Урок №1

Специальность: «Фармация»

Группа: 151

Дисциплина: БД.05 Информатика

Тема: Модели и моделирование. Этапы моделирования.

Цели занятия:

Образовательные: формирование знаний, умений, навыков об основных этапах моделирования.

Развивающие: развивать обще учебные умения и навыки (планирование ответа, логически рассуждать, применять свои знания на практике).

Развивать самостоятельность, волю, умение преодолевать трудности в учении, логическое мышление.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате проведения занятия:

Формируемые ОК:

ОК 02. Использовать современные средства поиска, анализа и интерпретации информации и информационные технологии для выполнения задач профессиональной деятельности.

Место проведения: дистанционно

Продолжительность занятия: 90 минут

Литература:

Основная литература:

§10 «Модели и моделирование» Босова, Л. Л. Информатика: 11-й класс: базовый уровень : учебник / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. — 5-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2023. — 256 с. — ISBN 978-5-09-103612-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: с 132 стр. по 148 стр.)

Ход урока №1

Специальность: «Фармация»

Группа: 151

Дисциплина: БД.05 Информатика

Тема: Модели и моделирование. Этапы моделирования.

Записать в тетрадь тему урока и дату.

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.

I этап. Постановка задачи

Этап постановки задачи характеризуется тремя основными моментами: описание задачи, определение целей моделирования.

Описание задачи

При описании задачи создается описательная модель с использованием естественных языков и рисунков. С помощью описательной модели можно сформулировать основные предположения, пользуясь условием задачи.

По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы.

К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него: «что будет, если?..». . Например, будет ли сладко, если в чай положить две чайные ложки сахара?

Вторая группа задач имеет такую формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется «как сделать, чтобы?..». Например, какого объема должен быть воздушный шар, наполненный гелием, чтобы он мог подняться вверх с грузом 100 кг?

Третья группа – это комплексные задачи. Примером такого комплексного подхода может служить решение задачи о получении химического раствора заданной концентрации:

Хорошо поставленной задачей является та, в которой:

описаны все связи между исходными данными и результатом;

известны все исходные данные;

решение существует;

задача имеет единственное решение.

Цель моделирования

Определение цели моделирования позволяет четко установить, какие исходные данные являются важными, какие – несущественны и что требуется получить на выходе.

Формализация задачи

Для решения любой задачи с использованием компьютера надо изложить ее на строгом, формализованном языке, например, с помощью математического языка алгебраических формул, уравнений или неравенств. Кроме того, в соответствии с поставленной целью необходимо выделить параметры, которые известны (исходные данные) и которые следует найти (результаты), с учетом ограничений на допустимые значения этих свойств.

Однако не всегда удается найти формулы, которые выражают результат через исходные данные. В таких случаях используются приближенные математические методы, позволяющие получить результат с заданной точностью.

II этап. Разработка модели

Информационная модель задачи позволяет принять решение о выборе программной среды и четко представить алгоритм построения компьютерной модели.

Информационная модель

1. Выбрать тип информационной модели;
2. Определить существенные свойства оригинала, которые нужно включить в модель, отбросить
3. несущественные (для данной задачи);
4. Построить формализованную модель – это модель, записанная на формальном языке (математика, логика и т.д.) и отражающая только существенные свойства оригинала;
5. Разработать алгоритм работы модели. Алгоритм – это четко определенный порядок действий, которые нужно выполнить для решения задачи.

Компьютерная модель

Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды.

Следующий шаг – это преобразование информационной модели 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;

– построения компьютерной модели с использованием электронных таблиц, систем компьютерного черчения или других приложений. От выбора программной среды зависит алгоритм построения компьютерной модели, а также форма его представления.

III этап. Компьютерный эксперимент

Эксперимент – это исследование модели в интересующих нас условиях.

Первым пунктом компьютерного эксперимента является тестирование компьютерной модели.

Тестирование – это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом.

Для проверки правильности алгоритма построения модели используется тестовый набор исходных данных, для которых конечный результат заранее известен.

Например, если вы используете при моделировании расчетные формулы, то надо подобрать несколько вариантов исходных данных и просчитать их «вручную». Когда модель построена, вы проводите тестирование с теми же исходными данными и сравниваете результаты моделирования с расчетными данными. Если результаты совпадают, то алгоритм верный, если нет – надо устранять ошибки.

Если алгоритм построенной модели верный, то можно перейти ко второму пункту компьютерного эксперимента – проведение исследования компьютерной модели.

При проведении исследования, 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, например, в электронных таблицах, то можно построить диаграмму или график.

IV этап. Анализ результатов моделирования

Конечная цель моделирования – это анализ полученных результатов. Этот этап решающий – либо продолжать исследование, либо заканчивать.

Основой выработки решения служат результаты тестирования и экспериментов. Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит, на предыдущих этапах были допущены ошибки или неточности. Это может быть либо неправильная постановка задачи, либо допущены ошибки в формулах, либо неудачный выбор среды моделирова­ния и т.д. Если ошибки выявлены, то требуется корректировка модели, то есть возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.

Рефлексивно – оценочный этап.

– Назовите два основных типа постановки задач моделирования.

– Перечислите наиболее известные цели моделирования.

– Какие характеристики подростка существенны для рекомендации по выбору профессии?

– По каким причинам компьютер широко используется в моделировании?

– Назовите известные вам инструменты компьютерного моделирования.

– Что такое компьютерный эксперимент? Приведите пример.

– Что такое тестирование модели?

– Какие ошибки встречаются в процессе моделирования? Что надо делать, когда ошибка обнаружена?

– В чем заключается анализ результатов моделирования? Какие выводы обычно делаются?

Выполненную работу отправить на электронную почту, указанную на сайте колледжа, в инструкции для обучающихся. Обязательно указывать номер группы, фамилию обучающегося, фамилию преподавателя, дату по расписанию.

Домашнее задание: Подготовить ответы на вопросы Рефлексивно – оценочного этапа.

§10 «Модели и моделирование» Босова, Л. Л. Информатика: 11-й класс: базовый уровень : учебник / Л. Л. Босова, А. Ю. Босова. — 5-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2023. — 256 с. — ISBN 978-5-09-103612-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: с 132 стр. по 148 стр.)

Преподаватель: Курилов Е.А.