Презентация по информатике на тему Моделирование и формализация (9 класс) — урок № 1

Модели и моделирование Тема 1. Модели и их типы Модели в нашей жизни Оригиналы и модели Что такое модель? Модель – это объект, который обладает некоторыми свойствами другого объекта (оригинала) и используется вместо него.Модель создается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Когда используют модели: оригинал не существуетдревний Египетпоследствия ядерной войны (Н.Н. Моисеев, 1966)исследование оригинала опасно для жизни или дорого:управление ядерным реактором (Чернобыль, 1986)испытание нового скафандра для космонавтовразработка нового самолета или корабляоригинал сложно исследовать непосредственно:Солнечная система, галактика (большие размеры)атом, нейтрон (маленькие размеры)процессы в двигателе внутреннего сгорания (очень быстрые)геологические явления (очень медленные)интересуют только некоторые свойства оригиналапроверка краски для фюзеляжа самолета Моделирование Моделирование – это процесс изучения строения и свойств оригинала с помощью модели. Моделирование – это создание и использование моделей для изучения оригиналов.Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Что можно моделировать? Модели объектов:уменьшенные копии зданий, кораблей самолетов, …модели ядра атома, кристаллических решетокчертежи …Модели процессов:изменение экологической обстановкиэкономические моделиисторические модели …Модели явлений:землетрясениесолнечное затмениецунами … Цели моделирования: исследование оригиналаизучение сущности объекта или явления«Наука есть удовлетворение собственного любопытства за казенный счет» (Л.А. Арцимович)анализ («что будет, если …»)научиться прогнозировать последствия различных воздействиях на оригинал Цели моделирования: синтез («как сделать, чтобы …»)научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействияоптимизация («как сделать лучше»)выбор наилучшего решения в заданных условиях Классификация По способу представления По области применения По характеру связей По структуре По временному фактору По способу представления: 1. Материальные (физические, предметные) модели: можно «потрогать руками» По способу представления: 2. Информационные модели представляют собой информацию о свойствах и состоянии объекта, процесса, явления, и его взаимосвязи с внешним миром:вербальные – словесные или мысленныезнаковые – выраженные с помощью формального языка графические (рисунки, схемы, карты, …) табличные математические (формулы) логические (различные варианты выбора действий на основе анализа условий) специальные (ноты, химические формулы) По области применения: 1. Учебные (тренажеры, наглядные пособия, обучающие программы) 2. Опытные – при создании новых технических средств аэродинамическая труба испытания в опытовом бассейне По области применения: Модель корабля 3. Научно-технические имитатор солнечного излучения вибростендНПО «Энергия» вакуумная камера в Институте космических исследований По области применения: 4. Игровые – учитывающие действия противникамодели экономических ситуациймодели военных действий спортивные игрытренинги персонала По области применения: По области применения: 5. Имитационные нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы; можно имитировать её реакцию на внешние воздействия; максимальный учет всех факторов; только численные результаты; выбор наилучшего решения методом проб и ошибок в ходе многократных экспериментов Примеры:испытания лекарств на мышах, обезьянах…математическое моделирование биологических систем По характеру связей: 1. Детерминированные связи между входными и выходными величинами жестко заданыпри одинаковых входных данных каждый раз получаются одинаковые результаты Примеры:движение тела, брошенного под углом к горизонту расчеты по известным формулам модель штатной работы механизма 2. Вероятностные (стохастические)учитывают случайность событий в реальном мирепри одинаковых входных данных каждый раз получаются немного разные результаты По характеру связей: Примеры: движение тела с учетом ветра броуновское движение частиц влияние волн на судно моделирование действий человека По временному фактору : 1. Статические – описывают оригинал в заданный момент временисилы, действующие на тело в состоянии покоярезультаты осмотра врача (конкретная дата)фотография2. Динамические – изменяются во временимодель движения телаявления природы (молния, землетрясение, цунами)история болезнивидеозапись события По структуре: 1. Табличные модели (пары соответствия)2. Иерархические (многоуровневые) модели: Директор Главный инженер Главный бухгалтер Женя Витя Инга Аня Яна старт финиш 1 3 2 4 6 7 8 5 3. Сетевые модели (графы):