Основные этапы информационного моделирования
Информационное моделирование – это творческий процесс. Не существует универсального рецепта построения моделей, пригодного на все случаи жизни, но можно выделить основные этапы и закономерности, характерные для создания самых разных моделей.
Первый этап – постановка задачи. Прежде всего следует уяснить цель моделирования. Исходя из цели моделирования, определяется вид и форма представления информационной модели, а также степень детализации и формализации модели. В соответствии с целью моделирования заранее определяются границы применимости создаваемой модели. На этом этапе также необходимо выбрать инструментарий, который будет использоваться при моделировании (например, компьютерную программу).
Второй этап – собственно моделирование, построение модели. На этом этапе важно правильно выявить составляющие систему объекты, их свойства и взаимоотношения и представить всю эту информацию в уже выбранной форме. Создаваемую модель необходимо периодически подвергать критическому анализу, чтобы своевременно выявлять избыточность, противоречивость и несоответствие целям моделирования.
Третий этап – оценка качества модели, заключающаяся в проверке соответствия модели целям моделирования. Такая проверка может производиться путем логических рассуждений, а также экспериментов, в том числе и компьютерных. При этом могут быть уточнены границы применимости модели. В случае выявления несоответствия модели целям моделирования она подлежит частичной или полной переделке.
Четвертый этап – эксплуатация модели, ее применение для решения практических задач в соответствии с целями моделирования.
Пятый этап – анализ полученных результатов и корректировка исследуемой модели.
Практическая работа в 3dsMax
Первое знакомство. Управление объектами
Работа со стандартными примитивами
Создание конструкций из примитивов, управление видами, рендеринг
Единицы измерения, сетка, привязка к сетке, массивы
Сплайны, типы вершин сплайнов, тела вращения
Выдавливание (Extrude), фаска или скос (bevel), лофтинг (loft), простые ландшафты
Работа с материалами
Составные материалы
Освещение
Вычитание. Создание системы стен. Организация проемов вычитанием
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ
Алгоритмы
Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.
Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.
За время своего существования человечество выработало правила поведения в определенных ситуациях для достижения поставленных целей. Часто эти правила можно представить в виде инструкций, состоящих из последовательно выполняемых пунктов (шагов). Так, например, в первобытном обществе инструкция охотникам по восполнению продовольственных запасов племени могла бы выглядеть следующим образом:
Найти тропу, по которой часто ходят мамонты.
Вырыть на ней большую глубокую яму и замаскировать ветками.
Спрятаться и ждать, пока в яму не провалится мамонт.
Закидать провалившегося мамонта копьями и камнями.
Разделать тушу и доставить ее к хижинам племени.
Возможно, что некоторые наскальные рисунки, сделанные до возникновения письменности, представляли собой своеобразную запись таких инструкций.
Перечни поочередно выполняемых действий используются в самых различных сферах человеческой деятельности. В качестве примеров можно привести правила выполнения умножения и деления чисел “столбиком” в арифметике, пошаговые инструкции по выполнению физических или химических опытов, сборке мебели, подготовки к работе фотоаппарата.
Свойства алгоритмов:
1. Дискретность (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке);
2. Детерминированность (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае);
3. Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения);
4. Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными);
5. Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях).
Виды алгоритмов:
1. Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке);
2. Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание);
3. Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий)
4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя).
Для более наглядного представления алгоритма широко используется графическая форма - блок-схема , которая составляется из стандартных графических объектов.
Вид стандартного графического объекта | Назначение |
| Начало алгоритма |
| Конец алгоритма |
| Выполняемое действие записывается внутри прямоугольника |
| Условие выполнения действий записывается внутри ромба |
| Счетчик кол-во повторов |
Последовательность выполнения действий. |
Стадии создания алгоритма:
1. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает.
2. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.
Исполнитель - объект, который выполняет алгоритм.
Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры...
Исполнитель способен выполнить только ограниченное количество команд. Поэтому алгоритм разрабатывается и детализируется так, чтобы в нем присутствовали только те команды и конструкции, которые может выполнить исполнитель.
Исполнитель, как и любой объект, находится в определенной среде и может выполнять только допустимые в нем действия. Если исполнитель встретит в алгоритме неизвестную ему команду, то выполнение алгоритма прекратится.
Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов.
Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой .
Программирование - процесс составления программы для компьютера. Для первых ЭВМ программы записывались в виде последовательности элементарных операций. Это была очень трудоемкая и неэффективная работа. Поэтому в последствии были разработанные специальные языки программирования. В настоящее время существует множество искусственных языков для составления программ. Однако, так и не удалось создать идеальный язык, который бы устроил бы всех.
Линейный алгоритм
Существует большое количество алгоритмов, в которых команды должны быть выполнены одна за другой. Такие алгоритмы называются линейными .
П
рограмма имеет линейную структуру, если все операторы (команды) выполняются последовательно друг за другом.
Разветвляющийся алгоритм
Разветвляющий алгоритм – это алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий.
Во многих случаях требуется, чтобы при одних условиях выполнялась одна последовательность действий, а при других - другая.
В
ся программа состоит из команд (операторов). Команды бывают простые и составные (команды, внутри которых встречаются другие команды). Составные команды часто называют управляющими конструкциями. Этим подчеркивается то, что эти операторы управляют дальнейшим ходом программы.
Алгоритмическая структура «цикл». Циклы со счетчиком и циклы по условию
Лучшее качества компьютеров проявляются не тогда, когда они рассчитывают значения сложных выражений, а когда многократно, с незначительными изменениями, повторяют сравнительно простые операции. Даже очень простые расчеты могут поставить человека в тупик, если их надо повторить тысячи раз, а повторять операции миллионы раз человек совершенно не способен.
С необходимостью повторяющихся вычислений программисты сталкиваются постоянно. Например, если надо подсчитать, сколько раз буква "о" встречается в тексте необходимо перебрать все буквы. При всей простоте этой программы исполнить ее человеку очень трудно, а для компьютера это задача на несколько секунд.
Циклический алгоритм - описание действий, которые должны повторяться указанное число раз или пока не выполнено заданное условие.
Перечень повторяющихся действий называют телом цикла .
Например, на уроке физкультуры вы должны пробежать некоторое количество кругов вокруг стадиона.
Такие циклы называются - циклы со счетчиком.
В субботу вечером вы смотрите телевизор. Время от времени поглядываете на часы и если время меньше полуночи, то продолжаете смотреть телевизор, если это не так, то вы прекращаете просмотр телепередач.
Циклы такого вида называют - циклы с предусловием.
Вам надо поточить все карандаши в коробке. Вы точите один карандаш и откладываете его в сторону. Затем проверяете, остались ли карандаши в коробке. Если условие ложно, то снова выполняется действие "заточить карандаш". Как только условие становится истинным, то цикл прекращается.
Циклы такого вида называют - циклы с постусловием .
Программирование
Объектно-ориентированное является в настоящее время наиболее популярной технологией программирования. Объектно-ориентированными языками программирования являются Visual Basic, Pascal, Visual Basic for Application (VBA), Delphi и др.
Основной единицей в объектно-ориентированном программировании является объект , который заключает в себе (инкапсулирует) как описывающие его данные (свойства ), так и средства обработки этих данных (методы ).
Объекты, заключающие одинаковый перечень свойств и методов, объединяются в классы
. Каждый отдельный объект является экземпляром класса
. Экземпляры класса могут иметь отличающиеся значения свойств.
Например, в среде Windows&Office в приложении Word существует класс объектов документ, который обозначается следующим образом: Documents ()
Класс объектов может содержать множество различных документов (экземпляров класса), каждый из которых имеет свое имя. Например, один из документов может иметь имя flpo6a.doc: Documents ("npo6a.doc")
Объекты в приложениях образуют некоторую иерархию. На вершине иерархии объектов находится приложение. Так, иерархия объектов приложения Word включает в себя следующие объекты: приложение (Aplication), документ (Documents), фрагмент документа (Selection), символ (Character) и др.
Полная ссылка на объект состоит из ряда имен вложенных последовательно друг в друга объектов. Разделителями имен объектов в этом ряду являются точки, ряд начинается с объекта наиболее высокого уровня и заканчивается именем интересующего нас объекта.
Например, ссылка на документ flpo6a.doc в приложении Word будет выглядеть следующим образом: Application . Documents ("Проба. doc")
Чтобы объект выполнил какую-либо операцию, необходимо задать метод. Многие методы имеют аргументы, которые позволяют установить параметры выполняемых действий. Для присваивания аргументам конкретных значений применяется двоеточие и знак равенства, а между собой аргументы отделяются запятой. Синтаксис команды применения метода объекта следующий: Объект.Метод:=значение, арг2:=значение
Например, операция открытия в приложении Word документа flpo6a.doc должна содержать не только название метода Open, но и указание пути к открываемому файлу (аргументу метода FileName необходимо присвоить конкретное значение): Documents () .Open FileName: ="С: ДокументыПроба. doc"
Чтобы изменить состояние объекта, необходимо определить новые значения его свойств. Для присваивания свойству конкретного значения используется знак равенства. Синтаксис установки значения свойства объекта следующий: Объект.Свойство = ЗначениеСвойства
Одним из классов объектов является класс символов Characters (). Экземпляры класса нумеруются: Characters (I), Characters (2) и т. д. Установим во фрагменте текста (объект Selection) для первого символа (объект Characters (1)) начертание полужирный (свойство Bold).
Свойство Bold имеет два значения и может быть установлено (значение True) или не установлено (значение False). Значения True и False являются ключевыми словами языка.Присвоим свойству Bold значение True: Selection.Characters(1).Bold = True
Объектно-ориентированное программирование по своей сути - это создание приложений из объектов, подобно тому как из блоков и различных деталей строятся дома. Одни объекты приходится полностью создавать самостоятельно, тогда как другие можно позаимствовать в готовом виде из разнообразных программных библиотек.
Практическая работа в QBasic
Знакомство с QBasic. Вывод текста.
Вывод текста и символов
Управление цветом в текстовом режиме
Решение математических задач
Ввод данных с клавиатуры. Оператор INPUT
Операторы условия
Операторы цикла
Текстовый и графический режимы мониторов
Графические примитивы
Массивы
Практическая работа в Pascal
Структура языка, основные операторы
Расположение символов
Арифметические операции и выражения
Введение понятия переменной
Типы переменных
Операторы деления
Оператор чтения read
Оператор условия if…then
Массивы
Графика
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Текстом называется любая последовательность сим-волов, к которым относятся буквы, пробел, знаки препина-ния, цифры, знаки арифметических операций и операций отношения и т. п.
К аппаратным средствам ввода текста относятся клавиа-тура, сканер, световой карандаш и др.
Текстовый редактор - программное средство, предназна-ченное для создания (ввода, набора), редактирования и оформления текстов.
Основные функции текстового редактора:
обеспечение ввода текста с клавиатуры или из существующего файла;
редактирование текста (добавление, изменение, удале-ние или копирование фрагментов текста, символов, слов и т. д.);
оформление текста (выбор шрифтов, способа выравни-вания, установление межстрочного интервала, интерва-ла между абзацами и т. п.);
размещение текста на странице (установка размера страницы, полей, отступов; разбиение на колонки; расстановка номеров страниц, колонтитулов и пр.);
сохранение текста в файле на внешнем носителе или получение твердой копии (печать текста);
проверка орфографии, подбор синонимов, контекстный поиск и замена;
выдача подсказок и прочее.
Если рассматривать текст как систему, то элементами его будут отдельные символы, слова, строки, предложения, аб-зацы.
Абзацем в обычном тексте называют часть текста от од-ной красной строки до другой.
В текстовом редакторе абзац - это часть текста от одного признака конца строки до другого (чаще всего признак кон-ца строки вставляется в текст автоматически при нажатии клавиши ввода).
Над абзацами в текстовых редакторах выполняются та-кие операции, как выравнивание, установка межстрочного интервала, установка отступа красной строки.
В текстовых редакторах допустимы операции над отдель-ными элементами текста, даже если они не выделены, на-пример, операции над символами (удаление, вставка, заме-на), абзацами (выравнивание, отступы), но основной принцип оформления текста в текстовом редакторе «вы- дели и преобразуй».
В текстовых редакторах большинство операций по преоб-разованию текста осуществляется над выделенными фраг-ментами текста, например, такие операции, как копирова-ние и перенос.
Наиболее распространенные текстовые редакторы: «Лек-сикон», Edit, «Слово и дело», Ched, NotePad, Write.
Текстовый процессор отличается от текстового редактора более широкими функциональными возможностями, таки-ми как:
настраиваемое пользователем меню;
использование контекстного меню;
сопровождение текста таблицами и проведение в них простейших расчетов;
вставка графических объектов (рисунков, диаграмм, заголовков и пр.) или создание рисунков с помощью встроенных инструментов;
вставка формул, графиков, диаграмм;
оформление текста списками, буквицами;
использование инструмента автокоррекции текста и его автореферирования;
создание и использование макросов;
фоновая проверка орфографии, синтаксиса и многое другое.
Наиболее распространенные текстовые процессоры: Word (Microsoft Office), Word Pro (Lotus SmartSuite), WordPerfect (Perfect Office), WordExpress, Accent.
Практическая работа в текстовом редакторе WordPad
Знакомство с WordPad. Ввод текста
Форматирование текста
Списки
Вставка рисунка
Практическая работа в текстовом процессоре MS Word
Знакомство с MSWord. Ввод текста
Выделение фрагментов текста. Отступ.
Форматирование текста
Списки
Вставка рисунка
Работа с таблицами
Рисование в Word
Колонтитулы. Нумерация страниц
Вставка формул
ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Для обработки изображений на компьютере используют-ся специальные программы - графические редакторы. Гра-фические редакторы также можно разделить на две катего-рии: растровые и векторные.
Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность пе-редачи градаций цветов и полутонов.
Среди растровых графических редакторов есть простые, на-пример стандартное приложение Paint, и мощные профессио-нальные графические системы, например Adobe Photoshop.
К векторным графическим редакторам относятся графи-ческий редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространена CorelDRAW.
Графический редактор - это программа создания, редак-тирования и просмотра графических изображений.
Для создания рисунка традиционными методами необхо-димо выбрать инструмент рисования (это могут быть фло-мастеры, кисть с красками, карандаши, пастель и многое другое). Графические редакторы также предоставляют воз-можность выбора инструментов для создания и редактиро-вания графических изображений, объединяя их в панели инструментов.
Практическая работа в графическом редакторе Paint
Изучение возможностей редактора Paint
Создание простейших рисунков.
Повторяющиеся элементы. Симметрия.
Практическая работа в графическом редакторе Photoshop
Информатика и информационные технологии
ДокументА именно: автоматическое формирование оглавления документа, автоматическая нумерация различных... знаний, 2006. – 511 с. Содержание 1.Информатика и информационные технологии . 1 1.1.Основные задачи информатики . 1 1.2.Сигналы, данные, информация. ...
Информатика и информационные технологии в экономике методические указания для подготовки отчета по учебной практике красноярск 2007
Методические указанияВ.А. Филиппов К.А. Ширяева Т.А. Шлепкин А.К. Информатика и информационные технологии в экономике: методические указания для подготовки... количество уровней – 2. Измените стили оглавления (Оглавление 1 и Оглавление 2): Шрифт 14, Межстрочный интервал...
ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ
Научно-методический журналИнформационные технологии теория и практика
Сборник научно-методических статейА. В. Авторская программа профильного курса по информатике и информационным технологиям / А. В. Могилев // Информатика и образование. – 2006. – № 8. – С. ... HTML(PDF) файлов. Создаётся оглавление . Происходит иерархическое структурирование файлов. ...
Звезда
Цветок
Золотая цепь
Золотой текст
Текстура дерева Документ
Информатика и Информационные технологии ОГЛАВЛЕНИЕ Информация 4 Информационные процессы 4 Информатизация 5 Информатика 5 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ 6 Язык, как способ...
Основные этапы построения моделей. Формализация моделирования.
П/р 6. Моделирование и формализация.
Цели :
Обучающие: знать основные этапы построения моделей;
сформировать понятие «формализация»; уметь
создавать модель в соответствии с поставленной
Развивающие: развитие познавательных интересов, навыков работы на компьютере, самоконтроля;
Воспитательные: воспитание информационной культуры , внимательности, аккуратности
План урока
Оргмомент Актуализация знаний Изучение нового материала Рефлексия Практическая работа Итог
1. Приветствие. Ознакомление с темой и планом урока. Оглашение оценок за с/р (прошлый урок)
2. тестирование (2 учащихся)
проверка домашнего задания
Фронтальная работа
1. Как называется упрощенное подобие реального объекта?
2. Что вы понимаете под материальной моделью объекта?
3. Приведите пример материальной и информационной моделей земного шара.
4. Может ли один и тот же объект иметь разные информационные модели?
5. Какие свойства реальных объектов воспроизводят муляжи продуктов в витрине магазина?
6. назовите формы представления моделей
7. Что такое информационная модель?
3. Сегодня мы продолжаем знакомиться с одной из важнейших тем информатики - моделированием.
Как использовать алгебраический язык формул для построения моделей?
Как правильно построить модель какого либо объекта, процесса или явления?
Что такое компьютерный эксперимент?
А начнем мы с вами с того, что познакомимся с тем, в какой форме представляют объекты информационные модели
См ПРЕЗЕНТАЦИЮ:
Образная
(зрительные образы зафиксированы на каком-либо носителе информации)
Фото, видео, и т. д
Знаковая
(модели описываются с использованием различных языков)
Текст, формула, таблица и т. д.
Для представления информационных моделей используются естественные и формальные языки.
Одним их наиболее распространенных формальных языков является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами. Модели, построенные с использованием математических формул и понятий, называются математическими. Математическая модель, как правило, следует за описательной. В компьютерном моделировании для оформления формул используется редактор формул. В приложении MS WORD это Microsoft Equation
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется– формализацией
Формализация является одним из важнейших этапов моделирования.
Задача - это некоторая проблема, которую необходимо решить.
Проблема формируется на обычном языке. Главное - определить объект моделирования и представить результат
Цель моделирования показывает для чего необходимо создать модель. Первобытные люди изучали окружающий мир с целью познания. Накопив достаточно знаний, человечество поставило сл. Цель - создание объектов с заданными свойствами.(идеи создания различ. механизмов). И, наконец, человек стал думать о том, какие последствия будут иметь те или иные воздействия на объект и как принять правильное решение. Например, как наладить управление в школе, чтобы учителя и ученики чувствовали себя в ее стенах комфортно?
Анализ объекта подразумевает четкое выделение моделируемого объекта и его свойств. Этот процесс называется системным анализом
(описание элементов системы и указание их взаимосвязей.)
Например, сист. анализ системы самолет:
Элементы системы: корпус, хвост, крылья и т. д.;
Свойства компонентов: форма, размер,…
Все компоненты связаны строго определенным образом.
2этап - разработка модели. Одно из основных действий - сбор информации - зависит от цели моделирования. Например, объект «растение» с точки зрения биолога, медика и ученика:
биолог сравнит растение с другими, изучит корневую систему и т. д.; медик изучит химич. состав;
ученик зарисует внеш. вид,
выбор информации зависит от цели. Построение информ. модели-отправной пункт разработки модели. Когда собрали необх. данные, определили все связи между компонентами системы, можно представить инф. модель в знаковой форме. Знаковая форма может быть компьютерной и некомпьютерной. При построении компьютерной модели необх. правильно выбрать программную среду.
3 этап - компьютерный эксперимент. После того, как модель создана, необходимо выяснить ее работоспособность. Для этого необх. провести компьютерный эксперимент. До появления ПК эксперименты проводились либо в лабораториях, либо на настоящем образце изделия. Большие затраты средств и времени. Нередко образцы разрушались –а если это самолет? С развитием вычислительной техники – новый метод исследования_ компьютерный эксперимент. Он основан на тестировании модели.
Тестирование - процесс проверки правильности построения и функционирования моделей.
4 этап –принятие решения. Либо вы заканчиваете исследование, либо продолжаете. Основа для принятия решения - результаты тестирования
4 . Назови формы представления информационных моделей
К каким языкам относится математический язык?
Как называется процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков?
Перечисли этапы создания модели
5 . Практическая работа
Постройте формализованную информационную модель решения квадратного уравнения. При выполнении используйте редактор формул Microsoft Equation
6. Оценить работу класса и назвать учащихся, отличившихся на уроке.
Цель урока: организовать совместную учебную деятельность для формирования и развития исследовательских навыков учащихся; создать условия для освоения технологии моделирования.
Должны знать: основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере.
Должны уметь: построить модель объекта или процесса согласно поставленной цели.
План работы
- Проверка домашнего задания.
- Объяснение новой темы.
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 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 параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.
На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и пр. 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.
На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель , то есть выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:
1) построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
2) построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и пр.).
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.
Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.
Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.
Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной моделимогут быть неправильно отобраны существенные свойства объектов, в процессе формализации могут быть допущены ошибки в формулах и так далее. В этих случаях необходимо провести корректировку модели, причем уточнение модели может проводиться многократно, пока анализ результатов не покажет их соответствие изучаемому объекту.
Вопросы для размышления
1. В каких случаях могут быть опущены отдельные этапы построения и исследования модели? Приведите примеры создания моделей в процессе обучения.
Практическая работа
На сегодняшнем уроке я предлагаю вам построить информационную модель качеств своей личности и исследовать её с целью определения профессиональных предпочтений.
(Раздаточный материал (Приложение 1) выдан учащимся в начале урока, на “Рабочем столе” компьютера находится Таблица 2)
1. Тип мышления
Все люди делятся на “левополушарных” (Л) и “правополушарных” (П). У “левополушарных” преобладает логический тип мышления. Они, в общем-то, оптимисты и считают, что большую часть своих проблем решат самостоятельно.
Если Вы “левополушарный”, то, как правило, без особого труда вступаете в контакт с людьми. В работе и житейских делах больше полагаетесь на расчет, чем на интуицию. Испытываете больше доверия к информации, полученной из печати, чем к собственным впечатлениям.
Вам легче даются виды деятельности, требующие логического мышления. Если профессия, к которой вы стремитесь, требует именно логических способностей, то вам повезло. Вы можете стать хорошим математиком, преподавателем точных наук, конструктором, организатором производства, программистом ЭВМ, пилотом, водителем, чертежником... продолжите этот список сами.
2. “Правополушарный” – это означает, что вы человек художественного склада. Представитель этого типа склонен к некоторому пессимизму. Предпочитаете полагаться больше на собственные чувства, чем на логический анализ событий, и при этом зачастую не обманывае тесь. Не очень общителны, но зато можете продуктивно работать даже в неблагоприятных условиях (шум, различные помехи и т. п.). Вас ожидает успех в таких областях деятельности, где требуются способности к образному мышлению, – художник, актер, архитектор, врач, воспитатель.
3. Перед человеком, в равной степени сочетающим в себе признаки логического и художественного мышления, открывается широкое поле деятельности. Зоны его успеха там, где требуется умение быть последовательным в работе и одновременно образно, цельно воспринимать события, быстро и тщательно продумывать свои поступки даже в экстремальной ситуации. Управленец и испытатель сложных технических систем, лектор и полководец – все эти профессии требуют гармоничного взаимодействия противоположных типов мышления.
Свою принадлежность к художникам или мыслителям можно выявить и по некоторым биологическим признакам. Проведем несложный экспресс-анал из.
А. Переплетите пальцы рук. Сверху оказался большой палец левой руки (Л) или правой (П)? Запишите результат.
Б. Сделайте в листе бумаги небольшое отверстие и посмотрите сквозь него двумя глазами на какой-либо предмет. Поочередно закрывайте то один, то другой глаз. Предмет смещается, если вы закрываете правый глаз или левый?
В. Станьте в “позу Наполеона”, скрестив руки на груди. Какая рука оказалась сверху?
Г. Попробуйте изобразить “бурные аплодисменты”. Какая ладонь сверху?
Теперь посмотрим, что у вас получилось.
ПППП – обладатель такой характеристики консервативен, предпочитает общепринятые формы поведения.
ПППЛ – темперамент слабый, преобладает нерешительность.
ППЛП – характер сильный, энергичный, артистический. При общении с таким человеком не помешают решительность и чувство юмора.
ППЛЛ – характер близок к предыдущему типу, но более мягок, контактен, медленнее привыкает к новой обстановке. Встречается довольно редко.
ПЛПП – аналитический склад ума, основная черта – мягкость, осторожность. Избегает конфликтов, терпим и расчетлив, в отношениях предпочитает дистанцию.
ПЛПЛ – слабый тип, встречается только среди женщин. Характерны подверженность различным влияниям, беззащитность, но вместе с тем способность идти на конфликт.
ПЛЛП – артистизм, некоторое непостоянство, склонность к новым впечатлениям. В общении смел, умеет избегать конфликтов и переключаться на новый тип поведения, Среди женщин встречается примерно вдвое чаще, чем среди мужчин.
ПЛЛЛ – а этот тип, наоборот, более характерен для мужчин. Отличается независимостью, непостоянством и аналитическим складом ума.
ЛППП – один из наиболее распространенных типов. Он эмоционален, легко контактирует практически со всеми, Однако недостаточно настойчив, подвержен чужому влиянию.
ЛППЛ – похож на предыдущий тип, но еще менее настойчив, мягок и наивен. Требует особо бережного отношения к себе.
ЛПЛП – это самый сильный тип характера. Настойчив, энергичен, трудно поддается убеждению. Несколько консервативен из-за того, что нередко пренебрегает чужим мнением.
ЛПЛЛ – характер сильный, но ненавязчивый. Внутренняя агрессивность прикрыта внешней мягкостью. Способен к быстрому взаимодействию, но взаимопонимание при этом отстает.
ЛЛПП – характерны дружелюбие, простота, некоторая разбросанность интересов.
ЛЛПЛ – простодушие, мягкость, доверчивость – вот его основные черты. Очень редкий тип, у мужчин практически не встречается.
ЛЛЛП – эмоциональность в сочетании с решительностью приводит к непродуманным поступкам. Энергичен.
ЛЛЛЛ – обладает способностью по-новому взглянуть на вещи. Ярко выраженная эмоциональность сочетается с индивидуализмом, упорством и некоторой замкнутостью.
Внесите, пожалуйста, в таблицу №2 , находящуюся на “Рабочем столе” полученные характеристики.
Как вы заметили, сочетание ЛЛЛЛ соответствует художественному типу, а ПППП присуще мыслителям. Но поскольку в чистом виде эти типы встречаются нечасто, то остальные сочетания в какой-то мере отражают существующее многообразие психологических структур. Впрочем, предложенная классификация – лишь первый шаг к познанию самого себя. Сделаем следующий.
2. Контактность
Не так уж много на земле профессий, позволяющих обходиться без общения с людьми. Поэтому вы поступите правильно, если обратите внимание на такие качества, как общительность, контактность. Они полезны не только обаятельным кинозвездам, но и каждому, кто хочет с толком использовать свой дар речи. Поэтому поставим вопрос таким образом: куда вы обращены – к людям или к себе? С кем бы вы предпочли общаться – с самим собой или с другими?
Если хотите определить свой психологический тип по отношению к окружающим, то оцените приведенные высказывания в баллах от 0 до 4, затем подсчитайте сумму.
- Я легко сближаюсь с людьми.
- У меня много знакомых, с которыми я охотно встречаюсь.
- Я разговорчивый человек.
- Я непринужденно чувствую себя с незнакомыми людьми
- Мне стало бы неприятно, если бы надолго исчезла возможность общения. -
- Когда мне надо что-то узнать, я предпочитаю спросить, а не копаться в книгах.
- Мне удается оживить скучную компанию.
- Я говорю быстро.
- Когда я надолго оторван от людей, мне очень хочется поговорить с кем-нибудь.
1–12 баллов. Интроверт. Обращенный в себя, он с трудом вступает в контакт, в компании способен нагнать на всех тоску. Такой человек ориентирован в основном на собственные чувства, сдержан, застенчив, общению предпочитает книгу. В решениях серьезен, эмоциям не доверяет, любит порядок. Пессимистичен, и поэтому вряд ли из него получится хороший педагог или организатор. По темпераменту обычно флегматик или меланхолик.
13–24 балла. Амбаверт. Для него характерны спокойные, ровные отношения с людьми, ответственность за свои поступки. Именно такими качествами обладают, как правило, лучшие руководители, педагоги – словом, все, чья работа требует умения общаться с людьми.
25–36 баллов. Экстраверт. Словоохотливый, общительный оптимист, любит каверзные вопросы, острые шутки. Общение с кем бы то ни было для него не проблема, и тут он прекрасный импровизатор. Все у него получается легко и непринужденно. Но не менее легко относится и к собственным обязательствам, и поэтому хозяином своего слова его можно назвать лишь с иронией. Несдержан, потому что не считает нужным контролировать эмоции и чувства. Такой человек обычно холерик или сангвиник.
Приложение 2 ), находящуюся на “Рабочем столе” полученные характеристики.
3. Склонности и предпочтения
Специальные методики помогают выявлять способности и склонности человека быстро и в широком диапазоне. Таких методик уже сотни, но все равно их недостаточно. Ведь далеко не все области человеческой деятельности настолько простоты, что к ним можно сформулировать четкие, однозначные требования. Тем не менее известный психолог Е. А. Климов разделил все профессии на пять групп: к первой он отнес профессии типа “человек – природа” (например, лесовод, агроном, биолог), ко второй – “человек – техника” (слесарь, механизатор, монтажник), к третьей – “человек – человек” (педагог, медсестра, администратор), к четвертой – “человек – знаковая система” (стенографистка, оператор ЭВМ, математик), к пятой – “человек – художественный образ” (ювелир, фотограф, художник).
Ответив на следующие вопросы, вы можете определить, какой тип профессий предпочитаете. Нравится ли вам занятие, о котором говорится в левой части вопроса (колонка а), или нет? Что для Вас предпочтительнее? Выберите вариант ответа.
Таблица 1
| № | а | б |
| 1 | Ухаживать за животными | Обслуживать машины, приборы |
| 2 | Лечить больных | Составлять компьютерные программы |
| 3 | Следить за качеством книжных иллюстраций, плакатов | Следить за состоянием и развитием растений |
| 4 | Обрабатывать материалы (дерево, ткань, металл) | Рекламировать, продавать товары |
| 5 | Обсуждать научно-популярные статьи | Обсуждать пьесы, концерты |
| 6 | Выращивать животных | Помогать товарищам в работе, спорте |
| 7 | Настраивать музыкальные инструменты | Управлять трактором, тепловозом |
| 8 | Давать людям информацию (в справочном бюро, на экскурсии) | Оформлять выставки, участвовать в подготовке концертов |
| 9 | Ремонтировать вещи, изделия | Искать и справлять ошибки в текстах, рисунках |
| 10 | Лечить животных | Выполнять вычисления, расчеты |
| 11 | Выводить новые сорта растений | Конструировать машины, проектировать дома |
| 12 | Разбирать споры между людьми, убеждать, разъяснять | Разбираться в чертежах, схемах |
| 13 | Наблюдать за работой художественной самодеятельности | Изучать жизнь микробов |
| 14 | Налаживать медицинские приборы | Оказывать людям медицинскую помощь |
| 15 | Составлять отчеты о наблюдаемых явлениях | Художественно описывать события |
| 16 | Делать лабораторные анализы в больнице | Осматривать больных, назначать лечение |
| 17 | Красить стены, расписывать изделия | Монтировать здания, собирать машины |
| 18 | Организовывать культпоходы, экскурсии | Участвовать в концертах, спектаклях |
| 19 | Изготовлять детали, строить здания | Чертить, копировать карты |
| 20 | Бороться с болезнями растений | Работать на компьютере |
Выбранные варианты ответов обведите, пожалуйста, в таблице 3
В двух колонках “попаданий” окажется больше всего, они покажут Ваши предпочтения в деятельности.
Внесите, пожалуйста, в таблицу 2 (см. Приложение 2 ) , находящуюся на “Рабочем столе” полученные характеристики.
Теперь, когда вы более или менее твердо определили, какой тип профессии вам больше по душе, пора подумать и о необходимых качествах, которые понадобятся вам в будущем.
Домашнее задание: выделить в проделанной работе этапы моделирования и на основе полученных данных составить список предпочтительных профессий и смоделировать свой профессиональный образ.
Совет: не относитесь к полученным результатам слишком серьезно.
Используемая литература:
- Угринович Н. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 9 класса. – М.: БИНОМ, 2006.
- Жариков Е., Крушельницкий Е. Для тебя и о тебе. – М.: Просвещение,1991.
Как правило, практические задачи формулируются достаточно понятно с точки зрения пользователя, но такая формулировка не обладает достаточной четкостью и строгостью.
§ разработать наиболее эффективный (калорийный, разнообразный и дешевый) рацион питания в школьной столовой и т.д.
Чтобы такую задачу можно было решить с помощью компьютера, надо выполнить постановку задачи : выяснить, что известно и что явится результатом решения, а также как связаны исходные данные и результаты. Для этого важно определить существенные свойства объектов и явлений, о которых идет речь в задаче, и пренебречь несущественными .
Иногда об этом забывают. Например, если в задаче требуется определить площадь верхней поверхности стола (столешницы), не задумываясь говорят, что надо измерить длину и ширину. Однако существенным свойством стола может оказаться то, что он круглый, тогда затруднительно вести речь о длине и ширине. Кроме того, даже если определили, что столешница имеет прямоугольную форму, следует договориться, что небольшие неровности не оказывают существенного влияния на величину площади.
Важно также определить, в каких единицах и с какой точностью будут произведены измерения и вычисления. Кроме того, следует определить ограничения , налагаемые на возможные значения исходных данных и результатов. В примере с прямоугольным столом длина и ширина не могут быть отрицательными числами, а также иметь нереально большие или малые значения.
Все эти сведения образуют информационную модель задачи .
Главное свойство модели – упрощать изучаемое явление, сохраняя его существенные свойства. Информационной моделью задачи можно назвать информацию об объектах и явлениях, фигурирующих в задаче, значимую с точки зрения задачи и зафиксированную в текстовой, числовой или иной сигнальной форме.
Шаги построения информационной модели:
1. Определить существенные и несущественные свойства объектов и явлений, описываемых в задаче.
2. Выделить характеристики объектов и явлений, значимые с точки зрения задачи, и на этой основе определить исходные данные. Для исходных данных, выраженных в числовой форме, соотнести единицы измерения, определить точность и указать ограничения, налагаемые на их значения.
3. Определить, что является результатом решения задачи и в какой форме он должен быть получен. Указать ограничения.
4. Выявить связи между исходными данными и результатами. Если такие связи можно выразить на языке математики, то говорят о математической модели задачи как о частном случае информационной модели.
5. Определить метод достижения результата.
Формализация задачи
На этом этапе происходит фиксация информационной модели, выбирается форма представления данных, образующих информационную модель, наиболее удобная для компьютерной обработки. Часто первые два этапа не имеют четкой границы и могут рассматриваться как единое целое.
Рассмотрим пример.
Задача. Определить, успеют ли к поезду путешественники, которые отправились от места стоянки к станции на автомобиле.
Построение информационной модели. Существенными характеристиками являются: расстояние от места стоянки до станции; время, которое осталось до отхода поезда; характер движения автомобиля. Предположим, что автомобиль двигался с некоторой начальной скоростью и постоянным ускорением. Тогда время, которое автомобиль находился в пути, надо сравнить с имеющимся запасом времени и сделать соответствующий вывод. Время в пути можно определить из соотношения между расстоянием, начальной скоростью и ускорением, которые будут являться исходными данными. Все эти характеристики имеют числовые значения (вещественные числа) и должны быть положительны. Промежуточный результат – время в пути – также должен выражаться положительным числом. Кроме того, значения начальной скорости и ускорения должны быть в пределах разумного. Единицы измерения: км, час, км/час, км/час за час.
Формализация.
Исходные данные:
S - расстояние от места стоянки до станции
tz - запас времени до отхода поезда
V 0 - начальная скорость
а - ускорение
Результат: сообщение о том, успеют ли путешественники на поезд.
При создании информационных моделей, предшествующем выбору СОИ, необходимо руководствоваться следующими эргономическими требованиями :
♦ по количеству информации они должны обеспечивать оптимальный информационный баланс и не приводить к таким нежелательным явлениям, как дефицит или избыток информации;
♦ по форме и композиции они должны соответствовать задачам трудового процесса и возможностям человека по приему, анализу, оценке информации и осуществлению управляющих воздействий.
Учет этих требований в процессе проектирования информационных моделей позволяет оператору выполнять возложенные на него функции с необходимой оперативностью и точностью, предотвращает появление ошибочных действий, обеспечивает эффективное функционирование системы "человек -машина".
Опыт разработки и использования информационных моделей, а также анализ деятельности операторов с ними позволяют сформулировать ряд важнейших характеристик информационных моделей.
Отображение существенной информации и проблемной ситуации. В информационной модели должны быть представлены лишь основные свойства, отношения, связи управляемых объектов. В этом смысле модель воспроизводит действительность в упрощенном виде и всегда является некоторой ее схематизацией. Степень и характер упрощения и схематизации могут быть определены на основе анализа задач систем "человек - машина".
При возникновении проблемной ситуации в управлении ее восприятие облегчается, если в информационной модели предусмотрено отображение:
♦ изменений свойств элементов ситуации, которые происходят при их взаимодействии. В этом случае измене-
ния свойств отдельных элементов воспринимаются не изолированно, а в контексте ситуации в целом;
♦ динамических отношений управляемых объектов, при этом связи и взаимодействия информационной модели должны отображаться в развитии. Допустимо и даже полезно утрирование или усиление отображения тенденций развития элементов ситуации, их связей или ситуации в целом;
♦ конфликтных отношений, в которые вступают элементы ситуации.
Организация структуры и наглядность информационной модели. Оптимальная организация структуры информационной модели позволяет быстро и точно воспринимать отображаемую ситуацию в целом. Одним из способов такой ее организации является хорошая компоновка. В информационной модели должен быть представлен набор сведений, находящихся в определенном и очевидном взаимодействии.
Модель должна быть наглядной, т.е. обеспечивать оператору возможность быстро, точно и без кропотливого анализа воспринимать данные. Однако объекты управления, их свойства и взаимодействия не всегда обладают наглядными признаками. В этом случае при разработке информационных моделей приходится решать задачи, близкие к тем, которые в методологии науки определяются как "визуализация понятий".
Этапы построения информационной модели. Порядок построения информационной модели, как правило, следующий:
1) определение задач системы и очередности их решения;
2) определение источников информации, методов решения задач, времени, необходимого на их решение, а также требуемой точности;
3) составление перечня типов объектов управления, определение их количества и параметров работы системы;
4) составление перечня признаков объектов управления разных типов;
5) распределение объектов и признаков по степени важности, выбор критичных объектов и признаков, учет которых необходим в первую очередь;
6) выбор системы и способов кодирования объектов управления, их состояний и признаков;
7) разработка общей композиции информационных моделей;
8) определение перечня исполнительных действий операторов, осуществляемых в процессе решения задачи и после принятия решения;
9) создание макета, моделирующего возможную ситуацию, проверка эффективности избранных вариантов информационных моделей и систем кодирования информации. Критерием эффективности служат время, точность и напряженность работы оператора;
10) определение изменений по результатам экспериментов с композицией информационных моделей и систем кодирования, проверка эффективности каждого нового варианта на макете;
1 1) определение на макете уровня профессиональной подготовки операторов и его соответствия заданному;
12) составление инструкций работы операторов в системе управления.
Предложенный порядок построения информационных моделей намечен лишь в общем виде. Он может меняться в зависимости от специфики тех или иных систем управления и функций операторов .
