Конспект урока формы представления моделей 11 класс

Обновлено: 04.07.2024

Тип урока: урок получения и систематизации знаний, умений и навыков, комбинированный.

Формы обучения: фронтальная, индивидуальная.

Методы проведения:

информационный;
иллюстративный;
репродуктивный.

В процессе объяснения преподаватель демонстрирует слайды презентации. (Приложение 2)

Оборудование урока: ЭВМ, мультимедиа проектор, карточки с заданиями, тест, компьютерная презентация.

Этапы урока:

постановка цели урока и мотивация учебной деятельности;
актуализация полученных знаний;
объяснение нового материала;
обобщение и систематизация понятий для выполнения практической работы;
закрепление знаний при помощи тестов;
подведение итогов.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация опорных знаний:

Вопросы:

Как называется упрощенное представление реального объекта? (Модель.)
Как называется процесс построения моделей? (Моделирование.)
Как называется процесс описания модели на формальном языке? (Формализация.)
Макеты, муляжи - это материальные или информационные модели? (Материальные.)
Схема электрической цепи - это материальная или информационная модель? (Информационная.)
Состояние системы в конкретный момент времени называется статической или динамической моделью? (Статической.)
Изменение состояния системы в некоторый период времени называется статической или динамической моделью? (Динамической.)
Описание модели с помощью формального языка. (Формализация.)

б) индивидуальный опрос по карточкам. (Приложение 1)

III. Изучение нового материала.

Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели информационные. Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме.

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной и знаковой форме, то есть зрительные образы объектов зафиксированы на каком-либо носителе информации. Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем).

В информатике, прежде всего мы рассматриваем те модели, которые можно создавать и исследовать с помощью компьютера: графики, диаграммы, таблицы, тексты.

Благодаря развитию графического интерфейса и графических пакетов прикладных программ, широкое распространение получило компьютерное моделирование внешнего вида и структуры объектов.

Предметом компьютерного моделирования могут быть: промышленное предприятие, технологический процесс, экономическая деятельность фирмы или банка и т. д.

Цели компьютерного моделирования могут быть различными, но чаще всего это получение данных, которые могут быть использованы для подготовки и принятия решений социального, экономического, технического характера.

Виды информационных структур являются и формами представления моделей.

Первый способ представления данных – реляционный (табличный). Используется для описания объектов, обладающих одинаковым набором свойств. В табличной информационной модели обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств – в других столбцах.

Табличная форма придает лаконичность и наглядность данным, структурирует данные, позволяет увидеть закономерности в характере данных.

Существуют таблицы различных типов:

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ 1. Тест Проверь себя.pptm

Описание презентации по отдельным слайдам:

Выбранный для просмотра документ 2. Выполни работу.docx

Покажи с помощью Вставка-Фигуры, Рисунки, Диаграммы (выбрав любое действие) статистическую модель; динамическую модель. (подпиши модель)

Выбранный для просмотра документ 3. Повтори и изучи меня.pptx

Описание презентации по отдельным слайдам:

"Формы представления моделей. Формализация." Признаки классификаций моделей: - по области использования; - по фактору времени; - по отрасли знаний; по форме представления.

Научно–технические модели - создаются для исследования процессов и явлений. К таким моделям можно отнести, например, прибор для получения грозового электрического разряда или стенд для проверки телевизоров. Игровые модели – это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Эти модели как бы репетируют поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника. С помощью игровых моделей можно оказывать психологическую помощь больным, разрешать конфликтные ситуации. Имитационные модели непросто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперименты с моделей проводят при разных исходных данных. По результатам исследования делаются выводы. Такой метод подбора правильного решения получил название (метод проб и ошибок). Например, для выявления побочных действий лекарственных препаратов их испытывают в серии опытов над животными.

2) Классификация моделей по фактору времени: Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Например, обследование учащихся в стоматологической поликлинике дает состояние их зубов в данный момент времени: соотношение молочных и постоянных, наличие пломб, дефектов и т.п. Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций. При строительстве дома рассчитывают прочность его фундамента, стен, балок и устойчивость их к постоянной нагрузке. Это статическая модель здания. Но надо так же обеспечить противодействие ветрам, движению грунтовых вод, сейсмическим колебаниям и другим изменяющимся во времени факторам. Эти вопросы можно решить с помощью динамических моделей. Таким образом, один и тот же объект можно охарактеризовать и статической и динамической моделью.

3) Классификация моделей по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека: математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и тд географические исторические социологические экономические

4. Классификация по способу представления В соответствии с этой классификацией модели делятся на две большие группы: материальные (иначе их называют предметные или натурные) и информационные (абстрактные). Материальная модель воспроизводит геометрические, физические и другие свойства оригинала в материальной форме. В школе при изучении наук вам помогают такие материальные модели, как чучело птицы и скелет человека (на уроках биологии), наклонная плоскость и макет многоступенчатой ракеты (на уроках физики и астрономии), различные химические опыты и т. п.

Решая задачи по физике, вы составляете математические модели различных явлений и процессов. Например, модель равноускоренного прямолинейного движения: где: S — путь, пройденный телом за время t; a — ускорение; v0 — начальная скорость; Существуют и другие подходы к классификации информационных моделей. Так в зависимости от строгости описания различают образно-знаковые и знаковые модели. Из рассмотренных выше моделей к первой группе относятся словесные и графические.Математические модели относятся к знаковым. В зависимости от структуры информационные модели делятся на табличные иерархические сетевые Математические модели — это модели, построенные с использованием математических понятий и формул.

В табличной информационной модели объекты или их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках таблицы. Названиестанции Времястоянки УлицаДыбенко 0:40 ПроспектБольшевиков 0:30 Ладожская 0:20 Новочеркасская 0:10 Пл.АлександраНевского 0:30 Маяковская 0:40 Гостиныйдвор 0:35 Василеостровская 0:15 Приморская 0:10

Примером химической табличной модели служит хорошо вам известная Периодическая система элементов Менделеева. В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням, причем элементы нижнего уровня входят в состав одного из элементов более высокого уровня. Такие модели строятся в процессе классификации объектов. Примером может служить модель классификации современных компьютеров.

Сетевые информационные модели применяются для описания таких систем, в кото-рых связь между элементами имеет сложную структуру. Например, структура сети Интернет может быть описана следующей моделью:

Для изучения свойств различных предметов, процессов или явлений, а также связей между ними люди проводят разнообразные исследования. Однако не всегда можно, а бывает и невозможно, исследовать сами предметы, процессы или явления непосредственно. В таких случаях создаются и исследуются их модели. На этом уроке учащиеся узнают о том, какие виды моделей бывают. Рассмотрят алгоритм как информационную модель. А также выяснят, что такое формализация.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Формы представления моделей. Формализация"

· алгоритм как информационная модель;

Все модели делятся на два больших класса: это материальные модели и информационные.

Материальная (предметная) модель воспроизводит геометрические, физические, химические, биологические свойства объектов в материальной форме.

Примерами материальных моделей объекта являются чучела животных, манекены, муляжи, глобус, модель водяной мельницы и другие. Материальные модели чаще всего предназначены для проведения практических исследований.

Информационная модель – это совокупность информации, описывающая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления. Информационные модели нельзя потрогать, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации.

Примерами информационных моделей объекта являются, например, физическая карта России, уравнение химической реакции, рассказ о берегах реки Дон, математические формулы и другие.

Информационные модели чаще всего предназначены для проведения теоретических исследований.

В зависимости от цели исследования информационные модели одного и того же объекта будут разными.

Рассмотрим пример. Представьте себе, что нужно отгадать загадку. Вам предлагают перечень свойств реального предмета: круглое, зелёное, глянцевое, полосатое, звонкое, ароматное, сладкое, тяжёлое, крупное, с сухим хвостиком.

Список можно продолжать, но вы, наверное, уже догадались, что речь идёт об арбузе.

Информация о нём дана самая разнообразная; и цвет, и запах, и вкус, и даже звук. Очевидно, её гораздо больше, чем требуется для решения этой задачи. Попробуйте выбрать из всех перечисленных признаков и свойств минимум, позволяющий безошибочно определить объект.

Если бы информация предназначалась художнику для написания натюрморта, можно было ограничиться следующими свойствами объекта: круглый, большой, зелёный, полосатый.

Чтобы вызвать аппетит у сладкоежки, выбрали бы другие свойства: зрелый, сочный, ароматный, сладкий.

Для человека, выбирающего арбуз на бахче, можно было бы предложить следующую модель: крупный, звонкий, с сухим хвостиком.

То есть один и тот же объект может иметь несколько моделей. Это могут быть и материальные и информационные модели. Всё зависит от цели исследования.

Рассмотрим подробнее информационные модели.

Информационные модели делятся на:

· словесные (это могут быть устные и письменные описания);

· графические (рисунки, чертежи, пиктограммы, карты и другие);

· структурные (сюда относятся таблицы, графики, диаграммы, схемы и прочее);

· алгоритмические (правила, планы действий и так далее)

· математические (формулы, уравнения, неравенства, функции и так далее);

· специальные (к ним относятся химические формулы и уравнения, нотные записи, записи шахматных партий и прочее).

Значит можно сделать вывод, что информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

То есть существует несколько классификаций информационных моделей.

Знаковые информационные модели описывают объект или явление на каком-либо естественном или формальном языке. Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста (например, программа на языке программирования Паскаль), в виде формулы (например, Теорема Пифагора), в форме таблицы (например, физические постоянные) и так далее.

При построении знаковой информационной модели может использоваться несколько различных языков. Посмотрите на карту. Здесь используются графические элементы, буквы, цифры.

Образные (графические) модели описывают зрительные образы (в виде рисунков, фотографий, схем).

В то же время, рассматривая любую образную информационную модель, мы связываем её с определённым носителем информации (бумагой, магнитным диском, флэш-накопителем и другими).

Образные информационные модели нашли широкое применение в образовании. Практически на каждом уроке вы пользуетесь таблицами, плакатами, картами.

В процессе своего развития человечество всегда строило различные модели используя разнообразные способы и инструменты, которые постоянно совершенствовались. Самыми первыми информационными моделями можно считать наскальные рисунки.

Появление компьютера обеспечило компьютерную реализацию информационных моделей, которая предполагает проведение вычислительного эксперимента и осуществление прогнозирования.

Рассмотрим подробнее алгоритм как информационную модель.

Люди ежедневно пользуются разнообразными правилами, инструкциями, рецептами, которые состоят из определённой последовательности команд (указаний). Некоторые из них мы выполняем почти не задумываясь, автоматически.

Алгоритмы лежат в основе современных информационных технологий. Алгоритм является информационной моделью процесса решения задачи.

Существует несколько способов записи алгоритма, среди них выделяют:

· Графические (в виде блок-схемы)

· и на алгоритмическом языке.

Блок-схема позволяет сделать алгоритм более наглядным. То есть по блок-схеме можно сразу определить какая алгоритмическая структура используется – следование, ветвление или повторение. По блок-схеме можно легко проследить выполнение алгоритма, так как её элементы соединены стрелками, которые указывают порядок действий.

Каждое действие в алгоритме изображается на блок-схеме с помощью геометрической фигуры, внутри которой записывается программный код.

Итак, мы уже говорили, что замену реального объекта, явления или процесса его подходящей копией называют моделированием.

Например, когда вы описываете внешность какого-то человека или объясняете прохожему, как пройти в нужное ему место, вы используете естественные языки для создания описательных информационных моделей.

Когда вы записываете условие задачи в виде формул, то вы с помощью формальных языков строите формальные информационные модели (математические или логические).

Для отображения различных процессов часто прибегают к построению графиков, чертежей, схем – это примеры графических информационных моделей.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

Моделирование любой системы невозможно без предварительной формализации. По сути, формализация – это первый и очень важный этап процесса моделирования.

Формулы математики описывают соотношения между количественными характеристиками объекта моделирования.

Математической моделью называется совокупность математических соотношений, уравнений, неравенств, описывающих основные закономерности изучаемого объекта, процесса или явления.

Математическая модель – очень простое понятие. И очень важное. Именно математические модели связывают математику и реальную жизнь.

Говоря простым языком, математическая модель – это математическое описание любой ситуации. Такая модель может быть примитивной, а может быть и суперсложной.

В любом деле, где нужно что-нибудь посчитать или рассчитать - мы занимаемся математическим моделированием. Даже если и не подозреваем об этом.

Например, нам нужно посчитать расходы на покупки в магазине. Надо купить две тетради и три ручки. Мы знаем цену на тетрадь и цену ручки. Тогда легко можно записать: расход равен два умножить на цену тетради плюс три умножить на цену ручки.

Эта запись и будет математической моделью расходов на наши покупки. Модель не учитывает цвет тетрадей, срок годности, вежливость кассиров и тому подобное. На то она и модель, а не реальная покупка. Но расходы, то есть то, что нам нужно - мы узнаем точно. Если, конечно, построили правильно модель.

Язык алгебры логики позволяет строить формальные логические модели, то есть формальные логические методы применимы в случаях, когда модель описывается определённым набором аксиом. Данный метод обладает очевидными преимуществами в виде логической целостности, очевидности, ясности, возможности чёткого контроля. Например, логические модели баз данных.

В процессе познания окружающего мира человечество постоянно использует моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала строится его описательная информационная модель на естественном языке, затем она формализуется, то есть выражается с использованием формальных языков (математики, логики и других)

В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация. Для визуализации алгоритмов используются блок-схемы: пространственных соотношений между объектами – чертежи, моделей электрических цепей – электрические схемы, логических моделей устройств – логические схемы и так далее.

Так при визуализации формальных физических моделей с помощью анимации может отображаться динамика процесса, производиться построение графиков изменения физических величин и так далее. Визуальные модели обычно являются интерактивными, то есть исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.

Пришло время подвести итоги урока.

Информационная модель – это совокупность информации, описывающая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления.

Существует несколько классификаций информационных моделей.

· Знаковые информационные модели описывают объект или явление на каком-либо естественном или формальном языке.

· Образные (графические) модели описывают зрительные образы (в виде рисунков, фотографий, схем).

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

Модель — это объект, который обладает существенными свойствами другого объекта, процесса или явления и используется вместо него.

Моделирование — это создание и исследование моделей с целью их изучения.

По природе модели делятся на материальные и информационные. Материальные модели обычно представляют собой физическое или предметное представление объекта. Например, архитектор, чтобы представить заказчику здание, сначала строит его уменьшенную копию. Для нас же более интересней рассмотреть именно информационные модели.

Информационные модели — это информация о свойствах оригиналах и его связях с внешним миром.

Среди таких моделей можно выделить вербальные, то есть представленные в виде слов и описаний и знаковые, то есть представленные в виде схем, карт, формул, чертежей.

Еще информационные модели можно различать по фактору времени. Статистические, то есть те, в которых интересующие нас свойства не изменяются со временем, и динамические — это модели, которые описывают движение, развитие.

Сами динамические модели могут быть дискретными и непрерывными. Дискретные модели — это модели, которые описывают поведение оригинала только в отдельные промежутки времени. Непрерывными моделями называются модели, описывающие поведение оригинала для всех промежутков времени.

По характеру связей выделяются детерминированные и стохастические. Детерминированные модели описывают четкую связь между исходными данными и результатом, в стохастических же моделях учитываются случайные события.

Адекватность — это совпадение существенных свойств модели и оригинала в рассматриваемой задаче. Доказать адекватность модели можно только в сравнении с оригиналом.

Для этого проверяется:

— не противоречит ли результат моделирования выводам теории,

— подтверждается ли результат моделирования результатами эксперимента.

Таким образом, любое моделирование должно соответствовать следующей схеме.

Такое моделирование позволяет:

Существенно расширить круг исследуемых объектов.
Исследовать процессы и явления, при необходимости ускорять или замедлять процесс.
Находить оптимальное соотношение затрат.
Проводить эксперименты без риска негативных последствий.
Визуализировать полученные результаты.

Между данными, используемыми в той или иной информационной модели, всегда существует некоторые связи, определяющие ту или иную структуру данных.

Граф является многосвязной структурой, обладающей следующими свойствами:

— на каждый элемент может быть произвольное количество ссылок;

— каждый элемент может иметь связь с любым количеством элементов;

— каждая связка может иметь направление и вес.

Направленная (без стрелки) линия, соединяющая вершины графа, называется ребром.

Линия направленная (со стрелкой) называется дугой.

Граф называется неориентированным, если его вершины соединены ребрами.

Граф называется ориентированным, если его вершины соединены дугами.

Граф называется взвешенным, если его вершины или ребра характеризуются некоторой дополнительной информацией — весами вершин или ребер.

Таблицы могут быть следующими типами:

Читайте также: