Практическая работа. Построение простой компьютерной модели.
учебно-методический материал по информатике и икт

Практическая работа

Построение простой компьютерной модели.

Цель работы: построение простой компьютерной модели, проведение исследования на основе построенной компьютерной модели.

2. Оборудование, приборы, аппаратура, материалы: персональный компьютер с выходом в Интернет.

3. Краткие теоретические сведения.

Моделирование – это модель познания, состоящая в создании и исследовании моделей.

Модель. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяют главные наиболее существенные для проводимого исследования (с точки зрения цели моделирования) свойства. В процессе исследования аэродинамических качеств модели имела геометрическое подобие оригиналу, но не важен, например, её цвет. При построении электрических схем – необходимо учитывать порядок подключения элементов цепи друг к другу, но не важно их геометрическое расположение друг относительно друга и т.д.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов, в химии – их химический состав, в биологии- строение и поведение живых организмов и т.д.

Возьмём в качестве примера человека, в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В рамках механики его можно рассматривать как материальную точку, в химии – как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии – как систему, стремящуюся к самосохранению и т.д.

Модель – это такой новый объект, который отражает существенные с точки зрения цели проводимого исследования (цели моделирования) свойства изучаемого объекта, явления или процесса.

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 создаётся формализованная модель, т.е. описательная информационная модель записывается с помощью какого- либо формального языка. В таком 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.

Однако далеко не всегда удаётся найти формулы, явно выражающие искомые величины через исходные данные. В таких случаях используются приближённые математические методы, позволяющие получать результаты с заданной точностью.

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т.н. выразить её 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.

Задание 1. Описать иерархическую систему.
Цель: обучение построению информационных моделей иерархических систем в виде графовых схем – деревьев

Используемые программные средства: MS Word.
Задание.
Постройте родословное древо потомков Владимира Мономаха.
Потомки Владимира Мономаха.
Владимир Мономах умер в 1125г. Он оставил 4 сыновей: Мстислава (год смерти – 1132), Ярополка (1139), Вячеслава Туровского (1154) и Юрия Долгорукого (1157). После Мстислава осталось 3 сына: Изяслав Волынский (1154), Всеволод Новгородский (1138) и Ростислав Смоленский (1168). У Изяслава Волынского был сын Роман (1205), у Романа – Даниил Галицкий (1264). Ростислав Смоленский имел 4 сыновей: Романа (1180), Рюрика (1215), Давида (1197) и Мстислава Храброго (1180). После Романа Ростиславовича остался один сын Мстислав Киевский (1224), после Мстислава Храброго – сын Мстислав Удалой(1228), Юрий Долгорукий имел 3 сыновей: Андрея Боголюбского (1175), Михаила (1177) и Всеволода (1212). Сыновьями Всеволода были Константин (1217), Юрий (1238) и Ярослав (1246). У Ярослава Всеволодовича было 3 сына: Александр Невский (1263), Андрей Суздальский (1264) и Ярослав Тверской (1272). Сыновья Александра Невского: Димитрий Переяславский (1294), Андрей Городецкий (1304) и Даниил Московский (1303). У Андрея Суздальского был сын Василий (годы его жизни неизвестны), у Ярослава Тверского – сын Михаил (1318).

Глядя на полученное древо, ответьте на вопрос: сколько поколений князей оно отражает?

Задание 2. Построить табличную информационную модель

Цель: обучение построению табличных информационных моделей систем;

Используемые программные средства: MS Word.

1.     Используйте средства работы с таблицами MS Word, постройте таблицу типа << объект – свойство >> по следующим данным:

Полярная звезда находится в создании Малой Медведицы. Бетельгайзе находится в созвездии Ориона. Расстояние до Спики – 260 сетевых лет. Денеб находится в созвездии Лебедя. Акрукс ярче Солнца в 2200 раз. Расстояние до Капеллы – 46 сетевых лет. Спика находится в созвездии Девы. Антрас находится в созвездии Скорпиона. Расстояние до Арктура – 36 световых лет. Альдебаран ярче Солнца в 165 раз. Бетельгайзе ярче Солнца в 22000 раз. Расстояние до Акрукса – 260 световых лет. Денеб ярче Солнца в 72500 раз. Расстояние до Антареса – 425 световых лет. Альдебаран находится в созвездии Тельца. Антарес ярче Солнца в 6600 раз. Расстояние до Канопуса – 181 световой год. Арктур находится в созвездии Волопаса. Капелла ярче Солнца в 150 раз. Расстояние до Полярной звезды – 780 световых лет. Ригель находится в созвездии Ориона. Спика ярче Солнца в 2200 раз. Акрукс находится в созвездии Южного Креста. Расстояние до Альдебарана – 70 световых лет. Арктур ярче Солнца в 105 раз. Расстояние до Денеба -1600 световых лет. Канопус ярче Солнца в 6600 раз. Капелла находится в созвездии Возничего. Полярная звезда ярче Солнца в 6000 раз. Расстояние до Ригеля – 820 световых лет.

1.     Ответьте на вопросы (по таблице):

·         какая звезда самая удаленная?

·         какая звезда самая близкая?

·         какая звезда самая яркая?

·         какие звёзды по яркости находятся между звёздами Антарес и Альдебаран?

Подсказка : для ответа на вопросы воспользуйтесь возможностью сортировки таблиц, имеющийся в MS Word (информацию получите в справочном разделе редактора).

2.     Используя средства работы с таблицами Ms Word, постройте таблицу типа «объект-объект» по следующим данным:

Время в пути на метро от станции Отрадное до станции Кутузовская занимает 37 мин. Время в пути от станции Театральная до станции Юго-Западная занимает 24 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Отрадное занимает 32 мин. Время в Пути от станции Курская до станции Кутузовская занимает 23 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Кутузовская занимает 16 мин.  Время в пути от станции Юго-Западная до станции Отрадное занимает 46 мин. Время в пути от станции Театральная до станции Отрадное занимает 27 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Театральная занимает 13 мин. Время в пути от станции Курская до станции Отрадное занимает 28 мин. Время в пути от станции Театральная до станции Кутузовская занимает 19 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Юго-Западная занимает 23 мин. Время в пути от станции Юго-Западная до станции Кутузовская занимает 33 мин. Время в пути от станции Курская до станции Театральная занимает 10 мин.
Время в пути от станции Октябрьская до станции Курская занимает 10 мин. Время в пути  от станции Курская до станции Юго-Западная занимает 32 мин.
 

1. Каким свойством таблицы вы пользовались, чтобы заполнить все клетки?
2. Ответьте на вопросы:
какие станции наиболее удаленные друг от друга?
какие станции наиболее близки друг к другу?
в каком порядке располагаются станции метро по мере увеличения их расстояния от ст. Отрадное?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.     Модель – это…

2.     Формализация – это…

3.     Компьютерная модель – это…

4.     Классификация моделей?

5.     Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере?

6.     Приведите пример создания моделей в процессе обучения.

7.     В каких случаях могут быть опущены отдельные этапы построения и исследования    модели?