Опис презентації з окремих слайдів:

1 слайд

Опис слайду:

2 слайд

Опис слайду:

Етапи моделювання Постановка мети моделювання. Аналіз об'єкта, що моделюється, і виділення всіх його відомих властивостей. Аналіз виділених властивостей з погляду мети моделювання та визначення, які їх слід вважати суттєвими. Вибір форми представлення моделі. Формалізація. Аналіз отриманої моделі на несуперечність. Аналіз адекватності отриманої моделі об'єкту та мети моделювання. Досягнення мети моделювання.

3 слайд

Опис слайду:

Для одного і того ж об'єкта при різних цілях моделювання суттєвими вважатимуться різні властивості. Істотні ознаки паперової моделі літака – крила, корпус, їхнє взаємне розташування, вміння літати. Для конструктора літака, що будує комп'ютерну імітаційну модель для перевірки надійності конструкції у різних польотних умовах, моделлю літака буде зміна графічного зображеннята розрахункових параметрів на екрані дисплея при зміні значення вхідних параметрів-змінних. Тут суттєві ознаки – закономірність і характер залежності поведінки літака та її окремих елементів від впливають нього зовнішніх умов.

4 слайд

Опис слайду:

Наскільки правильно та повно виділено суттєві ознаки, залежить відповідність побудованої моделі заданої мети, тобто її адекватність мети моделювання. Адекватність передбачає відтворення моделлю з необхідною повнотою всіх характеристик об'єкта, суттєвих з метою моделювання. А ось адекватність моделі об'єкту моделювання залежатиме від того, як ці виділені суттєві ознаки ми зможемо висловити, в якій формі ми їх зобразимо. Вибір форми представлення виділених ознак об'єкта моделювання – наступний етап процесу моделювання.

5 слайд

Опис слайду:

Формами представлення інформаційної моделі можуть бути: словесний опис, таблиця, малюнок, схема креслення, формула, алгоритм, комп'ютерна програмаі т.п.

6 слайд

Опис слайду:

Формалізація – приведення (зведення) суттєвих властивостей та ознак об'єкта до обраної форми, тобто це процес побудови інформаційних моделей за допомогою формальних мов. Результатом етапу формалізації буде інформаційна модель. Але перш ніж говорити про закінчення процесу моделювання, побудовану модель необхідно перевірити на несуперечність та проаналізувати, наскільки вона адекватна об'єкту та меті моделювання. Якщо побудована модель суперечлива, після виявлення всіх помічених протиріч їх необхідно усунути: виправити креслення, змінити програму, уточнити формулу тощо. І знову перевірити уточнену модель на несуперечність.

ПОНЯТТЯ МОДЕЛІ
Кожен об'єкт має велика кількістьрізних властивостей. В процесі
побудови моделі виділяються головні, найбільш суттєві для
проведеного дослідження якості.
Різні науки досліджують об'єкти та процеси під різними кутами зору та
будують різні типи моделей.
Модель - це новий об'єкт, який відбиває суттєві
особливості досліджуваного об'єкта, явища чи процесу.
Один і той самий об'єкт може мати безліч моделей, а різні об'єкти
можуть описуватись однією моделлю.
Жодна модель не може замінити сам об'єкт. Але при вирішенні конкретної
завдання, коли нас цікавлять певні властивості об'єкта, що вивчається,
модель виявляється корисним, а часом і єдиним інструментом
дослідження.

КЛАСИФІКАЦІЯ МОДЕЛЕЙ
по галузі використання:
Навчальні моделі – використовуються під час навчання;
Досвідчені – це зменшені або збільшені копії проектованого
об'єкт. Використовують для дослідження та прогнозування його майбутніх
характеристик
Науково - технічні - створюються для дослідження процесів та явищ
Ігрові – репетиція поведінки об'єкта у різних умовах
Імітаційні – відображення реальності тією чи іншою мірою (це
метод спроб та помилок)
за фактором часу:
Статичні – моделі, що описують стан системи
певний момент часу (одноразовий зріз інформації по
даному об'єкту). Приклади моделей: класифікація тварин, будова
молекул, список посаджених дерев, звіт про обстеження стану
зубів у школі тощо.
Динамічні – моделі, що описують процеси зміни та розвитку
системи (зміни об'єкта у часі). Приклади: опис руху
тел, розвитку організмів, процес хімічних реакцій.

Класифікація моделей з галузі знань - це класифікація з
галузі діяльності людини: Математичні, біологічні,
хімічні, соціальні, економічні, історичні тощо
за формою подання:
Матеріальні – це предметні (фізичні) моделі. Вони завжди мають
реальне втілення. Відображають зовнішню властивість і внутрішню
будову вихідних об'єктів, суть процесів та явищ об'єктаоригіналу. Це експериментальний метод пізнання навколишнього
середовища. Приклади: дитячі іграшки, скелет людини, опудало, макет
сонячної системи, шкільні посібники, фізичні та хімічні досліди
Абстрактні (нематеріальні) – немає реального втілення. Їх
основу складає інформація. це теоретичний метод пізнання
довкілля. За ознакою реалізації вони бувають:
Думкові моделі формуються в уяві людини в результаті
роздумів, висновків, іноді у вигляді деякого образу. Це модель
супроводжує свідому діяльність людини.
Вербальні - уявні моделі виражені в розмовній формі.
Використовується для передачі думок
Інформаційні моделі– цілеспрямовано відібрана інформація про
об'єкті, що відображає найбільш суттєві для дослідника
властивостей цього об'єкта.

ЕТАПИ РОЗРОБКИ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ
МОДЕЛЕЙ НА КОМП'ЮТЕРІ
Використання комп'ютера для вивчення інформаційних моделей
різних об'єктів і систем дозволяє вивчити їх зміни в
залежно від значення тих чи інших параметрів. Процес розробки
моделей та їх дослідження на комп'ютері можна розділити на декілька
Основні етапи.
Описова інформаційна модель. На першому етапі дослідження
об'єкта або процесу зазвичай будується описова інформаційна
Модель. Така модель виділяє суттєві, з погляду цілей
проведеного дослідження, параметри об'єкта, а несуттєвими
параметрами нехтує.
Формалізована модель. На другому етапі створюється формалізована
модель, тобто описова інформаційна модель записується з
допомогою будь-якої формальної мови. У такій моделі за допомогою
формул, рівнянь чи нерівностей фіксуються формальні співвідношення
між початковими та кінцевими значеннями властивостей об'єктів, а також
накладаються обмеження на припустимі значення цих властивостей.

Комп'ютерні моделі. На третьому етапі необхідно формалізовану
інформаційну модель перетворити на комп'ютерну модель, тобто.
висловити її зрозумілою для комп'ютера мовою. Існують різні
шляхи побудови комп'ютерних моделей, у тому числі:
- створення комп'ютерної моделі у формі проекту однією з мов
програмування;
- Побудова комп'ютерної моделі з використанням електронних таблиць
або інших програм.
Комп'ютерний експеримент. Якщо комп'ютерна модель існує в
вигляді проекту однією з мов програмування, її потрібно запустити на
виконання, ввести вихідні дані та отримати результати.
Якщо комп'ютерна модель досліджується у додатку, можна побудувати
діаграму або графік, провести сортування та пошук даних або
використовувати інші спеціалізовані методи обробки даних.
Аналіз отриманих результатів та коригування досліджуваної моделі.
П'ятий етап полягає в аналізі отриманих результатів та коригуванні
досліджуваної моделі. У разі невідповідності результатів, отриманих при
дослідженні інформаційної моделі, що вимірюються параметрами реальних
об'єктів можна зробити висновок, що на попередніх етапах побудови
моделі були допущені помилки чи неточності.

ТИПИ ІНФОРМАЦІЙНИХ МОДЕЛЕЙ
Табличні - об'єкти та їх властивості представлені у вигляді списку, а їх
значення розміщуються у комірках прямокутної форми. Список
однотипних об'єктів розміщено в першому стовпці (або рядку), а значення
їх властивостей розміщуються у наступних стовпцях (чи рядках)
Ієрархічні – об'єкти розподілені за рівнями. Кожен елемент
високого рівня складається з елементів нижнього рівня, а елемент нижнього
рівня може входити до складу лише одного елемента вищого
рівня
Мережеві – застосовують для відображення систем, у яких зв'язки між
елементами мають складну структуру

За рівнем формалізації інформаційні моделі бувають образнознакові та знакові.
Образно-знакові моделі:
Геометричні (малюнок, піктограма, креслення, карта, план, об'ємне
зображення)
Структурні (таблиця, граф, схема, діаграма)
Словесні (опис природними мовами)
Алгоритмічні (нумерований список, покрокове перерахування, блоксхема)
Знакові моделі:
Математичні – представлені матем.формулами, що відображають
зв'язок параметрів
Спеціальні – представлені на спец. мовами (ноти, хім.формули)
Алгоритмічні – програми

АНАЛІЗ І ОПТИМІЗАЦІЯ
ІНФОРМАЦІЙНОЇ МОДЕЛІ
У разі невідповідності результатів, отриманих під час дослідження
інформаційної моделі, вимірюваним параметрам реальних об'єктів можна зробити
висновок, що на попередніх етапах побудови моделі були допущені помилки або
неточності.
Наприклад, при побудові описової якісної моделі можуть бути
неправильно відібрано суттєві властивості об'єктів у процесі формалізації
можуть бути допущені помилки у формулах і т. д. У цих випадках необхідно
провести коригування моделі, причому уточнення моделі може проводитись
багаторазово, поки аналіз результатів не покаже їх відповідність досліджуваному
об'єкту.

почати працювати. Часу для машинних операцій знадобиться приблизно
стільки, скільки для ручного перемноження заданих чисел на папері.
Розглянутий приклад показує суть труднощів, що виникають при застосуванні
ЕОМ: мала швидкість введення вихідних даних може звести нанівець величезну
швидкість обчислень. Ці проблеми привели свого часу до того, що ЕОМ
використовувалися переважно лише на вирішення окремих складних науковотехнічних завдань.
Економічні та інші завдання управління, які вирішуються в АСУ, відрізняються
набагато більшою кількістю вихідних даних. Тому спроба використання
ЕОМ у режимі вирішення окремих завдань у застосуванні до управління призводить до
вкрай неефективне використання машин. По-справжньому ефективною
комплексна автоматизація процесів управління на всіх рівнях народного
господарства може бути лише в тому випадку, коли економічні механізми та
організаційні форми управління (насамперед документообіг, а також
форми обліку, матеріальної зацікавленості та ін.) приводяться у відповідність
з новими величезними можливостями, які дає сучасна електронна
обчислювальна техніка.

Урок інформатики "Основні етапи розробки та дослідження моделей на комп'ютері"

Мета уроку: організувати спільну навчальну діяльність на формування та розвитку дослідницьких навичок учнів; створити умови для освоєння технології моделювання.

Повинні знати: основні етапи розробки та дослідження моделей на комп'ютері.

Повинні вміти: побудувати модель об'єкта чи процесу відповідно до поставленої мети.

План роботи

Орг.момент

Перевірна робота Додаток2 (тест)

Пояснення нової теми. (Презентація +ОМС)

Використання комп'ютера для вивчення інформаційних моделей різних об'єктів та систем дозволяє вивчити їх зміни залежно від значення тих чи інших параметрів. Процес розробки моделей та його дослідження на комп'ютері можна розділити кілька основних етапів.

На першому етапі дослідження об'єкта чи процесу зазвичай будується описова інформаційна модель . Така модель виділяє суттєві з погляду цілей проведеного дослідження параметри об'єкта, а несуттєвими параметрами нехтує.

На другому етапі створюється формалізована модель, тобто описова інформаційна модель записується за допомогою будь-якої формальної мови. У такій моделі за допомогою формул, рівнянь, нерівностей тощо фіксуються формальні співвідношення між початковими і кінцевими значеннями властивостей об'єктів, а також накладаються обмеження на допустимі значення цих властивостей.

Однак далеко не завжди вдається знайти формули, що явно виражають шукані величини через вихідні дані. У разі використовуються наближені математичні методи, дозволяють отримувати результати із заданою точністю.

На третьому етапі необхідно формалізовану інформаційну модель перетворити на комп'ютерну модель , тобто висловити її зрозумілою для комп'ютера мовою. Існують два принципово різні шляхи побудови комп'ютерної моделі:

1) побудова алгоритму розв'язання задачі та його кодування однією з мов програмування;
2) побудова комп'ютерної моделі з використанням одного із додатків (електронних таблиць, СУБД та ін.).

У процесі створення комп'ютерної моделі корисно розробити зручний графічний інтерфейс, що дозволить візуалізувати формальну модель, і навіть реалізувати інтерактивний діалог людини з комп'ютером на етапі дослідження моделі.

Четвертий етап дослідження інформаційної моделі полягає у проведенні комп'ютерний експеримент. Якщо комп'ютерна модель існує у вигляді програми однією з мов програмування, її потрібно запустити на виконання та отримати результати.

Якщо комп'ютерна модель досліджується у додатку, наприклад, електронних таблицях, можна провести сортування чи пошук даних, побудувати діаграму чи графік тощо.

П'ятий етап полягає в аналіз отриманих результатів та коригування досліджуваної моделі. У разі відмінності результатів, отриманих при дослідженні інформаційної моделі, з параметрами реальних об'єктів, що вимірюються, можна зробити висновок, що на попередніх етапах побудови моделі були допущені помилки або неточності. Наприклад, при побудові описової якісної моделі можуть бути неправильно відібрані суттєві властивості об'єктів, у процесі формалізації можуть бути допущені помилки у формулах і так далі. У цих випадках необхідно провести коригування моделі, причому уточнення моделі може проводитися багаторазово, поки аналіз результатів не покаже їх відповідність об'єкту, що досліджується.

Питання для роздумів

1. У яких випадках можуть бути опущені окремі етапи побудови та дослідження моделі? Наведіть приклади створення моделей у процесі навчання.

4. Фізкульт. хвилинка

5. Практична робота (роздавальний матеріал)

На сьогоднішньому уроці я пропоную вам побудувати комп'ютерну модель об'єкта із заданими геометричними властивостями.

Підсумок уроку

"Лабораторна робота моделювання"

“Моделювання в середовищі графічного редактора”

Ціль:закріпити в учнів роботу із фрагментом малюнка (копіювання, вставка, поворот, видалення).

Завдання 1. Побудова рівностороннього трикутника із заданою стороною

Даний алгоритм запропонував Евклід у IV ст до н. е.

Побудувати трикутник за алгоритмом, наведеним малюнку і довести.

Рис.1

Завдання 2. Створення геометричних композицій із готових мозаїчних форм.

На малюнку представлені зразки орнаментів та елементарні фігури з яких він зроблений. Змоделювати цей орнамент за зразком.

Рис.2

Рис.3

Завдання для самостійної роботи

Завдання 3. Відкрийте файл рисунок4.jpg, використовуючи операції з фрагментами, складіть свій візерунок і розфарбуйте за своїм бажанням. Не забудьте зберегти файл!

«Урок 59»

Урок 59. Побудова та дослідження фізичних моделей

Розглянемо процес побудови та дослідження моделі на конкретному прикладіруху тіла, кинутого під кутом до горизонту.

Проект "Кидання м'яча у майданчик"

Під час тренувань тенісисти використовують автомати з кидання м'ячика. Потрібно задати автомату програму, за якою м'ячик потрапить у майданчик. Для цього потрібно задати необхідну швидкість та кут кидання м'яча.

малюнок із підручника стор. 155

З умови завдання випливає:

м'ячик малий у порівнянні із Землею, тому його можна вважати матеріальною точкою;

зміна висоти м'ячика мало, тому прискорення вільного падіння вважатимуться постійної величиною (g=9,8), рух по осі можна вважати рівноприскореним;

швидкість кидання мала, тому опором повітря можна знехтувати, рух по осі Х вважатимуться рівномірним.

Для формалізації моделі використовуємо відомі з фізики формули

x=v0*cos a* t,

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

З другої формули висловимо час t, рахуючи у = 0, оскільки м'яч впаде на землю:

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

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

t=0 або v0*sin a-(g*t)/2=0,

тобто м'яч буде на поверхні Землі двічі - на початку руху та наприкінці.

Нас цікавить другий випадок, звідси отримуємо

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

Підставивши знайдене t формулу для обчислення х отримуємо:

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

Нехай площадка розташована на відстані s та має довжину l. Тоді попадання відбудеться, якщо ss+l, то переліт

Розв'яжемо завданняв електронних таблицях

Позначимо стовпці таблиці

Внесемо формули

Як бачите, результат виводиться у текстовій формі. Можна збудувати графік руху м'яча. Як це зробити, подумайте самі.

Вирішимо завдання в об'єктно-орієнтованому середовищі програмування Gambas

скриншот графічного інтерфейсу

Для введення вихідних даних: початкової швидкості v0, кута кидання м'яча a, довжини майданчика l та її віддаленості s - помістимо 4 числові вікна ValueBox. Для виведення змінної х – ще одне числове вікно ValueBox. Для виведення результату: Недолет, Переліт, Попадання- Розмістимо на формі напис Label. Підпишемо кожне числове вікно, вивівши поруч із ними написи Label і змінивши параметр Text на Початкова швидкість, Кут кидання, Відстань до майданчика, Довжина майданчикавідповідно. Для запуску програми нам знадобиться кнопка Button, на якій напишемо Пуск.

Створюємо подію Button1_Click подвійним клацанням по кнопці.

Кодпрограми

Public Sub Button1_Click

"Оголошуємо змінні g і pi як постійні величини, а інші як десяткові дроби

Const g As Single = 9.81

Const pi As Single = 3.14

Dim v0, a, s, l, x As Single

"Зчитуємо значення змінних, введених користувачем, з числових вікон

v0=ValueBox1.Value

a=ValueBox2.Value

s=ValueBox3.Value

l=ValueBox4.Value

"Обчислюємо значення х і виводимо його у числовому вікні

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

ValueBox5.Value=x

"Перебираємо варіанти значень х і виводимо результат кидка

Label1.Text=" Недолет "

Label1.Text="Переліт"

Label1.Text="Влучення"

Домашнє завдання

Прочитайте 5.4. Дайте відповідь усно на контрольні питання.

Доповніть рішення в електронних таблицях графіком руху м'яча

Перегляд вмісту презентації
«През»

І етап. Постановка задачі

1.Опис завдання (звичайною мовою, найзагальнішими фразами)

2. Мета моделювання (від обраної мети залежить, які характеристики об'єкта, що досліджується, вважати суттєвими, а які відкинути).

«що буде, якщо?..» - визначення наслідків на об'єкт і прийняття правильного рішення.

"як зробити, щоб?.." - створення об'єктів із заданими властивостями.

3. Формалізація завдання (формалізм – суворий порядок).

Формалізацію проводять як пошуку відповіді питання, уточнюють загальний опис завдання.

ІІ етап. Розробка моделі

1. Інформаційна модель

Вибір найбільш істотних даних для формування інформаційної моделі та її складність визначаються метою моделювання.

Інформаційна модель тексту.

2. Комп'ютерна модель (модель, реалізована засобами програмного середовища)

Приклади: набір тексту, рух автомобіля, розміщення меблів.

ІІІ етап. Комп'ютерний експеримент

1. План експерименту (має чітко відображати послідовність роботи з моделлю)

Тестування – процес перевірки правильності побудови моделі.

Тест – набір вихідних даних, що дозволяє визначити правильність побудови моделі.

2. Проведення дослідження

Якщо виникла впевненість у правильності побудованої моделі, можна переходити до проведення дослідження.

ІV етап. Аналіз результатів моделювання

Цей етап вирішальний - або ви продовжуєте дослідження, або закінчуєте.

Якщо результати не відповідають цілям поставленого завдання, значить, на попередніх етапах були допущені помилки.

Якщо такі помилки виявлено, то потрібне коригування моделі, тобто повернення до одного з попередніх етапів.

Процес повторюється до того часу, поки результати експерименту нічого очікувати відповідати цілям моделювання.

«Моделі та моделювання» - Основні етапи моделювання. Прогнозувати прямі та непрямі наслідки реалізації заданих способів. Об'єкт-(objeectum- предмет від латинського objicio-кидаю вперед)- предмет обговорення. Цілі моделювання визначаються постановкою завдання: Вербальна модель – інформаційна модель у мисленній або розмовній формі.

"Мат.моделювання" - 9. Корекція моделі. Алгоритм. (Додаткові розділи математики). 4. Побудова фізичної моделі об'єкта дослідження. Математичне моделювання. Декомпозиція. Тест. Математична модель. Збір даних. 7. Реалізація алгоритму як програми. Корекція. Справжня ситуація. Зміст мат. моделювання.

"Комп'ютерне інформаційне моделювання" - Моделі. Динамічні. Інформаційні моделі Математична формула рівняння нерівність. WordPad. Комп'ютерні моделі. Розклад уроків Таблиця множення. Paint. Вербальні (словесні) Пісня Розповідь Поема. Ви можете створювати всі інформаційні моделі за допомогою комп'ютера. Хімія – хімічні явища.

«Комп'ютерне моделювання» - приклад програми, розробленої в рамках магістерської та кандидатської дисертації «Дослідження та розробка методів комп'ютерного моделювання та обробки інтерферограм». 200400.68.06 Комп'ютерна оптика. Приклад програми, розробленої в рамках магістерської дисертації. Комп'ютерне моделюванняформування кольорового зображення на матричних ПЗЗ-приймачах».

"Інформаційне моделювання на комп'ютері" - 2x+3y>=0. Стало можливим проводити розрахунки складних математичних моделей за прийнятний час. Мета моделювання: створення об'єктів із заданими властивостями. Дослідження показників об'єкта. 3 етап моделювання. Інформаційне моделювання на комп'ютері. Імітаційне моделювання. Інформаційне моделювання.

«Математичне моделювання» - 7. 2. 6. 1. Цілі та зміст курсу. Математичне моделювання та проектування. 2. Методика викладання. План. 4. Світлов Микола Михайлович E-mail [email protected] http://svetlov.timacad.ru. Література 3. Франс Дж., Торнлі Дж.

Всього у темі 18 презентацій

Слайд 2

Постановка задачі: Опис завдання; Ціль моделювання; Аналіз об'єкта Розробка інформаційної моделі Розробка комп'ютерної моделі Дослідження моделі Аналіз результатів Результати відповідають цілі? Висновки Так Ні

Слайд 3

Слайд 4

ІІ етап. Розробка інформаційної моделі

Описова інформаційна модель Формалізована інформаційна модель Описуються властивості, стани та дії складових об'єктів і системи в цілому Формалізація – процес побудови інформаційних моделей за допомогою формальних мов Т. е. створюються знакові моделі Математична модель (формули) Таблиці Схеми

Слайд 5

ІІІ етап. Розробка комп'ютерної моделі: Вибір інструментів моделювання Створення моделі Тестування моделі

Комп'ютерна модель – це модель, реалізована засобами програмного середовища: Графічні редактори Текстові редактори Середовища програмування Електронні таблиці Математичні пакети HTML-редактори СУБД Інші

Слайд 6

Виконується реалізація комп'ютерної моделі за законами обраної моделі. Виконується тестування або налагодження моделі на комп'ютері. Тестування – процес перевірки правильності моделі. Підбираються кілька варіантів вихідних значень і заздалегідь прораховується очікуваний результат. Тест – набір вихідних даних, для яких заздалегідь відомий результат.

Слайд 7

ІV етап. Дослідження моделі: Проведення серії експериментів Накопичення результатів

Експеримент – це досвід, який виготовляється з об'єктом або моделлю. Він полягає у виконанні деяких дій, щоб визначити, як реагує експериментальний зразок на ці дії.

Слайд 8

V етап. Аналіз результатів моделювання

Вирішальний етап: "Продовжувати дослідження чи закінчувати?" Якщо результати не відповідають цілям поставленого завдання, значить, на попередніх етапах були допущені помилки. Це може бути: неправильно відібрані суттєві властивості об'єкта; помилки у формулах; невдало обрано середовище моделювання порушення технологічних прийомів при побудові моделі. Якщо помилки виявлені, то потрібне коригування моделі, потрібно повернутися до одного з попередніх етапів, і процес повторювати доти, доки результати експерименту, не відповідатимуть цілям моделювання

Переглянути всі слайди