Lecție de informatică „Principalele etape ale dezvoltării și cercetării modelelor pe computer”
Scopul lecției: organizează o articulație activități de învățare pentru formarea și dezvoltarea abilităților de cercetare ale studenților; crearea condiţiilor pentru dezvoltarea tehnologiei de modelare.
Trebuie știut: principalele etape de dezvoltare și cercetare a modelelor pe calculator.
Ar trebui să poată: construi un model al unui obiect sau proces conform scopului.
Plan de muncă
Moment org
Lucrări de verificare Anexa 2 (test)
Explicarea noului subiect. (prezentare + omc)
Folosirea unui computer pentru a studia modele de informații ale diferitelor obiecte și sisteme vă permite să studiați modificările acestora în funcție de valoarea anumitor parametri. Procesul de dezvoltare a modelelor și examinarea lor pe computer poate fi împărțit în mai multe etape principale.
În prima etapă a studiului unui obiect sau proces, acesta este de obicei construit model informativ descriptiv . Acest model distinge parametrii obiectului care sunt semnificativi din punctul de vedere al obiectivelor cercetării efectuate și neglijează parametrii nesemnificativi.
A doua etapă creează model formalizat, adică modelul informațional descriptiv este scris folosind un limbaj formal. Într-un astfel de model, cu ajutorul formulelor, ecuațiilor, inegalităților etc., se fixează relații formale între valorile inițiale și finale ale proprietăților obiectelor și, de asemenea, se impun restricții asupra valori admisibile aceste proprietăți.
Cu toate acestea, este departe de a fi întotdeauna posibil să se găsească formule care exprimă în mod explicit cantitățile necesare în ceea ce privește datele inițiale. În astfel de cazuri, se folosesc metode matematice aproximative pentru a obține rezultate cu o precizie dată.
La a treia etapă este necesară transformarea modelului informaţional formalizat în model de calculator , adică exprimați-l într-un limbaj ușor de înțeles de calculator. Există două moduri fundamental diferite de a construi un model de computer:
1) construirea unui algoritm de rezolvare a problemei și codificarea acesteia într-unul din limbajele de programare;
2) construirea unui model de calculator folosind una dintre aplicații (foi de calcul, DBMS etc.).
În procesul de creare a unui model de computer, este util să dezvoltați o interfață grafică convenabilă, care vă va permite să vizualizați modelul formal, precum și să implementați un dialog interactiv între o persoană și un computer în stadiul cercetării modelului.
A patra etapă a studiului model informativ constă în deţinerea experiment pe calculator. Dacă un model de calculator există ca program într-unul dintre limbajele de programare, acesta trebuie rulat și rezultatele obținute.
Dacă un model de computer este investigat într-o aplicație, de exemplu în foi de calcul, puteți sorta sau căuta datele, puteți crea o diagramă sau un grafic și așa mai departe.
A cincea etapă este analiza rezultatelor obtinute si corectarea modelului investigat. Dacă rezultatele obținute în studiul modelului informațional diferă de parametrii măsurați ai obiectelor reale, se poate concluziona că s-au făcut erori sau inexactități la etapele anterioare de construire a modelului. De exemplu, la construirea unui model calitativ descriptiv, proprietățile esențiale ale obiectelor pot fi selectate incorect, în procesul de formalizare pot fi făcute erori în formule și așa mai departe. În aceste cazuri, este necesară corectarea modelului, iar perfecţionarea modelului poate fi efectuată în mod repetat până când analiza rezultatelor arată conformitatea acestora cu obiectul studiat.
Întrebări la care să te gândești
1. În ce cazuri pot fi omise etapele individuale de construire și cercetare a unui model? Dați exemple de creare a modelelor în procesul de învățare.
4. Educație fizică. un minut
5. Lucrări practice (fișă)
În lecția de astăzi, vă sugerez să construiți un model pe computer al unui model de obiect cu proprietăți geometrice specificate.
Rezumatul lecției
"Simulare de laborator"
“Modelare într-un editor grafic "
Ţintă: pentru a consolida munca elevilor cu un fragment din imagine (copiere, lipire, rotire, ștergere).
Exercitiul 1. Desenați un triunghi echilateral cu o latură dată
Acest algoritm propus de Euclid în secolul al IV-lea î.Hr. NS.
Construiți un triunghi conform algoritmului prezentat în figură și demonstrați.
Fig. 1
Sarcina 2. Crearea de compoziții geometrice din forme de mozaic gata făcute.
Figura prezintă mostre de ornamente și figuri elementare din care este realizată.Simulați acest ornament în funcție de eșantion.
Fig. 2
Fig. 3
Sarcini pentru muncă independentă
Sarcina 3. Deschideți fișierul picture4.jpg, utilizați operațiunile cu fragmente pentru a vă compune modelul și culoarea după cum doriți. Nu uitați să salvați fișierul!
„Lecția 59”
Lecția 59. Construirea și cercetarea modelelor fizice
Să luăm în considerare procesul de construire și cercetare a unui model folosind un exemplu specific de mișcare a unui corp aruncat într-un unghi față de orizont.
Proiectul „Aruncarea mingii în teren”
În timpul antrenamentului, jucătorii de tenis folosesc aparate de aruncat mingea. Este necesar să setați programul la mașină, conform căruia mingea va intra pe platformă. Pentru a face acest lucru, trebuie să setați viteza și unghiul necesar de aruncare a mingii.
poza din manualul de la pagina 155
Din enunțul problemei rezultă:
bila este mică în comparație cu Pământul, deci poate fi considerată un punct material;
modificarea înălțimii mingii este mică, astfel încât accelerația gravitației poate fi considerată constantă (g = 9,8), mișcarea de-a lungul axei Y poate fi considerată uniform accelerată;
viteza de aruncare este mică, astfel încât rezistența aerului poate fi neglijată, mișcarea de-a lungul axei X poate fi considerată uniformă.
Pentru a oficializa modelul, folosim formulele cunoscute din fizică
x = v0 * cos A * t,
y = v0 * sin a * t - (g * t ^ 2) / 2
Din a doua formulă, exprimăm timpul t, presupunând y = 0, deoarece mingea va cădea la pământ:
v0 * sin a * t - (g * t ^ 2) / 2 = 0;
t * (v0 * sin a- (g * t) / 2) = 0;
t = 0 sau v0 * sin a- (g * t) / 2 = 0,
adică mingea va fi de două ori pe suprafața Pământului - la începutul mișcării și la sfârșit.
Suntem interesați de al doilea caz, deci obținem
t = (2 * v0 * sin a) / g
Înlocuind t găsit în formula de calcul pentru x, obținem:
x = (v0 * cos a * 2 * v0 * sina) / g = (v0 ^ 2 * sin2a) / g
Fie amplasat la o distanță s și are lungimea l. Atunci lovitura va avea loc, dacă ss + l, atunci zborul
Să rezolvăm problemaîn foi de calcul
Să notăm coloanele tabelului
Să introducem formulele
După cum puteți vedea, rezultatul este afișat sub formă de text. Puteți reprezenta mișcarea mingii. Gândește-te singur cum să faci asta.
Să rezolvăm problema în mediul de programare orientat pe obiecte Gambas
captură de ecran interfata grafica
Pentru a introduce datele inițiale: viteza inițială v0, unghiul de aruncare a mingii a, lungimea platformei l și distanța acesteia s - plasăm 4 ferestre numerice ValueBox. Pentru a afișa variabila x, există o altă fereastră numerică ValueBox. Pentru a afișa rezultatul: Undershoot, Overflight, Hit- puneți eticheta Etichetă pe formular. Să semnăm fiecare fereastră numerică afișând etichetele Label lângă ele și schimbând parametrul Text în Viteza inițială, Unghiul de aruncare, Distanța față de platformă, Lungimea platformei respectiv. Pentru a porni programul, avem nevoie de un Buton, pe care scriem Start.
Creați evenimentul Button1_Click făcând dublu clic pe buton.
Cod program
Subbuton public1_Click
„Declarăm variabilele g și pi ca constante, iar restul ca fracții zecimale
Const g As Single = 9,81
Const pi As Single = 3,14
Dim v0, a, s, l, x As Single
„Citirea valorii variabilelor introduse de utilizator din ferestrele numerice
v0 = ValueBox1.Value
a = ValueBox2.Value
s = ValueBox3.Value
l = ValueBox4.Value
„Calculați valoarea lui x și afișați-o în fereastra numerică
x = v0 ^ 2 * Math.Sin (2 * a * pi / 180) / g
ValueBox5.Value = x
„Iterăm peste variantele valorilor lui x și afișăm rezultatul aruncării
Label1.Text = „Undershoot”
Label1.Text = „Zbor”
Label1.Text = „Loviți”
Teme pentru acasă
Citiți p. 5.4. Răspunde oral la Întrebări de control.
Completați soluția pentru foaia de calcul cu un grafic cu bile
Vizualizați conținutul prezentării
"Prez"
Etapa I. Formularea problemei
1. Descrierea problemei (în limbajul obișnuit, cele mai comune expresii)
2. Scopul modelării (scopul ales depinde de ce caracteristici ale obiectului investigat sunt considerate esențiale și care urmează să fie aruncate).
„Ce se va întâmpla dacă? ..” - determinarea consecințelor impactului asupra obiectului și luarea deciziei corecte.
„Cum se face asta? ..” - crearea de obiecte cu proprietăți specificate.
3. Formalizarea problemei (formalismul este o ordine strictă).
Formalizarea se realizează sub forma căutării răspunsurilor la întrebări care clarifică descriere generala sarcini.
Etapa II. Dezvoltarea modelului
1. Model informativ
Alegerea celor mai esențiale date în formarea unui model informațional și complexitatea acestuia sunt determinate de scopul modelării.
Model de informații text...
2. Model computerizat (model implementat prin intermediul mediului software)
Exemple: dactilografiere, mișcarea mașinii, aranjarea mobilierului...
Etapa III. Experiment pe calculator
1. Planul de experiment (ar trebui să reflecte în mod clar succesiunea de lucru cu modelul)
Testarea este procesul de verificare a corectitudinii construirii modelului.
Un test este un set de date inițiale care vă permite să determinați corectitudinea construirii unui model.
2. Efectuarea cercetărilor
Dacă aveți încredere în corectitudinea modelului construit, puteți trece la studiu.
Etapa IV. Analiza rezultatelor simulării
Această etapă este crucială - fie continui cercetarea, fie termini.
Dacă rezultatele nu corespund obiectivelor sarcinii, atunci s-au făcut greșeli în etapele anterioare.
Dacă sunt identificate astfel de erori, atunci modelul trebuie corectat, adică revenirea la una dintre etapele anterioare.
Procesul se repetă până când rezultatele experimentului ating obiectivele simulării.
„Modele și simulare” - principalele etape ale modelării. Preziceți consecințele directe și indirecte ale implementării metodelor date. Obiect - (objeectum - obiect din latinescul objicio - arunca înainte) - subiect de discuție. Scopurile modelării sunt determinate de enunțul problemei: Model verbal - model informațional în formă mentală sau vorbită.
„Mat. Modelare” - 9. Corectarea modelului. Algoritm. (Capitole suplimentare de matematică). 4. Construirea unui model fizic al obiectului de cercetare. Modelare matematică. Descompunere. Test. Model matematic. Colectare de date. 7. Implementarea algoritmului sub forma unui program. Corecţie. Situatia reala. Cuprins mat. modelare.
„Computer Information Modeling” - Modele. Dinamic. Modele de informare. Formula matematică inegalitatea ecuației. WordPad. Model de calculator. Tabelul de lecție Tabel de înmulțire. A picta. Verbal (verbal) Povestea cântecului. Toate modelele de informații pot fi create folosind un computer. Chimia este un fenomen chimic.
„Modelare computerizată” - Un exemplu de program dezvoltat în cadrul tezelor de master și doctorat „Cercetare și dezvoltare de metode de modelare computerizată și prelucrare a interferogramelor”. 200400.68.06 Optica computerului. Un exemplu de program dezvoltat în cadrul tezei de master „Modelarea computerizată a formării unei imagini color pe receptoare CCD cu matrice”.
„Modelarea informațiilor pe computer” - 2x + 3y> = 0. A devenit posibil să se efectueze calcule complexe modele matematice pentru un timp rezonabil. Scopul modelării: crearea de obiecte cu proprietăți specificate. Studiul caracteristicilor obiectului. Etapa 3 de modelare. Modelarea informațiilor pe un computer. Modelare prin simulare. Modelarea informațiilor.
„Modelare matematică” - 7. 2. 6. 1. Obiectivele şi conţinutul cursului. Modelare și proiectare matematică. 2. Metodologia predării. Plan. 4. Svetlov Nikolay Mikhailovici E-mail [email protected] http://svetlov.timacad.ru. Literatură. 3. Frans J., Thornley J.
Sunt 18 prezentări în total
Slide 2
Enunțarea problemei: Descrierea problemei; Scopul simulării; Analiza obiectului Elaborarea unui model informatic Elaborarea unui model informatic Cercetarea modelului Analiza rezultatelor Rezultatele sunt conforme cu scopul? Concluzii Da Nu
Slide 3
Slide 4
Etapa II. Dezvoltarea modelului informațional
Model informațional descriptiv Model informațional formalizat Descrie proprietățile, stările și acțiunile obiectelor constitutive și ale sistemului în ansamblu Formalizarea este procesul de construire a modelelor de informații folosind limbaje formale Adică se creează modele de semne Model matematic (formule) Tabele Scheme Desene Diagrame bloc
Slide 5
Etapa III. Dezvoltarea unui model de calculator: Selectarea instrumentelor de modelare Crearea unui model Testarea unui model
Un model de calculator este un model implementat prin intermediul unui mediu software: Editori grafici Editori de text Medii de programare Foi de calcul Pachete matematice Editori HTML DBMS Altele Algoritmul de construire a unui model și forma de prezentare a acestuia depinde de alegerea unui mediu software
Slide 6
Modelul computerizat este implementat conform legilor modelului selectat.Modelul este testat sau depanat pe computer.Testarea este procesul de verificare a corectitudinii modelului. Sunt selectate mai multe variante ale valorilor inițiale și rezultatul așteptat este calculat în avans Test - un set de date inițiale pentru care rezultatul este cunoscut în prealabil Depanarea programului - traducerea programului și verificarea funcționării corecte în mediu software
Slide 7
Etapa IV. Explorarea modelului: Efectuarea unei serii de experimente Acumularea rezultatelor
Un experiment este o experiență care se realizează cu un obiect sau model. Constă în efectuarea unor acțiuni pentru a determina modul în care eșantionul experimental reacționează la aceste acțiuni.
Slide 8
Etapa V. Analiza rezultatelor simulării
Etapa decisivă: „Continuați cercetarea sau terminați?” Dacă rezultatele nu corespund obiectivelor sarcinii, atunci s-au făcut greșeli în etapele anterioare. Poate fi: proprietăți esențiale ale obiectului selectate incorect; erori în formule; mediu ales fără succes pentru modelare; încălcarea metodelor tehnologice la construirea unui model. Dacă sunt identificate erori, atunci modelul trebuie corectat, trebuie să reveniți la una dintre etapele anterioare, iar procesul trebuie repetat până când rezultatele experimentului nu îndeplinesc obiectivele modelării.
Vizualizați toate diapozitivele
CONCEPTUL DE MODEL
Fiecare obiect are un numar mare de proprietăți diverse. Pe parcursul
construcția modelului evidențiază principalele, cele mai esențiale pentru
proprietăți de cercetare efectuate.
Diferite științe studiază obiectele și procesele din diferite unghiuri de vedere și
construi Tipuri variate modele.
Un model este un cert obiect nou care reflectă semnificativ
caracteristici ale obiectului, fenomenului sau procesului studiat.
Același obiect poate avea multe modele și obiecte diferite
poate fi descris de un model.
Nici un model nu poate înlocui obiectul în sine. Dar când se adresează unui anume
sarcini atunci când suntem interesați de anumite proprietăți ale obiectului studiat,
modelul se dovedește a fi un instrument util și uneori singurul instrument
cercetare.
după domeniul de utilizare:
Modele de instruire – utilizate în predare;
Cu experiență sunt copii reduse sau mărite ale proiectului
obiect. Obișnuit să cerceteze și să-și prezică viitorul
caracteristici
Științifice și tehnice - sunt create pentru studiul proceselor și fenomenelor
Joc - o repetiție a comportamentului unui obiect în diferite condiții
Imitativ - o reflectare a realității într-o măsură sau alta (acesta
metoda incercare si eroare)
prin factorul timp:
Static - modele care descriu starea sistemului în
un anumit moment în timp (o porțiune unică de informații despre
acest obiect). Exemple de modele: clasificarea animalelor, structura
molecule, lista arborilor plantați, raport de studiu de stare
dinții la școală etc.
Dinamic - modele care descriu procesele de schimbare și dezvoltare
sisteme (modificări ale obiectului în timp). Exemple: descrierea mișcării
corpuri, dezvoltarea organismelor, procesul reacțiilor chimice. Clasificarea modelelor pe industrie este o clasificare după
ramuri ale activității umane: matematică, biologică,
chimice, sociale, economice, istorice etc.
prin forma de prezentare:
Materialele sunt modele subiect (fizice). Întotdeauna au
întruchipare reală. Reflectați proprietățile externe și interne
dispozitivul obiectelor originale, esența proceselor și fenomenelor obiectului original. Aceasta este o metodă experimentală de a învăța despre mediu.
Miercuri. Exemple: jucării pentru copii, schelet uman, animal de pluș, manechin
sistem solar, manuale școlare, experimente fizice și chimice
Abstracte (nemateriale) - nu au o întruchipare reală. Al lor
informația este baza. este o metodă teoretică de cunoaștere
mediu inconjurator. Pe baza implementării, acestea sunt:
Ca rezultat, modelele de gândire se formează în imaginația unei persoane
gânduri, concluzii, uneori sub forma unei imagini. Acesta este modelul
însoţeşte activitatea umană conştientă.
Verbal - modele mentale exprimate într-o formă conversațională.
Folosit pentru a transmite gânduri
Modele de informații - informații selectate intenționat despre
obiect care reflectă cel mai esenţial pentru cercetător
proprietățile acestui obiect. ETAPE DE DEZVOLTARE ȘI CERCETARE
MODELE PE CALCULATOR
Utilizarea unui computer pentru a cerceta modele de informații
diverse obiecte și sisteme vă permit să studiați modificările lor în
în funcţie de valoarea anumitor parametri. Proces de dezvoltare
modelele și studiul lor pe computer pot fi împărțite în mai multe
etapele principale.
Model informativ descriptiv. În prima etapă a studiului
un obiect sau un proces este de obicei construit o informație descriptivă
model. Acest model identifică semnificative, din punct de vedere al obiectivelor
cercetări efectuate, parametrii obiectului, dar nesemnificative
parametrii sunt neglijați.
Modelul formalizat. În a doua etapă, un formalizat
model, adică modelul informațional descriptiv este scris cu
folosind un limbaj formal. Într-un astfel de model, folosind
formulele, ecuațiile sau inegalitățile, relațiile formale sunt fixe
între valorile inițiale și finale ale proprietăților obiectului și
sunt impuse restricții asupra valorilor permise ale acestor proprietăți. Model de calculator. La a treia etapă, un formalizat
transforma modelul informațional într-un model computerizat, adică
exprimați-l într-un limbaj ușor de înțeles de calculator. Sunt diverse
modalități de construire a modelelor computerizate, inclusiv:
- crearea unui model informatic sub forma unui proiect într-una dintre limbi
programare;
- construirea unui model de calculator folosind foi de calcul
sau alte aplicații.
Experiment pe calculator. Dacă există un model de computer în
sub forma unui proiect într-unul dintre limbajele de programare, acesta trebuie rulat
execuție, introduceți datele inițiale și obțineți rezultatele.
Dacă modelul computerului este investigat în aplicație, atunci puteți construi
o diagramă sau un grafic, sortați și căutați datele sau
utilizați alte metode specializate de prelucrare a datelor.
Analiza rezultatelor obtinute si corectarea modelului investigat.
A cincea etapă constă în analizarea rezultatelor obținute și ajustarea
modelul investigat. În caz de inconsecvență a rezultatelor obținute cu
cercetarea modelului informaţional, parametri măsurabili ai realului
obiecte, putem concluziona că la etapele anterioare de construcţie
s-au făcut erori sau inexactități în model. TIPURI DE MODELE DE INFORMAȚII
Tabular - obiectele și proprietățile lor sunt prezentate sub formă de listă și a acestora
valorile sunt plasate în celule dreptunghiulare. Sul
obiectele de același tip sunt plasate în prima coloană (sau rând), iar valorile
proprietățile lor sunt plasate în următoarele coloane (sau rânduri)
Ierarhic - obiectele sunt împărțite pe niveluri. Fiecare element
elementul de nivel înalt este format din elementele de nivel inferior, iar elementul de nivel inferior
nivel poate fi o parte dintr-un singur element al unui nivel superior
nivel
Rețea - folosită pentru a reflecta sistemele în care conexiuni între
elementele au o structură complexă După gradul de formalizare, modelele informaţionale sunt figurative şi simbolice.
Modele figurative și simbolice:
Geometric (desen, pictogramă, desen, hartă, plan, volumetric
imagine)
Structural (tabel, grafic, diagramă, diagramă)
Verbal (descriere în limbaje naturale)
Algoritmic (listă numerotată, listare pas cu pas, diagramă bloc)
Modele emblematice:
Matematică - reprezentată prin formule matematice care se afișează
link-ul parametrilor
Special - prezentat pe specificații. limbi (note, formule chimice)
Algoritmice - programe ANALIZA SI OPTIMIZARE
MODEL INFORMATIV
În caz de discrepanță între rezultatele obținute în timpul studiului
model informațional, se pot realiza parametrii măsurați ai obiectelor reale
concluzia că s-au comis greșeli în etapele anterioare de construire a modelului, sau
inexactități.
De exemplu, la construirea unui model calitativ descriptiv, poate exista
proprietăţile esenţiale ale obiectelor au fost selectate incorect în procesul de formalizare
pot fi făcute erori în formule etc. În aceste cazuri, este necesar
ajustați modelul, iar rafinarea modelului poate fi efectuată
în mod repetat până când analiza rezultatelor arată corespondenţa acestora cu cele studiate
obiect. incepe munca. Timpul pentru operarea mașinii va dura aproximativ
cât pentru înmulțirea manuală a numerelor date pe hârtie.
Exemplul luat în considerare arată esența dificultăților care apar la aplicare
Computer: viteza redusă de introducere a datelor inițiale poate anula uriașul
viteza de calcul. Aceste dificultăți au dus la un moment dat la faptul că computerul
au fost folosite în principal doar pentru rezolvarea anumitor probleme științifice și tehnice complexe.
Problemele economice și alte probleme de management rezolvate în ACS diferă
mult o cantitate mare date inițiale. Deci încerc să folosesc
Un calculator aflat în modul de rezolvare a problemelor individuale aplicate controlului duce la
utilizarea extrem de ineficientă a mașinilor. Cu adevărat eficient
automatizarea cuprinzătoare a proceselor de management la toate nivelurile oamenilor
economia poate fi doar când mecanisme economiceși
forme organizaționale de management (în primul rând fluxul de documente, precum și
forme de contabilitate, interes material etc.).
cu noi posibilități uriașe pe care electronicele moderne
Inginerie calculator.
