Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере. 9 класс

1.

Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

2.

Цель урока познакомить:
• с основными этапами разработки и исследования
компьютерных моделей;
• с особенностями информационного моделирования.
Задача урока:
• усвоить основные этапы разработки и
исследования компьютерных
моделей.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

3.

Актуализация знаний
Моделироваться могут: материальные объекты, процессы и явления.
При этом важно соблюдать цепочку:
объект моделирования – цель моделирования – модель.
На протяжении всей истории человечество использовало различные
способы и инструменты для создания информационных моделей:
от наскальных рисунков до компьютерных технологий.
Компьютерное моделирование
применимо к любым
предметным областям, чаще
всего это задачи
прогнозирования и
планирования (поиск
оптимальных решений, влияние
одних факторов на др.).
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

4.

Преимущества компьютерного моделирования:
• дает возможность рассчитать параметры эффектов, изучение
которых в реальных условиях невозможно, либо очень
затруднительно по технологическим причинам;
• позволяет моделировать и изучать явления, предсказываемые
любыми теориями;
• является экологически чистым (не опасно для природы и человека);
• обеспечивает наглядность;
• доступно в использовании;
• позволяет не только пронаблюдать, но и предсказать результаты
экспериментов, дает возможность их использования в режиме
реального времени, т .е. с соблюдением временных ограничений на
получение результата (пример: прогноз погоды, расписание и т.п.).
Процесс разработки моделей и их исследование на
компьютере можно разделить на несколько основных
этапов.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

5.

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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

6.

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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

7.

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:
• 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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

8.

Компьютерная модель.
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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

9.

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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

10.

Компьютерный эксперимент.
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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

11.

Анализ результатов и корректировка 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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

12.

Например, могут быть неправильно отобраны признаки объекта
моделирования или допущены ошибки в формулах при
построении формальной модели 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.
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

13.

Конспект урока:
Этапы моделирования
Описательная
информационная модель
Формализованная модель
Определение:
• цели моделирования
• существенных признаков объекта
Способы представления информационных моделей:
• графы, схемы, таблицы
• математические формулы
• уравнения, неравенства
Создание компьютерной
модели
Средства разработки информационных моделей:
• СУБД, ЭТ, WORD
• языки программирования
• универсальные и специальные системы моделирования
Компьютерный
эксперимент
Проверка модели на соответствие оригиналу путем
тестирования модели на компьютере
Анализ результатов
Анализ полученных результатов и корректировка
исследуемой модели
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна

14.

Контрольные вопросы
1. Каковы основные этапы
разработки и исследования
моделей на компьютере?
2. Какие программные средства
обычно используются для создания
компьютерных моделей?
Автор разработки Меркулова Светлана Михайловна