Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
Прежде чем браться за какую-либо работу, нужно четко представить себе отправной и конечный пункт деятельности, а также примерные ее этапы. То же самое можно сказать и о моделировании. Отправной пункт здесь — прототип. Им может быть существующий или проектируемый объект или процесс. Конечный этап моделирования — принятие решения на основании знаний об объекте.
Цепочка выглядит следующим образом:
Прототип (объект, процесс) Моделирование Принятие решения
Моделирование — творческий процесс. Заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить поэтапно. При решении конкретной задачи эта схема может подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок будет убран или усовершенствован, какой-то — добавлен. Содержание этапов определяется поставленной задачей и целями моделирования.
Рассмотрим основные этапы моделирования подробнее.
Урок 40. Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследование на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.
Описательная информационная модель. На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования, параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
Формализованная модель. На втором этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений или неравенств фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
Однако далеко не всегда удается найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.
Компьютерная модель. На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют различные пути построения компьютерных моделей, в том числе:
— создание компьютерной модели в форме проекта на одном из языков программирования;
— построение компьютерной модели с использованием электронных таблиц или других приложений: систем компьютерного черчения, систем управления базами данных, геоинформационных систем и т. д.
В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.
Компьютерный эксперимент. Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде проекта на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение, ввести исходные данные и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, то можно построить диаграмму или график, провести сортировку и поиск данных или использовать другие специализированные методы обработки данных.
При использовании готовой компьютерной визуальной интерактивной модели необходимо ввести исходные данные, запустить модель на выполнение и наблюдать изменение объекта и характеризующих его величин.
В виртуальных компьютерных лабораториях можно проводить эксперименты с реальными объектами. Для этого к компьютеру присоединяются датчики измерения физических параметров (температуры, давления, силы и др.), данные измерений передаются в компьютер и обрабатываются специальной программой. Результаты эксперимента в виде таблиц, графиков и диаграмм отображаются на экране монитора и могут быть распечатаны.
Анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели. Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае несоответствия результатов, полученных при исследовании информационной модели, измеряемым параметрам реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности.
Например, при построении описательной качественной модели могут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и т. д. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
Презентация — Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и процессов позволяет изучить их изменения в зависимости от значения тех или иных параметров.
Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере можно разделить на несколько основных этапов
На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель.
Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования (целей моделирования), свойства объекта, а несущественными свойствами пренебрегает
На втором этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка.
В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и т. д. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке.
Компьютерные модели разрабатывают преимущественно программисты, а пользователи могут проводить компьютерные эксперименты.
В настоящее время широкое распространение получили компьютерные интерактивные визуальные модели.
В таких моделях исследователь может менять начальные условия и параметры протекания процессов и наблюдать изменения в поведении модели.
Тест с ответами: «Моделирование»
3. К табличной информационной модели относится:
а) набор графиков, рисунков, чертежей и диаграмм
б) последовательность предложений на естественном языке
в) описание объектов в виде совокупности значений, размещенных в таблице +
4. Модели, представляющие объекты и процессы в образной или знаковой форме:
а) материальные
б) информационные +
в) математические
5. К каким моделям относятся рисунки, карты, чертежи, диаграммы, схемы, графики:
а) иерархические информационные модели
б) математические модели
в) графические информационные модели +
6. Скорее всего географическую карту следует рассматривается, как:
а) вербальную информационную модель
б) графическую информационную модель +
в) математическую информационную модель
7. Что из представленного относится к примеру модели поведения:
а) правила техники безопасности в компьютерном классе +
б) чертежи школьного здания
в) план классных комнат
8. Для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств, применяются:
а) сетевые информационные модели
б) табличные информационные модели +
в) иерархические сетевые модели
9. Что из представленного ниже является информационной моделью части земной поверхности:
а) глобус
б) рисунок
в) картина местности +
10. Что отражает модель:
а) некоторые существенные признаки объекта
б) существенные признаки в соответствии с целью моделирования +
в) все существующие признаки объекта
11. Что является существенным для трёхлетнего ребенка, при создании игрушечного корабля:
а) точность
б) материал
в) внешний вид +
12. Что отображается в информационной модели жилого дома, представленной в виде общего вида:
а) стоимость
б) структура +
в) надежность
13. Что отображается в информационной модели облака, представленной в виде черно-белого рисунка:
а) форма +
б) размер
в) плотность
14. С какой целью создана модель человека в виде детской куклы:
а) с целью познания
б) с целью продажи
в) с целью игры +
15. От чего зависит признание признака объекта существенным при построении его информационной модели:
а) от цели моделирования +
б) от стоимости объекта
в) от размера объекта
16. Информационную модель какого вида лучше всего использовать при описании внешнего вида объекта:
а) структурную
б) графическую +
в) математическую
17. Разные объекты … быть описаны одной моделью:
а) могут +
б) не могут
в) могут, но зависит от моделей
18. Какое название носит построение модели исходных данных; построение модели результата, разработка алгоритма, разработка программы, отладка и исполнение программы, анализ и интерпретация результатов:
а) анализ существующих задач
б) этапы решения задачи с помощью компьютера +
в) процесс описания информационной модели
19. Как называется процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков:
а) планированием
б) визуализацией
в) формализацией +
20. Расписание движения автобусов можно рассматриваться:
а) как пример табличной модели +
б) как пример натурной модели
в) как пример математической модели
21. Что называется математической моделью объекта:
а) совокупность данных, содержащих информацию о количественных характеристиках объекта и его поведении в виде таблицы
б) созданная из какого-либо материала модель, точно отражающая внешние признаки объекта-оригинала
в) совокупность записанных на языке математики формул, отражающих те или иные свойства объекта-оригинала или его поведение +
22. Материальное моделирование-это:
а) моделирование, при котором в модели узнается какой-либо отдельный признак объекта-оригинала
б) моделирование, при котором в модели узнается моделируемый объект, то есть натурная (материальная) модель всегда имеет визуальную схожесть с объектом-оригиналом +
в) создание математических формул, описывающих форму или поведение объекта-оригинала
23. Из чего состоит система:
а) объектов, которые называются свойствами системы
б) набора отдельных элементов
в) объектов, которые называются элементами системы +
24. Один объект … иметь множество моделей:
а) может +
б) не может
в) может, если речь идёт о создании материальной модели объекта
25. Что из себя представляют образные модели:
а) формулы
б) таблицы
в) зрительные образы объектов, зафиксированные на каком либо носителе информации +
26. В материальной форме геометрические, физические и другие свойства объектов, воспроизводят такие модели:
а) табличные
б) предметные +
в) информационные
27. Моделью является:
а) материальный или абстрактный заменитель объекта, отражающий существенные с точки зрения цели исследования свойства изучаемого объекта, явления или процесса +
б) материальный или абстрактный заменитель объекта, отражающий его пространственно-временные характеристики
в) любой объект окружающего мира
28. Каким образом следует рассматривать описание глобальной компьютерной сети Интернет в виде системы взаимосвязанных:
а) как математическую модель
б) как сетевую модель +
в) как графическую модель
29. К последовательностям этапов моделирования относятся:
а) цель, объект, модель, метод, алгоритм, программа, эксперимент, анализ, уточнение +
б) объект, цель, модель, эксперимент, программа, анализ, тестирование
в) цель, модель, объект, алгоритм, программа, эксперимент, уточнение выбора объекта
30. Моделированием является:
а) формальное описание процессов и явлений
б) процесс выявления существенных признаков рассматриваемого объекта
в) метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей +
Презентация Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере
Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере. Доклад-сообщение содержит 9 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.
Слайд 1
Слайд 2
1 ЭТАП Построение описательной информационной модели. Описательные информационные модели обычно строятся с использованием естественных языков и рисунков.
Слайд 3
Слайд 4
2 этап Формализация информационной модели Процесс построения информационной модели с помощью формальных языков
Слайд 5
Слайд 6
3 этап Создание компьютерной модели Создание модели на одном из языков программирования Создание компьютерных моделей с использованием электронных таблиц или других приложений
Слайд 7
4 этап Компьютерный эксперимент (Запускается компьютерная модель, вводятся исходные данные, строятся графики и диаграммы)
Слайд 8
5 этап Анализ результатов и корректировка исследуемой модели В случае несоответствия результатов, полученных при исследовании модели параметрам реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах были допущены неточности.
Слайд 9
Практическое задание Построить информационную модель класса в виде таблицы в которой можно было бы проследить успеваемость учащихся данного класса по предметам: физика, химия, биология, география.
