computador. Se um modelo de computador existe como um programa em uma das linguagens de programação, ele deve ser executado e os resultados obtidos.

Se um modelo de computador está sendo explorado em um aplicativo como planilhas, você pode classificar ou pesquisar dados, criar um gráfico ou gráfico e assim por diante.

A quinta etapa consiste em análise dos resultados obtidos e correção do modelo estudado. Se os resultados obtidos no estudo do modelo de informação diferem dos parâmetros medidos de objetos reais, pode-se concluir que erros ou imprecisões foram cometidos nas etapas anteriores de construção do modelo. Por exemplo, ao construir um modelo qualitativo descritivo, as propriedades essenciais dos objetos podem ser selecionadas incorretamente, erros nas fórmulas podem ser cometidos no processo de formalização e assim por diante. Nesses casos, é necessário corrigir o modelo, podendo o modelo ser refinado várias vezes até que a análise dos resultados demonstre sua conformidade com o objeto em estudo.

Perguntas para reflexão

1. Em que casos as etapas individuais de construção e pesquisa de um modelo podem ser omitidas? Dê exemplos de criação de modelos no processo de aprendizagem.

4. Educação física. minuto

5. Trabalho prático (folheto)

Na lição de hoje, sugiro que você construa um modelo de computador de um modelo de objeto com determinadas propriedades geométricas.

Resumo da lição

"Simulação de trabalho de laboratório"

“Modelagem no ambiente do editor gráfico”

Alvo: consolidar o trabalho dos alunos com um fragmento de uma imagem (copiar, colar, rodar, apagar).

Exercício 1. Construção de um triângulo equilátero com um dado lado

Este algoritmo sugerido por Euclides no século 4 aC. e.

Construa um triângulo de acordo com o algoritmo mostrado na figura e prove-o.

Figura 1

Tarefa 2. Criação de composições geométricas a partir de formas de mosaico prontas.

A figura mostra amostras de ornamentos e figuras elementares de que é feito. Modele este ornamento de acordo com o modelo.

Figura 2

Fig.3

Tarefas para trabalho independente

Tarefa 3. Abra o arquivo drawing4.jpg, use operações com fragmentos para compor seu padrão e pinte-o como desejar. Não esqueça de salvar o arquivo!

"Lição 59"

Lição 59

Vamos considerar o processo de construção e estudo do modelo em um exemplo específico do movimento de um corpo lançado em ângulo em relação ao horizonte.

Projeto "Jogando a bola no playground"

Durante o treino, os tenistas usam máquinas de arremesso de bola. É necessário definir o programa para a máquina, de acordo com o qual a bola atingirá a quadra. Para fazer isso, você precisa definir a velocidade necessária e o ângulo de arremesso da bola.

desenho do livro p. 155

Da condição do problema segue:

a bola é pequena em relação à Terra, por isso pode ser considerada um ponto material;

a mudança na altura da bola é pequena, portanto, a aceleração de queda livre pode ser considerada um valor constante (g = 9,8), o movimento ao longo do eixo Y pode ser considerado uniformemente acelerado;

a velocidade de lançamento é pequena, então a resistência do ar pode ser desprezada, o movimento ao longo do eixo X pode ser considerado uniforme.

Para formalizar o modelo, usamos as fórmulas conhecidas da física

x=v0*cos uma* t,

y=v0*sen a*t - (g*t^2)/2

A partir da segunda fórmula, expressamos o tempo t, supondo que y = 0, pois a bola cairá no chão:

v0*sen a*t - (g*t^2)/2=0;

t*(v0*sen a-(g*t)/2)=0;

t=0 ou v0*sen a-(g*t)/2=0,

ou seja, a bola estará na superfície da Terra duas vezes - no início do movimento e no final.

Estamos interessados ​​no segundo caso, portanto, temos

t= (2*v0*sen a)/g

Substituindo o t encontrado na fórmula para calcular x, temos:

x=(v0*cos a*2*v0*sina)/g=(v0^2*sin2a)/g

Seja o local localizado a uma distância s e tenha comprimento l. Então o acerto ocorrerá, se ss + l, então o voo

Vamos resolver o problemaem planilhas

Vamos denotar as colunas da tabela

Vamos adicionar fórmulas

Como você pode ver, o resultado é exibido em forma de texto. Você pode traçar o movimento da bola. Como fazer isso, pense por si mesmo.

Vamos resolver o problema no ambiente de programação orientado a objetos Gambas

captura de tela GUI

Para inserir os dados iniciais: velocidade inicial v0, ângulo de lançamento da bola a, comprimento da área l e sua distância s - vamos colocar 4 ValueBoxes numéricos. Para exibir a variável x - outro ValueBox numérico. Para exibir o resultado: Deficiência, Excesso, Acerto- colocar a etiqueta de inscrição no formulário. Vamos assinar cada caixa numérica exibindo um Label próximo a eles e alterando o parâmetro Text para Velocidade inicial, Ângulo de arremesso, Distância até a quadra, Comprimento da quadra respectivamente. Para executar o programa, precisamos de um botão Button, no qual escrevemos Começar.

Criamos o evento Button1_Click clicando duas vezes no botão.

Código do programa

Botão Sub Pública1_Click

"Declaramos as variáveis ​​g e pi como constantes, e o resto como decimais

Const g Como Único = 9,81

Const pi Como Único = 3,14

Dim v0, a,s,l,x Como Único

"Ler o valor das variáveis ​​inseridas pelo usuário nas janelas numéricas

v0=ValueBox1.Value

a=ValueBox2.Value

s=ValueBox3.Value

l=ValueBox4.Value

"Calcule o valor de x e exiba-o na janela numérica

x=v0^2*Math.Sin(2*a*pi/180)/g

ValueBox5.Value=x

"Iterar pelas opções para os valores de x e exibir o resultado do arremesso

Label1.Text=" Subestimar"

Label1.Text=" Voo"

Label1.Text=" Hit"

Trabalho de casa

Leia o item 5.4. Responda oralmente a Perguntas de controle.

Complete a solução em planilhas com um gráfico do movimento da bola

Veja o conteúdo da apresentação
"Prez"

eu palco. Formulação do problema

1. Descrição da tarefa (em linguagem comum, nas frases mais gerais)

2. A finalidade da modelagem (depende da finalidade escolhida quais características do objeto em estudo são consideradas significativas e quais são descartadas).

"O que acontecerá se?.." - determinação das consequências do impacto no objeto e tomada da decisão certa.

"como fazer isso?.." - criação de objetos com propriedades especificadas.

3. Formalização da tarefa (formalismo - ordem estrita).

A formalização é realizada na forma de busca de respostas a perguntas que esclareçam descrição geral tarefas.

II etapa. Desenvolvimento do modelo

1. Modelo de informação

A escolha dos dados mais significativos na formação de um modelo de informação e sua complexidade são determinadas pelo propósito da modelagem.

Modelo de informação do texto…

2. Modelo computacional (modelo implementado por meio do ambiente de software)

Exemplos: digitação, movimentação de carros, disposição de móveis…

III etapa. experimento de computador

1. Plano do experimento (deve refletir claramente a sequência de trabalho com o modelo)

O teste é o processo de verificar a correção da construção de um modelo.

Um teste é um conjunto de dados iniciais que permite determinar a exatidão da construção de um modelo.

2. Realização de pesquisas

Se houver confiança na exatidão do modelo construído, você pode prosseguir para o estudo.

Etapa IV. Análise dos resultados da simulação

Esta etapa é decisiva - ou você continua o estudo ou termina.

Se os resultados não corresponderem aos objetivos da tarefa, significa que foram cometidos erros nas etapas anteriores.

Se tais erros forem detectados, então o modelo precisa ser corrigido, ou seja, um retorno a uma das etapas anteriores.

O processo é repetido até que os resultados do experimento atendam aos objetivos da simulação.

"Modelos e Simulação" - As principais etapas da modelagem. Prever as consequências diretas e indiretas da implementação de determinados métodos. Objeto - (objeectum - sujeito do latim objicio - lanço para a frente) - o assunto da discussão. Os objetivos da modelagem são determinados pelo enunciado do problema: Modelo verbal - um modelo de informação em uma forma mental ou conversacional.

"Modelagem matemática" - 9. Correção do modelo. Algoritmo. (Capítulos adicionais de matemática). 4. Construção de um modelo físico do objeto de estudo. Modelagem matemática. Decomposição. Teste. Modelo matemático. Coleção de dados. 7. Implementação do algoritmo em forma de programa. Correção. Situação real. Tapete de conteúdo. modelagem.

"Modelagem da Informação Computacional" - Modelos. Dinâmico. modelos de informação. Desigualdade da equação da fórmula matemática. prancheta. modelo de computador. Tabela de multiplicação de horários tabulares. pintar. Poema de História de Canção Verbal (verbal). Todos os modelos de informação podem ser criados usando um computador. Química - fenômenos químicos.

"Modelagem Computacional" - Um exemplo de programa desenvolvido no âmbito de uma dissertação de mestrado e de candidatura "Investigação e desenvolvimento de métodos de modelação e processamento informático de interferogramas". 200400.68.06 Óptica de computador. Um exemplo de programa desenvolvido no âmbito da dissertação de mestrado "Simulação computacional da formação de uma imagem a cores em receptores CCD matriciais".

"Modelagem de informações em um computador" - 2x+3y>=0. Tornou-se possível realizar cálculos complexos modelos matemáticos dentro de um prazo razoável. O objetivo da modelagem: a criação de objetos com propriedades especificadas. Estudo das características do objeto. 3 fase de modelagem. Modelagem da informação em um computador. Modelagem de simulação. Modelagem de informações.

"Modelagem Matemática" - 7. 2. 6. 1. Objectivos e conteúdo da unidade curricular. Modelagem e projeto matemáticos. 2. Metodologia de ensino. Plano. 4. E-mail de Svetlov Nikolai Mikhailovich [e-mail protegido] http://svetlov.timacad.ru. Literatura. 3. France J., Thornley J.

São 18 apresentações no total sobre o tema

slide 2

Declaração do problema: Descrição do problema; O objetivo da simulação; Análise de objetos Desenvolvendo um modelo de informação Desenvolvendo um modelo computacional Investigando o modelo Analisando os resultados Os resultados atendem ao propósito? Conclusões Sim Não

slide 3

slide 4

II etapa. Desenvolvimento do modelo de informação

Modelo descritivo de informação Modelo de informação formalizado São descritas as propriedades, estados e ações dos objetos constituintes e do sistema como um todo. Formalização é o processo de construção de modelos de informação usando linguagens formais. Ou seja, são criados modelos de signos. Modelo matemático (fórmulas) Tabelas Diagramas Desenhos Diagramas de blocos

slide 5

III etapa. Desenvolvendo um modelo de computador: Selecionando ferramentas de modelagem Criando um modelo Testando um modelo

Um modelo computacional é um modelo implementado por meio do ambiente de software: Editores gráficos Editores de texto Ambientes de programação Planilhas Pacotes matemáticos Editores HTML SGBD Outros O algoritmo para construção do modelo e a forma de sua apresentação dependem da escolha do ambiente de software

slide 6

A implementação do modelo computacional é realizada de acordo com as leis do modelo selecionado. O modelo é testado ou depurado no computador. Teste é o processo de verificação da correção do modelo. Várias variantes de valores iniciais são selecionadas e o resultado esperado é calculado antecipadamente O teste é um conjunto de dados iniciais para os quais o resultado é conhecido antecipadamente ambiente de software

Slide 7

Etapa IV. Exploração do modelo: Conduzindo uma série de experimentos Acumulando resultados

Um experimento é um experimento que é realizado com um objeto ou modelo. Consiste em realizar algumas ações para determinar como a amostra experimental reage a essas ações.

Slide 8

Fase V. Análise dos resultados da simulação

Fase decisiva: "Continuar a pesquisa ou parar?" Se os resultados não corresponderem aos objetivos da tarefa, significa que foram cometidos erros nas etapas anteriores. Pode ser: propriedades essenciais do objeto selecionadas incorretamente; erros em fórmulas; o ambiente de modelagem foi escolhido sem sucesso; violação de métodos tecnológicos ao construir o modelo. Se forem detectados erros, o modelo precisa ser corrigido, é necessário retornar a uma das etapas anteriores e repetir o processo até que os resultados do experimento atendam aos objetivos da modelagem.

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CONCEITO DE MODELO
Cada objeto tem um grande número de várias propriedades. Em andamento
construção de maquetes, a principal, mais significativa para
pesquisa imobiliária em andamento.
Diferentes ciências exploram objetos e processos de diferentes ângulos de visão e
estão construindo tipos diferentes modelos.
O modelo é algum novo objeto, o que reflete
características do objeto, fenômeno ou processo estudado.
Um mesmo objeto pode ter muitos modelos e objetos diferentes
pode ser descrito por um modelo.
Nenhum modelo pode substituir o próprio objeto. Mas ao resolver um problema específico
tarefas quando estamos interessados ​​em certas propriedades do objeto em estudo,
o modelo acaba sendo útil e, às vezes, a única ferramenta
pesquisa.

CLASSIFICAÇÃO DE MODELOS
por área de uso:
Modelos de treinamento - usados ​​em treinamento;
Experientes - são cópias reduzidas ou ampliadas do projeto
objeto. Usado para estudar e prever seu futuro
características
Científicos e técnicos - são criados para estudar processos e fenômenos
Jogo - ensaio do comportamento do objeto em várias condições
Imitativo - um reflexo da realidade em um grau ou outro (este
método de tentativa e erro)
pelo fator tempo:
Estático - modelos que descrevem o estado do sistema em
um certo ponto no tempo (uma fatia única de informações sobre
determinado objeto). Exemplos de modelos: classificação animal, estrutura
moléculas, lista de árvores plantadas, relatório de pesquisa de condição
dentes na escola, etc.
Dinâmico - modelos que descrevem os processos de mudança e desenvolvimento
sistema (mudanças no objeto ao longo do tempo). Exemplos: descrição do movimento
corpos, o desenvolvimento de organismos, o processo de reações químicas.

A classificação de modelos por ramo de conhecimento é uma classificação por
ramos da atividade humana: matemática, biológica,
química, social, econômica, histórica, etc.
na forma de apresentação:
Os materiais são modelos sujeitos (físicos). Eles sempre têm
implementação real. Refletem propriedades externas e internas
o dispositivo dos objetos originais, a essência dos processos e fenômenos do objeto original. Este é um método experimental de compreensão do ambiente
ambiente. Exemplos: brinquedos infantis, esqueleto humano, bicho de pelúcia, maquete
sistema solar, material escolar, experimentos físicos e químicos
Resumo (não material) - não possui uma encarnação real. Seus
informação é a base. é um método teórico de conhecimento
ambiente. Com base na implementação, eles são:
Os modelos mentais são formados na imaginação humana como resultado de
pensamentos, conclusões, às vezes na forma de alguma imagem. Este é um modelo
acompanha a atividade consciente humana.
Verbal - modelos mentais expressos de forma coloquial.
Usado para transmitir pensamentos
Modelos de informação são informações selecionadas propositalmente sobre
objeto, que reflete o mais significativo para o pesquisador
propriedades deste objeto.

ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO E PESQUISA
MODELOS NO COMPUTADOR
Usando um computador para explorar modelos de informação
vários objetos e sistemas permite que você estude suas mudanças em
dependendo do valor de certos parâmetros. Processo de desenvolvimento
modelos e seu estudo em um computador podem ser divididos em vários
etapas principais.
Modelo de informação descritivo. Na primeira fase da investigação
objeto ou processo geralmente é construído com informações descritivas
modelo. Tal modelo identifica significativos, em termos de metas
o estudo, os parâmetros do objeto e insignificante
parâmetros são ignorados.
modelo formalizado. Na segunda etapa, formalizou-se
modelo, ou seja, o modelo de informação descritivo é escrito com
usando alguma linguagem formal. Nesse modelo, usando
fórmulas, equações ou desigualdades relações formais são fixas
entre os valores iniciais e finais das propriedades do objeto, bem como
restrições são impostas aos valores permitidos dessas propriedades.

modelo de computador. Na terceira fase, uma formalização
converter o modelo de informação em um modelo de computador, ou seja,
expressá-lo em uma linguagem compreensível para o computador. Existem vários
maneiras de construir modelos de computador, incluindo:
- criação de um modelo de computador na forma de um projeto em uma das linguagens
programação;
- construir um modelo de computador usando planilhas
ou outras aplicações.
Experiência de computador. Se o modelo de computador existir em
como um projeto em uma das linguagens de programação, deve ser executado em
execução, insira os dados de entrada e obtenha os resultados.
Se o modelo do computador for examinado no aplicativo, é possível construir
gráfico ou gráfico, classificar e pesquisar dados ou
usar outros métodos especializados de processamento de dados.
Análise dos resultados obtidos e correção do modelo estudado.
A quinta etapa consiste em analisar os resultados obtidos e corrigir
o modelo em estudo. Em caso de discrepância entre os resultados obtidos com
estudo do modelo de informação, os parâmetros medidos de
objetos, podemos concluir que nas etapas anteriores de construção
modelos apresentam erros ou imprecisões.

TIPOS DE MODELOS DE INFORMAÇÃO
Tabular - os objetos e suas propriedades são apresentados na forma de uma lista, e suas
os valores são colocados em células retangulares. Rolagem
objetos do mesmo tipo são colocados na primeira coluna (ou linha), e os valores
suas propriedades são colocadas nas seguintes colunas (ou linhas)
Hierárquico - os objetos são distribuídos por níveis. Cada elemento
um elemento de alto nível consiste em elementos de nível inferior e um elemento de nível inferior
nível pode ser parte de apenas um elemento de um nível superior
nível
Rede - usado para refletir sistemas nos quais links entre
elementos têm uma estrutura complexa

De acordo com o grau de formalização, os modelos de informação são figurativamente signo e signo.
Modelos de signos figurativos:
Geométrico (desenho, pictograma, desenho, mapa, plano, tridimensional
imagem)
Estrutural (tabela, gráfico, diagrama, gráfico)
Verbal (descrição em línguas naturais)
Algorítmica (lista numerada, enumeração passo a passo, fluxograma)
Modelos icônicos:
Matemático - representado por fórmulas matemáticas que exibem
link de parâmetro
Especial - apresentado em especial. idiomas (notas, fórmulas químicas)
Algorítmico - programas

ANÁLISE E OTIMIZAÇÃO
MODELO DE INFORMAÇÃO
Em caso de discrepância entre os resultados obtidos durante o estudo
modelo de informação, os parâmetros medidos de objetos reais podem ser feitos
a conclusão de que erros foram cometidos nas etapas anteriores de construção do modelo ou
imprecisões.
Por exemplo, ao construir um modelo qualitativo descritivo, pode haver
as propriedades essenciais dos objetos são incorretamente selecionadas no processo de formalização
erros podem ser cometidos em fórmulas, etc. Nestes casos, é necessário
corrigir o modelo, e o modelo pode ser refinado
repetidamente, até que a análise dos resultados demonstre sua conformidade com o
objeto.

comece a trabalhar. Tempo aproximado necessário para as operações da máquina
tanto quanto para multiplicar manualmente determinados números no papel.
O exemplo considerado mostra a essência das dificuldades que surgem ao aplicar
COMPUTADOR: a baixa velocidade de entrada de dados iniciais pode anular a enorme
velocidade de cálculo. Essas dificuldades levaram ao mesmo tempo ao fato de que o computador
foram usados ​​principalmente apenas para resolver problemas científicos e técnicos complexos individuais.
Tarefas econômicas e outras de gerenciamento resolvidas em sistemas de controle automatizados diferem
Muito de grande quantidade Dados iniciais. Portanto, uma tentativa de usar
Um computador no modo de resolver problemas individuais em aplicação ao controle leva a
uso extremamente ineficiente de máquinas. Verdadeiramente eficaz
automação complexa de processos de gestão em todos os níveis do
economia só pode ser no caso em que mecanismos econômicos e
formas organizacionais de gerenciamento (principalmente fluxo de documentos, bem como
formas de contabilidade, interesse material, etc.)
com novas enormes oportunidades que a eletrônica moderna
Engenharia de Computação.