Моделирование и Формализация

Моделирование

Моделирование – метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Т.е. исследование объектов путем построения и изучения моделей

Понятие о модели

Модель –

Модель сохраняет наиболее важные характеристики и свойства оригинала.

Модель «копирует» реальный объект.

Модель – любой аналог, образ (мысленный или условный: изображение, описание, схема, символ, формула, чертёж, график, план, карта, таблица и т.п.) какого-либо объекта исследования.

Один и тот же объект может иметь множество моделей , а разные объекты могут описываться одной моделью .

Примеры моделей

Модель необходима для того, чтобы:

• понять, как устроен реальный объект: какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
• научить управлять объектом или процессом: определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (оптимизация );
• прогнозировать прямые или косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

Формы представления моделей

Классы моделей

Предметные (материальные) – воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, макеты зданий и т.д.)

Информационные – представляют объекты и процессы в образной и знаковой форме

Классификация моделей по области использования

Учебные модели – используются при обучении

Научно - технические - создаются для исследования процессов и явлений

Опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик

Игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях

Имитационные – отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок)

Формализация

Формализация – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков.

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, физические, логические и др.)

физической

информационной

1 вопрос

1 вариант

2 вариант

А) предметная модель

Б) информационная модель

2 вопрос

К какому классу относится модель на рисунке?

1 вариант

2 вариант

А) предметная модель

Б) информационная модель

А) информационная модель

Б) предметная модель

3 вопрос

1 вариант

некоторое упрощенное подобие реального объекта, который отражает существенные особенности (свойства) изучаемого реального объекта, явления или процесса

2 вариант

А) модель

Б) моделирование

В) формализация

А) формализация

Б) моделирование

В) модель

4 вопрос

Даны определения, выберите верный ответ

1 вариант

2 вариант

некоторое упрощенное подобие реального объекта, который отражает существенные особенности (свойства) изучаемого реального объекта, явления или процесса

А) формализация

Б) моделирование

А) модель

Б) моделирование

В) модель

В) формализация

5 вопрос

Даны определения, выберите верный ответ

1 вариант

2 вариант

метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей

процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков

А) формализация

Б) моделирование

А) модель

Б) моделирование

В) модель

В) формализация

6 вопрос

1 вариант

2 вариант

А) образные модели

Б) смешанные модели

А) смешанные модели

Б) образные модели

В) знаковые модели

В) знаковые модели

7 вопрос

На картинках изображены информационные модели, к какой форме они относятся?

1 вариант

2 вариант

А) образные модели

Б) смешанные модели

А) смешанные модели

Б) образные модели

В) знаковые модели

В) знаковые модели

8 вопрос

Вставьте пропущенное слово

1 вариант

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться ………….. моделью

2 вариант

А) множество

Один и тот же объект может иметь …………… моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью

А) множество

Ответы:

1 вариант

2 вариант

№ вопроса

№ вопроса

Правильный ответ

Правильный ответ

Шкала оценок

оценка

Число правильных ответов

Системный подход в моделировании

Понятие о системе

Система является совокупностью взаимосвязанных объектов, которые называются элементами системы.

Важным признаком системы является ее целостное функционирование.

Состояние системы характеризуется ее структурой , то есть составом и свойствами элементов, их отношениями и связями между собой.

Классификация моделей по фактору времени:

Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы

Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (рост учеников класса в день исследования)

Дискретные (рост учеников класса за 10 лет, алгоритмы)

Непрерывные (измерение атмосферного давления в течение дня)

Типы информационных моделей

Табличные

Иерархические

Сетевые

Табличные информационные модели

В табличной информационной модели перечень однотипных объектов или свойств размещен в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы

Иерархические информационные модели

В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням.

Каждый элемент

более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня.

Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.

Статическая

Динамическая

Выполнила:

Ашурова О.А.

преподаватель информатики

Цели:

дать учащимся общее представление о формализации объекта;

сформировать понятие формализации;

развить исследовательскую компетентность учащихся при формализации модели, логическое мышление, расширить кругозор;

развить познавательный интерес, воспитать информационную культуру.

Программно-дидактическое обеспечение

ЭВМ типа IBM , операционная система Windows , ППП MS Office XP и выше,

Презентация Формализация . pps .

Теоретический материал

Формализация как важнейший этап моделирования

Слайд №1

В своей деятельности - художественной, научной, практической - человек очень часто создает некоторый образ того объекта (процесса или явления), с которым ему приходится или придется иметь дело, - модель этого объекта. Создание этого образа всегда преследует некую цель. Модель важна не сама по себе, а как инструмент, облегчающий познание или наглядное представление.

В процессе познания окружающего мира и общения мы сталкиваемся с формализацией почти на каждом шагу: формулируем мысли, оформляем отчеты, заполняем всевозможные формуляры и формы, преобразуем формулы. При изучении нового объекта сначала обычно строится его описательная информационная модель на естественном языке, затем она формализуется, то есть, выражается с использованием формальных языков (математики, логики и др.).

Таким образом, прежде чем построить модель объекта (явления, процесса), необходимо выделить составляющие его элементы и связи между ними (провести системный анализ) и «пере­вести» (отобразить) полученную структуру в какую-либо заранее определенную форму - формализовать информацию.

Слайд №2

Формализация - это процесс выделения и перевода внутренней структуры предмета, явления или процесса в определенную информационную структуру - форму. Моделирование любой системы невозможно без предварительной формализации. По сути, формализация - это первый и очень важный этап процесса моделирования.

Формализация - это замена реального объекта или процесса его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.

Слайд №3

Построив информационную модель, человек использует ее вме­сто объекта-оригинала для изучения свойств этого объекта, прогнозирования его поведения и пр. Прежде чем строить какое-то сложное сооружение, например мост, конструкторы делают его чертежи, проводят расчеты прочности, допустимых нагрузок. Та­ким образом, вместо реального моста они имеют дело с его мо­дельным описанием в виде чертежей, математических формул. Если же конструкторы пожелают воспроизвести мост в уменьшенном размере, то это уже будет натурная модель - макет моста.

Слайд №4

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели; например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом:

Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца;

орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

Слайд №5

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Одним из наиболее широко используемых формальных языков является математика. Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Язык математики является совокупностью формальных языков.

Слайды №6-8

Язык алгебры (алгебры высказываний) позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами. Так, Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему мира, открыв законы механики и закон всемирного тяготения и записав их в виде алгебраических функциональных зависимостей. В школьном курсе физики рассматривается много разнообразных функциональных зависимостей, выраженных на языке алгебры, которые представляют собой математические модели изучаемых явлений или процессов.

Язык алгебры логики позволяет строить формальные логические модели. С помощью алгебры высказываний можно формализовать (записать в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Построение логических моделей позволяет решать логические задачи, строить логические модели устройств компьютера (сумматора, триггера) и так далее.

В энциклопедическом словаре приведена следующая трактовка этого понятия: «Формализация - это представление и изучение какой-либо содержательной области знаний (научной теории, рассуждения, процедур поиска и т. п.) в виде формальной системы или исчисления.

Слайд №9

В контексте моделирования под формализацией будем понимать процесс перевода описания задачи в общем виде (общей формулировки задачи) на язык формального представления, с тем чтобы создать компьютерную модель и исследовать ее. С точки зрения обработки информации следует определить исходные данные (что необходимо обрабатывать) и описать правила обработки (как обрабатывать).

Слайд №10

Формализация - один из главных инструментов математики. Т.к. математика оперирует реально несуществующими сущностями, абстрактными понятиями, описывает законы, теоремы, правила, гипотезы и прочее, то без соглашений о представлении всего этого здесь невозможно обойтись.

«Свойства объекта» - Способность тканей изменять свой цвет в зависимости от состояния. ... Полностью или частично электропроводная структура Объекта. Новые функции Объекта. Новые возможности Объекта. 5. А.В. Кислов, А.Б. Ильичев, И.А. Новиков. Измерение импеданса тканей.

«Объект-модель» - Заключение. Технические характеристики. Автоматическое построение связей между объектами и замена формальных соседей фактическими. Простое использование формата METIS для такого описания. Счет на основе “рабочего множества” объектов. Результаты счета, оценка эффективности. Стандарты для достаточно широкого класса случаев отсутствуют.

«Этапы моделирования» - III Этап Компьютерный эксперимент. II этап. Компьютерный эксперимент. IV этап. II этап Разработка модели. Описание задачи. Цель моделирования. Разработка модели. III этап. Этапы моделирования. 1этап постановка задачи. I Этап. Информационная модель. Анализ результатов моделирования. Компьютерная модель.

«Моделирование и формализация» - Взаимодействие. Среда. Виды моделей: 1.субъект-объект- сущность. Соответствие (подобие). Модель ограниченного роста. Виды моделей: 2.субъект-объект- степень формализации. Словесное описание. Внешний вид. (Системы и структуры данных). Формализованные. Цель. ОБЪЕКТ моделирования. Частично формализованные.

«Типы информационных моделей» - Графические модели. Чертеж. ToC. Примеры графических информационных моделей: График изменения температуры. Пример таблицы «объект-свойство». Время. Граф. График. ?. Пример таблицы «объект-объект». Диаграмма. Табличные модели. Математические модели. Карта. Вербальные модели. Схема. Типы информационных моделей.

«Этапы разработки модели» - Описательные информационные модели обычно строятся с использованием естественных языков и рисунков. 3 этап. 5 этап. Построение описательной информационной модели. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере. Практическое задание. 1 этап. Модель солнечной системы. 4 этап. 2 этап.

Всего в теме 18 презентаций

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Моделирование и формализация Выполнил учитель информатики МБОУ СОШ № 108 г.о.Самара Газизова Екатерина Александровна

Модели и моделирование Одним из методов познания объектов окружающего мира является моделирование, состоящее в создании и исследовании упрощённых заменителей реальных объектов. Объект-заменитель принято называть моделью, а исходный объект - прототипом или оригиналом.

Модели и моделирование К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект слишком велик (Солнечная система) или слишком мал (атом), когда процесс протекает очень быстро (переработка топлива в двигателе внутреннего сгорания) или очень медленно (геологические процессы), когда исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (атомный взрыв), привести к разрушению его самого (проверка сейсмических свойств высотного здания) или когда создание реального объекта очень дорого (новое архитектурное решение) и т. д.

Этапы построения информационной модели Анализ выделяются свойства формализация Формализация - это замена реального объекта его формальным описанием, т. е. его информационной моделью.

Виды моделей Модель Натурная (материальная) Информационная Описания объекта оригинала на языках кодирования информации Реальные предметы, в уменьшенном или увеличенном виде воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение объекта моделирования

Классификация информационных моделей

Образные модели Образные модели представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации.

Знаковые модели Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). program lab; var a, b, s, p: integer; begin write(" Введите длину: "); readln (a); write(" Введите ширину: "); readln (b); s:= a * b; p:= 2 * (a + b); writeln (" Площадь равна: ", s); writeln ("Периметр равен: ", p); end . Берегите наш язык, наш прекрасный русский язык – это клад, это достояние, переданное нам нашими предшественниками! И.С. Тургенев

Смешанные модели В смешанных информационные моделях одновременно используются образные и знаковые элементы.

Словесные информационные модели Словесные модели - это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках. Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, словесно описывалась следующим образом: - Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца; - орбиты всех планет проходят вокруг Солнца. Множество словесных моделей содержится в ваших школьных учебниках: в учебнике истории представлены модели исторических событий, в учебнике географии - модели географических объектов и природных процессов, в учебнике биологии - модели объектов животного и растительного мира.

Математические модели Информационные модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. С помощью языка алгебры логики строятся логические модели - формализуются (записываются в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Путём построения логических моделей удаётся решать логические задачи, создавать логические модели устройств и т. д. Компьютерные математ ические модели В настоящее время самые сложные математические модели могут быть реализованы на компьютере. При этом используются такие средства, как: - системы программирования; - электронные таблицы; - специализированные математические пакеты и программные средства для моделирования. Имитационное моделирование - это искусственный эксперимент, при котором вместо проведения натурных испытаний с реальным оборудованием проводят опыты с помощью компьютерных моделей.

Графические информационные модели Чертёж - условное графическое изображение предмета с точным соотношением его размеров, получаемое методом проецирования. Диаграмма - графическое изображение, дающее наглядное представление о соотношении каких-либо величин или нескольких значений одной величины, об изменении их значений. График - линия, дающая наглядное представление о характере зависимости одной величины. Схема - это представление некоторого объекта в общих, главных чертах с помощью условных обозначений. С помощью схем может быть представлен и внешний вид объекта, и его структура.

Удаление вирусов