| §1.3 مدل های اطلاعات گرافیکی

درس 4
§1.3 مدل های اطلاعات گرافیکی

کلید واژه ها:

طرح
نقشه
طراحی
برنامه
نمودار
نمودار
خالص
درخت

1.3.1. انواع مدل های اطلاعات گرافیکی

در مدل‌های اطلاعات گرافیکی، تصاویر گرافیکی معمولی (عناصر تصویری) که اغلب با اعداد، نمادها و متون (عناصر نشانه) تکمیل می‌شوند، برای نمایش بصری اشیا استفاده می‌شوند. نمونه هایی از مدل های گرافیکی شامل انواع نمودارها، نقشه ها، نقشه ها، نمودارها و نمودارها می باشد.

نمودار نمایشی از یک شی به طور کلی، اصطلاحات اصلی با استفاده از نمادها است. با کمک نمودارها می توان هم ظاهر یک شی و هم ساختار آن را نشان داد. یک نمودار به عنوان یک مدل اطلاعاتی ادعا نمی کند که در ارائه اطلاعات در مورد یک شیء کامل است. با کمک تکنیک های خاص و نمادهای گرافیکی، یک یا چند ویژگی از شی مورد نظر با وضوح بیشتری برجسته می شود. نمونه هایی از مدارها در شکل نشان داده شده است. 1.5.

برنج. 1.5. نمونه هایی از نمودارهای مورد استفاده در درس های فیزیک، زیست شناسی، تاریخ

یک تصویر تعمیم یافته کاهش یافته از سطح زمین در یک صفحه در یک یا سیستم دیگر از نمادها توسط یک نقشه جغرافیایی به ما داده می شود.

نقاشی یک تصویر گرافیکی معمولی از یک شی با نسبت دقیق ابعاد آن است که با روش طرح ریزی به دست می آید. این نقاشی شامل تصاویر، اعداد بعدی و متن است. تصاویر ایده هایی در مورد شکل هندسی جسم، اعداد - در مورد اندازه جسم و قطعات آن، کتیبه ها - در مورد نام، مقیاسی که تصاویر در آن ساخته شده اند، می دهد.

گراف یک تصویر گرافیکی است که نمایشی بصری از ماهیت وابستگی یک کمیت (مثلاً مسیر) به کمیت دیگر (مثلاً زمان) ارائه می دهد. نمودار به شما امکان می دهد تا پویایی تغییرات داده ها را ردیابی کنید.

نمودار یک تصویر گرافیکی است که یک نمایش بصری از رابطه بین هر کمیت یا چند مقدار از یک کمیت و تغییرات در مقادیر آنها ارائه می دهد. انواع نمودارها و روش های ساخت آنها در هنگام مطالعه صفحات گسترده با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار خواهد گرفت.

1.3.2. نمودارها

اگر برخی از اشیاء به صورت رئوس و ارتباطات بین آنها به صورت خطوط به تصویر کشیده شوند، یک مدل اطلاعاتی در قالب یک نمودار به دست خواهیم آورد. رئوس نمودار را می توان به صورت دایره، بیضی، نقطه، مستطیل و غیره ترسیم کرد. خط بدون جهت (بدون فلش) که رئوس نمودار را به هم متصل می کند یال نامیده می شود. یک خط جهت دار (با یک فلش) کمان نامیده می شود. در این صورت، راسی که قوس از آن سرچشمه می‌گیرد، راس اولیه و راسی که قوس وارد آن می‌شود، نهایی نامیده می‌شود.

گراف بدون جهت نامیده می شود، اگر رئوس آن توسط لبه ها به هم متصل شوند (شکل 1.6، a). رئوس یک گراف جهت دار توسط کمان هایی به هم متصل می شوند (شکل 1.6، b). یک مسیر دنباله ای از یال ها (قوس ها) است که در طول آن می توانید از یک راس به راس دیگر حرکت کنید.

نمودار وزن دار نامیده می شود، اگر رئوس یا لبه های آن با اطلاعات اضافی مشخص شوند - وزن رئوس یا لبه ها. در شکل 1.6، در استفاده از یک نمودار وزنی بدون جهت، جاده های بین پنج سکونتگاه A، B، C، D، E به تصویر کشیده شده است. وزن لبه - طول جاده ها بر حسب کیلومتر.

به مسیری که در امتداد رئوس و یال های یک گراف است، که در آن هر یال گراف بیش از یک بار اتفاق بیفتد، زنجیره نامیده می شود. به زنجیره ای که رئوس شروع و پایان آن بر هم منطبق است، چرخه می گویند.

برنج. 1.6. نمودارها

گراف با چرخه شبکه نامیده می شود. اگر کاراکترهای یک اثر ادبی خاص به عنوان رئوس یک نمودار نشان داده شوند و ارتباطات موجود بین آنها به صورت لبه ها نشان داده شود، نموداری به نام شبکه معنایی به دست می آید.

نمودارهایی مانند مدل های اطلاعاتیبه طور گسترده در بسیاری از زمینه های زندگی ما استفاده می شود. به عنوان مثال، می‌توانید خانه‌ها، ساختمان‌ها و محله‌های موجود یا جدید طراحی‌شده را به‌عنوان رئوس، و جاده‌ها، شبکه‌های برق، خطوط برق و غیره را که آنها را به هم متصل می‌کنند به‌عنوان لبه‌های نمودار نشان دهید. با استفاده از چنین نمودارهایی می توانید مسیرهای حمل و نقل بهینه، کوتاه ترین مسیرهای انحرافی، محل فروشگاه های خرده فروشی و سایر امکانات را برنامه ریزی کنید.

درخت گرافی است که چرخه نداردیعنی در آن نمی توان از یک راس معین در امتداد چندین یال مختلف رفت و به همان راس بازگشت. ویژگی بارز درخت این است که بین هر دو رأس آن فقط یک مسیر وجود دارد.

هر سیستم سلسله مراتبی را می توان با استفاده از یک درخت نشان داد. یک درخت یک راس اصلی دارد که ریشه آن نامیده می شود. هر رأس درخت (به جز ریشه) فقط یک جد دارد؛ شیء تعیین شده توسط جد در یک کلاس 1* از بالاترین سطح گنجانده شده است. هر رأسی از یک درخت می تواند چندین نسل ایجاد کند - رئوس مربوط به کلاس های سطح پایین تر. این اصل ارتباطی "یک به چند" نامیده می شود. رئوس هایی که رئوس تولیدی ندارند برگ نامیده می شوند.

به تصویر کشیدن روابط خانوادگی بین اعضای خانواده با استفاده از نمودار راحت است، شجره نامه یا شجره خانواده نامیده می شود.

منبع "شجره نامه زنده" (145555) ابزاری برای تولید و تجزیه و تحلیل درختان خانوادگی است که شامل نمونه هایی از شجره نامه است. با کمک آن می توانید شجره نامه های بسیاری از خانواده های مشهور را مطالعه کنید و یک شجره خانوادگی برای خانواده خود بسازید (http://sc.edu.ru/).

کلاس - مجموعه ای از اشیاء که دارای ویژگی های مشترک هستند.

1.3.3. استفاده از نمودار برای حل مسائل

استفاده از نمودارها هنگام حل دسته های خاصی از مسائل راحت است.

مثال 1. شکل 1.7 نمودار جاده هایی را نشان می دهد که نقاط خرده فروشی A، B، C، D، E را به هم متصل می کنند. شما فقط می توانید در امتداد هر جاده در جهتی که با فلش نشان داده شده است حرکت کنید. از نقطه A تا E چند مسیر مختلف وجود دارد؟

برنج. 1.7. نقشه راه که با یک نمودار جهت دار نشان داده شده است

فقط از رئوس C و D می توانید به راس E برسید. اگر تعداد مسیرهای راس A به راس C و از راس A به راس D را بدانیم، با جمع آنها تعداد مسیرهای مورد نیاز از A تا E را بدست می آوریم. در واقع، برای اینکه از راس A به راس E برسیم، به سادگی تمام مسیرها را از راس A به راس C با قوس CE اضافه می کنیم و قوس DE را به مسیرهای راس A به راس D اضافه می کنیم. تعداد مسیرها تغییر نخواهد کرد. بنابراین، تعداد مسیرهای راس A به راس E برابر است با مجموع مسیرهای A به C و از A به P.

می توان گفت که وظیفه ما به دو کار ساده تر تقسیم شده است. بیایید هر کدام را جداگانه حل کنیم.

شما می توانید مستقیماً از راس A و از راس B به راس C برسید. به نوبه خود، یک مسیر واحد از راس A به راس B وجود دارد. بنابراین، می توانید از راس A به راس C به دو روش برسید: 1 (مستقیما از A ) + 1 (از طریق B) = 2.

سعی کنید ثابت کنید که فقط یک مسیر از راس A تا راس B وجود دارد.

در مورد راس D، راس نهایی برای سه کمان است: BD، AD و CD. بنابراین از رئوس A، B و C می توان به آن رسید:

بنابراین، چهار مسیر از راس A تا راس D وجود دارد.

حال بیایید مسیرهای A تا E را بشماریم:

2 (از طریق C) + 4 (از طریق D) = 6.

اگر از راس A (ابتدای مسیر) به راس E حرکت کنید و وزن رئوس - تعداد مسیرها از A به راس فعلی - را تعیین کنید، حل مشکل بسیار آسان تر خواهد بود (شکل 1.8). در این مورد، وزن راس A را می توان 1 در نظر گرفت. در واقع، تنها یک راه برای رسیدن از A به A وجود دارد - ماندن در جای خود.

برنج. 1.8. نقشه راه که توسط یک نمودار جهت دار وزنی نشان داده شده است

مثال 2.برای یادداشت تمام اعداد سه رقمی متشکل از ارقام 1 و 2 می توانید از نمودار (درخت) در شکل استفاده کنید. 1.9.

اگر نیازی به نوشتن همه گزینه های ممکن ندارید، لازم نیست درخت بسازید، بلکه فقط باید تعداد آنها را مشخص کنید. در این مورد، باید به این صورت استدلال کنید: در مکان صدها می تواند هر یک از اعداد 1 و 2 وجود داشته باشد، در مکان ده ها می تواند همان دو گزینه باشد، در مکان واحدها می تواند همان دو گزینه باشد. بنابراین، تعداد گزینه های مختلف: 2 2 2 = 8.

برنج. 1.9. درخت حل مسئله نوشتن اعداد سه رقمی

به طور کلی، اگر تعداد گزینه های ممکن در هر مرحله از ساخت یک نمودار مشخص باشد، برای محاسبه تعداد کل گزینه ها باید همه این اعداد را ضرب کنید. (قاعده ضرب از ترکیبات را به خاطر بسپارید!)

مثال 3. اجازه دهید یک مشکل تقاطع کلاسیک کمی اصلاح شده را در نظر بگیریم.

در ساحل رودخانه یک دهقان (K) با یک قایق ایستاده است و در کنار او یک سگ (S)، یک روباه (L) و یک غاز (G). دهقان باید از خود عبور کند و سگ و روباه و غاز را به طرف دیگر منتقل کند. با این حال، علاوه بر دهقان، یا فقط یک سگ، یا فقط یک روباه، یا فقط یک غاز را می توان در قایق قرار داد. شما نمی توانید یک سگ را با یک روباه یا یک روباه را با غاز بدون نظارت یک دهقان ترک کنید - سگ برای روباه خطرناک است و روباه برای غاز خطر است. یک دهقان چگونه باید یک گذرگاه را سازماندهی کند؟

برای حل این مشکل، نموداری ایجاد می کنیم که رئوس آن، قرارگیری اولیه و نتیجه کاراکترها در سواحل رودخانه و همچنین تمام حالت های میانی ممکن از حالت های قبلی در یک مرحله عبور خواهد بود. هر راس حالت متقاطع را با یک بیضی نشان می دهیم و آن را با لبه هایی به حالت های تشکیل شده از آن متصل می کنیم (شکل 1.10).

حالت های نامعتبر با توجه به شرایط مشکل با یک خط نقطه برجسته مشخص می شوند. آنها از بررسی بیشتر مستثنی هستند. حالت های اولیه و نهایی گذرگاه با یک خط ضخیم برجسته می شود.

نمودار نشان می دهد که دو راه حل برای این مشکل وجود دارد. در اینجا یک طرح عبور مربوط به یکی از آنها آمده است:

1) دهقان روباه را حمل می کند.
2) دهقان برمی گردد.
3) دهقان یک سگ را حمل می کند.
4) دهقان با روباه برمی گردد.
5) یک دهقان غاز را حمل می کند.
6) دهقان برمی گردد.
7) دهقان در حال حمل روباه است.

مثال 4.بازی زیر را در نظر بگیرید: ابتدا 5 مسابقه در یک توده وجود دارد. دو بازیکن به نوبت مسابقات را حذف می کنند و در 1 حرکت می توانید 1 یا 2 مسابقه را حذف کنید. کسی که 1 مسابقه را در انبوه ترک کند برنده است. بیایید دریابیم که اگر بازی به درستی انجام شود چه کسی برنده می شود - بازیکن اول (I) یا دوم (II).

بازیکنی که من می‌توانم یک مسابقه را حذف کنم (در این مورد 4 مورد وجود خواهد داشت) یا 2 مورد را به طور همزمان (در این مورد 3 مورد خواهد بود).

اگر بازیکن اول 4 مسابقه را ترک کند، بازیکن دوم می تواند 3 یا 2 مسابقه را با حرکت خود ترک کند. اگر بعد از نوبت بازی اول - . هنگامی که 3 مسابقه باقی مانده است، بازیکن دوم می تواند با گرفتن دو مسابقه و ترک یک مسابقه برنده شود.

اگر بازیکن II 3 یا 2 مسابقه باقی مانده باشد، بازیکن I در هر یک از این موقعیت ها شانس برنده شدن دارد.

بنابراین، با استراتژی بازی مناسب، بازیکن اول همیشه برنده خواهد شد. برای این کار او باید در اولین حرکت خود یک مسابقه بزند.

در شکل شکل 1.11 نموداری به نام درخت بازی را نشان می دهد. تمام گزینه های ممکن، از جمله حرکات اشتباه (بازنده) بازیکنان را منعکس می کند.

برنج. 1.11. درخت بازی

مهم ترین

در مدل‌های اطلاعات گرافیکی، تصاویر گرافیکی معمولی (عناصر تصویری) که اغلب با اعداد، نمادها و متون (عناصر نشانه) تکمیل می‌شوند، برای نمایش بصری اشیا استفاده می‌شوند. نمونه هایی از مدل های گرافیکی شامل انواع نمودارها، نقشه ها، نقشه ها، نمودارها و نمودارها، نمودارها می باشد.

نمودار شامل رئوس هایی است که با خطوط به هم متصل شده اند - دنده ها یا قوس ها. نمودار نامیده می شود وزن دار، اگر رئوس یا لبه های آن (قوس ها) با برخی اطلاعات اضافی مشخص شوند - وزن رئوس (لبه ها، کمان ها).

نمودار یک سیستم سلسله مراتبی نامیده می شود درخت. ویژگی بارز درخت این است که بین هر دو رأس آن فقط یک مسیر وجود دارد.

سوالات و وظایف

1. مطالب ارائه شده برای پاراگراف موجود در پیوست الکترونیکی کتاب درسی را بخوانید. در مورد اشکال ارائه اطلاعات در ارائه و در کتاب درسی چه می توانید بگویید؟ چه اسلایدهایی را می توانید به ارائه خود اضافه کنید؟

2. چه مدل های اطلاعاتی به عنوان گرافیک طبقه بندی می شوند؟

3. نمونه هایی از مدل های اطلاعات گرافیکی که با آنها سر و کار دارید را ذکر کنید:

الف) هنگام مطالعه دروس دیگر؛
ب) در زندگی روزمره

4. گراف چیست؟ رئوس و یال های نمودار در شکل 1.6، در نمونه هایی از مدارها و چرخه های موجود در این نمودار را ذکر کنید. مشخص کنید که کدام دو نقطه از یکدیگر دورتر هستند (اگر طول کوتاه ترین مسیر بین آنها بیشتر از طول کوتاه ترین مسیر بین هر دو نقطه دیگر باشد، دو نقطه دورترین در نظر گرفته می شوند). طول کوتاه ترین مسیر بین این نقاط را مشخص کنید.

5- سیستمی را مثال بزنید که مدل آن را می توان به صورت نمودار نشان داد. نمودار مربوطه را رسم کنید.

6. یک جاده خاکی به ترتیب از سکونتگاه های A، B، C و D عبور می کند. در این حالت طول جاده خاکی بین A و B 40 کیلومتر، بین B و C - 25 کیلومتر و بین C و D - 10 است. کیلومتر هیچ جاده ای بین A و D وجود ندارد. یک بزرگراه آسفالت جدید به طول 30 کیلومتر بین A و C ساخته شد. اگر سرعت دوچرخه سواری در جاده خاکی 20 کیلومتر در ساعت و در بزرگراه 30 کیلومتر در ساعت باشد، حداقل زمان ممکن را برای دوچرخه سواری برای سفر از نقطه A به نقطه B تخمین بزنید.

7. شکل نموداری از جاده ها را نشان می دهد که نقاط خرده فروشی A، B، C، D، D، B، K را به هم متصل می کند. شما فقط می توانید در امتداد هر جاده در جهتی که با فلش نشان داده شده است حرکت کنید. از نقطه A تا K چند مسیر مختلف وجود دارد؟

8. کار در یک گروه، یک شبکه معنایی را بر اساس یکی از داستان های عامیانه روسی ایجاد کنید: "Kolobok"، "Ryaba Hen"، "Turnip".

9. درخت چیست؟ درختان چه سیستم هایی می توانند به عنوان مدل عمل کنند؟ مثالی از چنین سیستمی بزنید.

10. با استفاده از اعداد 2، 4، 6 و 8 چند عدد سه رقمی می توان نوشت، مشروط بر اینکه عدد شامل ارقام یکسان نباشد؟

11. چند عدد سه رقمی وجود دارد که همه ارقام آنها متفاوت است؟

12. برای ساختن زنجیر از مهره هایی استفاده می شود که با حروف A، B، C، D، E مشخص شده است. در وهله اول در زنجیره یکی از مهره های A، C، E قرار دارد. اگر حرف اول مصوت باشد و هر صامت اگر حرف اول باشد. در رتبه سوم یکی از مهره های C، D، E است که در رتبه اول زنجیره قرار ندارد. با استفاده از این قانون چند زنجیره می توان ایجاد کرد؟

13. دو بازیکن بازی زیر را انجام می دهند. جلوی آنها توده ای از 6 سنگ قرار دارد. بازیکنان به نوبت سنگ می گیرند. در یک حرکت می توانید 1، 2 یا 3 سنگ را بردارید. کسی که سنگ آخر را می گیرد بازنده است. چه کسی برنده می شود اگر هر دو بازیکن به درستی بازی کنند - بازیکنی که حرکت اول را انجام می دهد یا بازیکنی که حرکت دوم را انجام می دهد؟ اولین حرکت بازیکن برنده باید چه باشد؟ پاسخت رو توجیه کن.

چه نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی را می توان برای مؤسسات آموزشی بیان کرد؟ چگونه معلمان می توانند از آنها در کار خود استفاده کنند؟ بیایید سعی کنیم پاسخ سوالات مطرح شده را با هم پیدا کنیم.

مدل چیست

مدل های اطلاعات نمادین چیست؟ همه معلمانی که به فناوری های اطلاعاتی مدرن تسلط دارند از نمونه هایی از آنها در کار خود استفاده می کنند. به طور کلی، یک مدل روش های مختلف نمایش واقعیت تحلیل شده است.

انواع

می‌توانیم نمونه‌هایی از مدل‌های اطلاعاتی از فرم مادی و ایده‌آل ارائه دهیم.

گزینه های طبیعی مبتنی بر یک مثال عینی هستند؛ آنها مستقل از شخص و آگاهی او وجود دارند. در حال حاضر، آنها به گزینه های فیزیکی و آنالوگ تقسیم می شوند که بر اساس پدیده های مرتبط با موضوع مورد مطالعه است.

مدل های ایده آل با تفکر، ادراک و تخیل انسان مرتبط است. در میان آنها موارد بصری هستند که با هیچ گزینه طبقه بندی مناسب نیستند.

هنگام ارائه مثال هایی از مدل اطلاعات فیگوراتیو می توان به یکی از این مدل ها اشاره کرد. بیایید نگاهی دقیق تر به طبقه بندی آنها بیندازیم.

مدل های ایده آل متن

مدل های کلامی توسط معلمان علوم انسانی استفاده می شود. آنها به توصیف یک منطقه، پدیده، شی، رویداد در جملات متوالی کمک می کنند. چنین مدل اطلاعاتی درسی چگونه خواهد بود؟ بیایید از یک درس ادبیات مثالی بزنیم. هنگام مطالعه رمان "جنگ و صلح" ل.ن. تولستوی، معلم تصویر ناتاشا روستوا را توصیف می کند. برای این کار از مدل متن استفاده می کند. بچه ها، با گوش دادن به معلم، بر اساس درک او از تصویر این قهرمان، تصویر خود را از قهرمان تولستوی ایجاد می کنند.

اگر یک معلم تاریخ از دانش‌آموزانش بپرسد: «بر اساس تکه‌هایی که مشاهده کرده‌اند، نمونه‌هایی از مدل اطلاعات تصویری از وقایع رخ داده در نبرد کولیکوو را ارائه دهید،» کودکان تصویر خود را از آن نبرد ایجاد می‌کنند. آنها آن را در قالب جملاتی که به یک داستان پیوند خورده اند منتقل می کنند.

شما می توانید نمونه هایی از مدل های اطلاعات کلامی را از یک درس فیزیک ارائه دهید. هنگام مطالعه مبحث "فشار مواد جامد" در کلاس هفتم ، معلم به بچه ها می گوید که حرکت روی برف شل بدون اسکی چقدر دشوار است. سپس از دانش آموزان مدرسه خواسته می شود که دلیل این پدیده را توضیح دهند تا پارامترهایی را که کمیت فیزیکی مورد مطالعه به آن بستگی دارد، شناسایی کنند. تصویری که پس از داستان معلم در ذهن کودکان ظاهر می شود به آنها کمک می کند تا به سؤال مطرح شده پاسخ دهند.

نمونه هایی از چنین مدلی شامل کتاب درسی و قوانین راهنمایی و رانندگی است.

مدل های ریاضی

آنها یک کلاس وسیع از مدل های نمادین در نظر گرفته می شوند. مدل های ریاضی مبتنی بر استفاده از روابط، مقایسه ها و سایر روش های مورد استفاده در این علم است. با ذکر مثال هایی از مدل های اطلاعاتی بر اساس روش های ریاضی می توان به حل معادلات درجه دوم و ترسیم نسبت ها اشاره کرد. تمام بخش‌های هندسه که شامل اشتقاق و اثبات قضایا هستند نیز با ساخت یک مدل ریاضی مرتبط هستند. چنین موضوع مدرسه ای مانند اقتصاد بدون آنها نمی تواند کار کند.

مدل های اطلاعاتی

آنها یک کلاس از مدل های نمادین در نظر گرفته می شوند که هر فرآیند اطلاعاتی را توصیف می کنند: ظهور، انتقال، تغییر، کاربرد اطلاعات در سیستم های مختلف. نمونه هایی از مدل های اطلاعات جدولی در مدرسه را می توانید در درس جغرافیا پایه دهم بیابید. هنگام مطالعه جغرافیای اقتصادی، یک مدل جدولی کمک می کند تا ویژگی های اصلی کشور را به وضوح ببینید و از مطالب برای تدوین یک داستان کامل استفاده کنید.

علاوه بر این، نمونه هایی از مدل های اطلاعات جدولی را می توان در هر دوره آموزشی یافت. در شیمی، این جدول حلالیت ترکیبات و همچنین جدول تناوبی مندلیف است. در فیزیک، بدون جداول، توضیح اصطلاحات اساسی مورد مطالعه در مبحث "برق" برای معلم دشوار است. در تاریخ با کمک آنها دانش نظام مند می شود؛ بچه ها در یک ستون تاریخ های مهم تاریخی را وارد می کنند و در ستون دیگر وقایع مربوط به آنها را شرح می دهند.

رابطه بین مدل ها

یک خط شرطی بین مدل های اطلاعاتی، ریاضی و کلامی وجود دارد. هر 3 نمونه از مدل های اطلاعاتی در رشته های مدرسه یافت می شود. بنابراین، برای ریاضیات، فیزیک، علوم کامپیوتر، گزینه های ریاضی و اطلاعات محبوب ترین در نظر گرفته می شوند. اما بدون مدل کلامی، کودکان قادر به توضیح پدیده ها، الگوریتم ها، معادلات و نابرابری ها نخواهند بود.

ویژگی های مدل سازی

قبل از بررسی نمونه‌هایی از مدل‌های اطلاعات گرافیکی، بیایید ویژگی‌های مدل‌سازی را دریابیم. مدل یک شیء ساخته شده مصنوعی است. این برای ساده کردن ایده یک شی یا پدیده واقعی ضروری است. این مدل به طور کامل تمام ویژگی های خود فرآیند اصلی را منعکس می کند. اگر این وظیفه داده شود: "نمونه ای از یک مدل اطلاعاتی ارائه دهید"، باید ماهیت فرآیند را درک کنید.

ما در مورد ساخت مدلی صحبت می کنیم که برای مطالعه پدیده ها و فرآیندهای اطلاعاتی طراحی شده است. در علوم کامپیوتر می توان برنامه نویسی را چنین موضوعی در نظر گرفت. با استفاده از یک زبان برنامه نویسی ریاضی خاص، می توانید مطالب متن را به صورت گرافیکی نمایش دهید.

مدل سازی شامل ساخت مدلی است که برای تحقیق و مطالعه شی، پدیده، فرآیند اصلی در نظر گرفته شده است. نسخه ایجاد شده فقط دارای آن کیفیت ها و ویژگی هایی است که مشخصه شی اصلی است، اما اجازه می دهد تا برخی از انحرافات از ایده آل باشد.

رویکرد فعالیت

مدل های تمام عیار را می توان با استفاده از یک رویکرد سیستماتیک به دست آورد. این امر به ویژه در موسسات آموزشی صادق است. دگرگونی هایی که در سال های اخیر مدارس را تحت تاثیر قرار داده است، امکان برقراری ارتباط منطقی بین رشته های فردی را فراهم کرده است.

این گزینه یادگیری مبتنی بر فعالیت به شکل گیری شخصیتی هماهنگ و توسعه یافته کمک می کند که وحدت دنیای زنده و ارتباط متقابل فرآیندها و پدیده های فردی را درک می کند.

اگر معلمی بپرسد: «مثالی از مدل اطلاعاتی بیاورید»، می‌تواند با خیال راحت هر موضوع تحصیلی را انتخاب کند. هیچ رشته ای وجود ندارد که در آن از جداول، نمودارها، نمودارها و ارائه ها استفاده نشود.

ویژگی های یک مدرسه مدرن

استانداردهای جدیدی که در مدارس روسیه معرفی شده اند مستلزم در نظر گرفتن یک پدیده از دیدگاه های مختلف است. به عنوان مثال، از یک دوره فیزیک، کودکان یاد می گیرند که الکترون ها برای جریان جریان الکتریکی در فلزات ضروری هستند. آنها اطلاعاتی در مورد بار این ذره منفی دریافت می کنند و مقدار آنها را در فلزات مختلف تعیین می کنند. در درس‌های شیمی، احتمال قرار گرفتن الکترون‌ها در سطوح انرژی به دانش‌آموزان آموزش داده می‌شود.

هنگام مطالعه مبحث "واکنش‌های اکسیداسیون-کاهش"، دانش‌آموزان اطلاعاتی در مورد آنچه برای این ذرات منفی در طول تعامل شیمیایی اتفاق می‌افتد به دست می‌آورند. با وجود این واقعیت که اطلاعات از موقعیت های مختلف ارائه می شود، ما در مورد یک جسم - الکترون ها صحبت می کنیم. چنین رویکرد سیستماتیکی باعث می شود که در ذهن دانش آموزان درک کاملی از ساختار ماده و دگرگونی های آن شکل گیرد.

در مثال داده شده، شی مورد مطالعه به عنوان یک سیستم کامل، بخشی جدایی ناپذیر از یک کل واحد (جوهر) در نظر گرفته می شود. بسته به رشته تحصیلی از ویژگی ها و اضافات خاصی استفاده می شود. در مورد رویکرد سیستماتیک، اولین وجه از تبیین های علّی وجود یک شی نیست، بلکه از نیاز به گنجاندن اجزای دیگر از آن ناشی می شود.

شکل‌گیری مدل‌های جهانی در طول فعالیت‌های تجربی اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. با استفاده از یک رایانه شخصی، می توانید پارامترهایی را که با شی مورد تجزیه و تحلیل مرتبط است محاسبه کنید.

چنین مدل سازی برای دانش علمی پدیده های طبیعی مهم است. در یک دوره علوم کامپیوتر مدرسه، چنین اقداماتی آزمایش محاسباتی نامیده می شود که بر اساس سه مفهوم مهم است: مدل، الگوریتم، برنامه.

سه گزینه اصلی برای استفاده از رایانه شخصی در مدرسه وجود دارد:

• انجام محاسبات مستقیم با استفاده از رایانه شخصی؛
• ایجاد یک پایگاه داده، تبدیل آن به یک برنامه یا یک الگوریتم خاص.
• حفظ رابط بین کامپیوتر و دانش آموز.

نشانه های مدل ها

در میان متداول ترین ویژگی هایی که می توان با آن همه مدل ها را طبقه بندی کرد، ما این موارد را برجسته می کنیم: هدف از کاربرد، زمینه دانش، عامل زمان، گزینه ارائه.

بسته به هدف تعیین شده برای مدل، نسخه های آزمایشی، آموزشی، بازی، شبیه سازی، علمی و فنی مدل ها متمایز می شوند. به عنوان مثال، در مرحله اولیه آموزش مدرسه، کاربردی ترین و قابل توجه ترین فن آوری های بازی است که به کودکان اجازه می دهد خود را در نقش معلم، پزشک یا افسر پلیس احساس کنند. مدل های بازی برای کودکان هفت تا هشت ساله به خوبی شکل گرفته است، زیرا در موسسات آموزشی پیش دبستانی از آنها به عنوان یک عنصر اجباری در شکل گیری ویژگی های شخصی کودک استفاده می شود.

انواع مدل ها

بسته به حوزه دانشی که مدل برای آن تدوین می شود، انواع اقتصادی، بیولوژیکی، جامعه شناختی و شیمیایی در حال حاضر متمایز می شوند. به عنوان مثال، برای چرخه علوم طبیعی، مهم است که مدلی را شکل دهیم که بتوان پدیده هایی را که در طبیعت زنده و بی جان رخ می دهد، توضیح داد. در جامعه شناسی، تاکید بر فرآیندهایی است که در جامعه اتفاق می افتد.

بر اساس عامل زمان، نسخه های استاتیک و پویا مدل ها متمایز می شوند. نسخه استاتیک پارامترها و ساختار شی را مشخص می کند، به شما امکان می دهد پدیده (شیء) انتخاب شده را در یک دوره زمانی خاص توصیف کنید و به دستیابی به اطلاعات قابل اعتماد و به موقع در مورد آن کمک می کند.

هر مدلی فرم، ظاهر، گزینه ارائه و توضیحات خاصی دارد. انتظار می رود که مدرسه بسته به ویژگی های رشته تحصیلی، مدل های مادی و ناملموس بیشتری را در نظر بگیرد.

مدل‌های مادی تجسم واقعی را پیش‌فرض می‌گیرند؛ آن‌ها ساختار درونی یا بیرونی خود شیء را کاملاً تکرار می‌کنند. به عنوان مثال، در جغرافیا، چنین مدل کاهش یافته، مدلی از کره (کره) است که تمام دریاها و اقیانوس ها، قاره ها و جزایر بر روی آن ترسیم شده اند. این مدل‌ها مستقیماً با رویکرد پژوهشی آموزش به دانش‌آموزان مدرن ارتباط دارند. آنها هنگام تدریس شیمی، فیزیک، زیست شناسی، نجوم و جغرافیا ضروری هستند.

مدل سازی ناملموس شامل استفاده از روش نظری شناخت است.

نتیجه

هر مدل اطلاعاتی مجموعه ای از اطلاعات در مورد یک پدیده، شی یا فرآیند است. با کمک آن می توانید هر فرآیندی را که در طبیعت زنده و بی جان رخ می دهد مشخص کنید. انواع نمودارها، نقشه ها، جداول، نمودارها که به طور فعال توسط معلمان در تمام سطوح آموزشی استفاده می شود، نتایج مثبتی به دست می دهد.

مدل سازی شهودی (ذهنی) به ایجاد اولین تصور از فرآیندی که در شیمی یا زیست شناسی رخ می دهد کمک می کند. به لطف ترکیب همه گزینه ها برای مدل های اطلاعاتی، نسل جوان کشور ما ارزیابی مناسبی از وحدت جهان زنده و بی جان ایجاد می کند. فارغ التحصیلان مدرسه می توانند به طور مستقل هر مدلی را بسازند و از آنها برای مطالعه، تحلیل و ارزیابی رویدادها و پدیده ها استفاده کنند.

با شنیدن کلماتی مانند "مدلینگ"، "مدل"، فرد تصاویری از دوران کودکی خود را تصور می کند: مدل خانه ها، ماشین های کوچک، هواپیما، یک کره زمین. با کمک چنین گزینه های ساده شده ای است که عملکردها و ویژگی های اشیاء و اشیاء واقعی منعکس می شود. با نگاهی به نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی، درک ماهیت و هدف خود نسخه اصلی بسیار آسان تر است.

هدف اصلی از مدل سازی

نمونه هایی از مدل های اطلاعات گرافیکی در زندگی روزمره رایج هستند. با کمک آنها است که می توان پیچیدگی فرآیندهای واقعی را تجسم کرد. آنها شبیه به اشیاء واقعی هستند، اما فقط دارای ویژگی هایی هستند که در یک موقعیت خاص مورد تقاضا هستند. نمونه‌هایی از مدل‌های اطلاعاتی نشان می‌دهند که هیچ فایده‌ای برای دادن مطلقاً تمام ویژگی‌های یک شی واقعی به آنها وجود ندارد. پس از همه، ساختار باید به طور قابل توجهی پیچیده باشد؛ استفاده از آن ناخوشایند خواهد بود.

مهم است که بدانیم هدف اصلی از ایجاد مدل چیست و در چه موقعیتی از آن استفاده خواهد شد. بر اساس این ویژگی ها، کپی کاهش یافته ایجاد شده از شی واقعی دارای پارامترهای خاصی است. در مدل سازی مدرن سعی می شود به یک توالی واضح پایبند باشند. این شامل ایجاد خود شی، تعیین هدف برای ایجاد یک نسخه کوچکتر و تعیین ویژگی های اصلی آن است.

تحلیل سیستم

اگر نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی را تجزیه و تحلیل می کنید، باید روی گزینه های کلامی، گرافیکی، ریاضی و جدولی تمرکز کنید. بیایید سعی کنیم مهمترین پارامترهای لازم برای مدل سازی را شناسایی کنیم و همچنین رابطه بین آنها را پیدا کنیم. فرآیند مربوط به کامپایل کردن مجموعه ای از ویژگی های یک شی واقعی برای تشکیل کپی کاهش یافته آن معمولاً تجزیه و تحلیل سیستم نامیده می شود.

گزینه ارائه

نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی در انواع مختلف اهمیت یافتن شکل بهینه نمایش آنها را تأیید می کند. دقیقاً این است که با تشکیل یک تصویر خاص در مورد یک شی واقعی همراه است. در میان الزامات اصلی پروژه، موقعیت پیشرو متعلق به دید است. توسط یک مدل گرافیکی اطلاعاتی ارائه شده است. بیایید در مورد آن با جزئیات بیشتر صحبت کنیم.

ارائه مثال های گرافیکی بسیار آسان است. آنها می توانند نقشه های منطقه خاصی از منطقه، نمودارهای الکتریکی، نقشه های مختلف و نمودارها باشند. می توان جالب توجه دانست که همان مقدار مورد مطالعه، به عنوان مثال، میانگین دمای روزانه هوا را می توان به اشکال مختلف ارائه کرد. می توان آن را در قالب یک جدول، یک سیستم مختصات یا متن بیان کرد. نمونه ای از ساخت مدل اطلاعاتی با استفاده از داده های یکسان، هم در مؤسسات آموزش عمومی و هم در آموزش عالی استفاده می شود.

کاربرد شبیه سازی

هنگامی که یک نمونه اولیه از یک شی واقعی تشکیل شد، می توان از پارامترهای آن برای آشنایی با اصل، پیش بینی رفتار شی مورد مطالعه بسته به شرایط و انجام محاسبات لازم استفاده کرد. نمونه هایی از مدل های اطلاعات شی نشان می دهد که اغلب استفاده از گزینه های ترکیبی راحت تر است. کجا می توانید چنین همزیستی را پیدا کنید؟ نمونه هایی از مدل های اطلاعاتی با نمای ترکیبی در ساخت و ساز رایج هستند. آنها امکان تعیین بارهای بهینه در قسمت های مختلف ساختمان را از طریق محاسبات اولیه ریاضی و جلوگیری از "نشست" فونداسیون فراهم می کنند.

نمونه‌های واضحی از مدل‌های اطلاعات گرافیکی ترکیبی، نقشه‌های جغرافیایی مختلف هستند. آنها با جداول، کتیبه های توضیحی و نمادهای ویژه توپوگرافی تکمیل می شوند. علاوه بر این، در جغرافیا اغلب از نمودارها، نمودارها و نمودارها استفاده می کنند. دومی به نمودارها، بلوک ها، نقشه ها تقسیم می شوند.

در مورد طبقه بندی مدل ها

برای اینکه کار با مدل های ایجاد شده راحت باشد، تقسیم بندی مشروط آنها به بلوک ها وجود دارد:

• بر اساس حوزه های کاربردی؛
• شاخه های دانش؛
• عامل زمان؛
• نوع ارائه

علاوه بر این، می توان با توجه به نوع ساخت به انواع شبکه ای، سلسله مراتبی و جدولی تقسیم بندی کرد. بسته به نوع ارائه داده ها، نمونه های مختلفی از مدل های اطلاعات گرافیکی از نوع نمادین یا نمادین وجود دارد. یک شی واقعی را می توان با استفاده از توصیف ویژگی های آن یا تجزیه و تحلیل اصل عملکرد آن در نظر گرفت.

نمونه هایی از مدل اطلاعات مجازی

فرض کنید معلم در طول درس به دانش آموزان تکلیفی داده است: نمونه هایی از مدل های اطلاعات گرافیکی را بیان کنید. برای این کار چه باید کرد؟ برای شروع، می توانید گزینه های ضبط شده روی کاغذ را انتخاب کنید. آنها را می توان هر گونه نقشه جغرافیایی، نقاشی، عکس، نمودار در نظر گرفت. نمونه های مشابه در موسسات آموزشی بسیار زیاد است. به هر حال، یکی از راه های اصلی یادگیری بصری، ارائه مطالب مورد مطالعه به صورت گرافیکی و جدولی است.

معلم نه تنها در درس های جغرافیا، نمودارها و نقشه های متعددی را به دانش آموزان ارائه می دهد. موضوعی مانند تاریخ نیز ارتباط نزدیکی با نقشه ها، نمودارها و جداول مختلف دارد. اگر معلم تاریخ به شاگردش بگوید: «نمونه‌هایی از مدل‌های اطلاعات گرافیکی مربوط به نبرد استالینگراد را بیاورید»، کودک فقط باید اطلس را به صفحه درست باز کند. با کمک فلش ها و لهجه های رنگی، نقشه تمام نکات اصلی مربوط به این رویداد افسانه ای را منعکس می کند. علاوه بر مؤسسات آموزشی، انواع مدل اطلاعات مجازی نیز در مؤسسات علمی یافت می شود که در تقسیم بندی اشیا بر اساس ویژگی های بیرونی آنها تخصص دارند.

تقسیم بندی مدل ها بر اساس زمان

گزینه های پویا و استاتیک وجود دارد. آنها به طور قابل توجهی متفاوت هستند. مدل‌های اطلاعات استاتیک، شی مورد مطالعه را در یک دوره زمانی خاص فرض می‌کنند. نمونه هایی از آنها را می توان در طول ساخت یک ساختمان یافت. ساخت و ساز شامل محاسبات اولیه استحکام و مقاومت در برابر بار استاتیکی است. گزینه های ثابت در دندانپزشکی وجود دارد. پزشک با توصیف وضعیت حفره دهان بیمار در طول معاینه پزشکی، وجود نقایص مختلف و تعداد پر کردن را یادداشت می کند.

با کمک دندانپزشک، او پویایی تغییرات در وضعیت دندان های فرد را در یک دوره زمانی مشخص تجزیه و تحلیل می کند. مثلاً برای سال گذشته یا از زمان انتصاب قبلی. مدل‌های اطلاعات پویا نیز هنگام کار با ویژگی‌ها یا عواملی که در طول زمان به تغییرات دلالت دارند، مواجه می‌شوند. از جمله این پارامترها می توان به ارتعاشات لرزه ای، جهش دما و تغییرات رطوبت هوا اشاره کرد.

مدل های اطلاعات کلامی

نمونه ای از مدل اطلاعات دانش آموز به وضوح این گروه را توضیح می دهد. هنگام پاسخ به سؤالات پیشنهادی معلم، کودک از توصیف شفاهی پدیده یا فرآیند استفاده می کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک دانش آموز در مورد قوانین رفتاری یک عابر پیاده در جاده صحبت می کند، به طور مستقل موقعیت را مدل می کند و راه خود را برای حل آن ارائه می دهد. قافیه ای که شاعر هنوز موفق به انتقال آن به ورق کاغذ نشده است نیز در این دسته قرار می گیرد. مدل اطلاعات کلامی ماهیت توصیفی دارد. نمونه ای از این نثر در آثار، توصیف متنی از اشیاء و پدیده های خاص است.

مدل های نمادین

به عنوان ویژگی دیگر، می توان نمایش ویژگی های یک شی را با استفاده از زبان رسمی تصور کرد. با ذکر 2 نمونه از مدل اطلاعات نشانه، به متون و نمودارها می پردازیم. هر دو روش نمایش یک شی تقریباً در تمام زمینه های فعالیت مدرن انسان استفاده می شود. مدل‌های نمادین به انواع ساختاری، خاص، کلامی، منطقی و هندسی تقسیم‌بندی می‌شوند.

فرم های ریاضی

ویژگی اصلی مدل اطلاعات ریاضی، جستجوی روابط بین ویژگی های کمی در هنگام توصیف یک شی است. برای مثال، با دانستن جرم بدن مورد نظر، می توانید از فرمول برای محاسبه سرعت حرکت آن در یک بازه زمانی خاص استفاده کنید. مدل های اطلاعات ریاضی به انواع مختلف تقسیم می شوند: گسسته، ایستا، شبیه سازی، پیوسته، پویا، منطقی، الگوریتمی، چندگانه، بازی، احتمالاتی.

مدل های اطلاعات جدولی

اگر خصوصیات یک شی یا مدل در قالب یک لیست ارائه می شود و مقادیر در سلول ها هستند، ما در مورد یک مدل جدولی صحبت می کنیم. یکی از رایج ترین راه های انتقال اطلاعات در نظر گرفته می شود. با استفاده از جداول، ویژگی های اطلاعات پویا و استاتیک در حوزه های مختلف کاربردی شکل می گیرد. در زندگی روزمره، فرد با گزینه های مشابه، تجزیه و تحلیل برنامه قطارهای شهری، مطالعه برنامه تلویزیونی و مشاهده پیش بینی آب و هوا مواجه می شود. جداول دودویی وجود دارد که نشان دهنده دو ویژگی فرآیند یا پدیده مورد بررسی است.

به عنوان مثال، برای ایجاد نمودار سرعت، جدولی از داده ها ترسیم می شود. این شامل پارامترهای حرکت و زمان است. جداول "شیء - شی" شامل فهرست کردن نام آنها در ردیف و ستون است. به عنوان مثال، ممکن است نشانه ای از شهرک ها وجود داشته باشد. رابطه بین آنها ویژگی های کیفی خواهد بود. جداول گزینه "object - milk" حاوی اطلاعاتی در مورد رویداد در یک ردیف و اطلاعاتی در مورد ویژگی های آن در یک ستون است. با استفاده از چنین جداول، می توانید پارامترهای آب و هوا را تعیین کنید: دما، قدرت باد، بارندگی برای چند روز. استفاده از مدل های جدولی در مواردی که شی مورد نظر دارای ویژگی های کمی است راحت است. اگر نیاز به ایجاد نموداری از خطوط مترو دارید که دارای انشعاب ها و انتقال های زیادی باشد، به یک مدل اطلاعات شبکه نیاز دارید. نمونه ای از مدل اطلاعات سلسله مراتبی، شجره نامه است.

نتیجه

مدل‌های اطلاعاتی متعدد به انسان مدرن کمک می‌کند تا ویژگی‌های اشیاء موجود در طبیعت و فناوری را که در زندگی روزمره با آن‌ها مواجه می‌شود، سازماندهی کند. با کمک آنها است که می توانید ایده ای از یک شی یا پدیده واقعی به دست آورید تا بهترین راه ها را برای استفاده و کنترل آن بیابید. بدون مدل های اطلاعاتی انواع مختلف، کار نمایندگان بسیاری از مشاغل مشکل ساز است.

مدل اطلاعاتی- مدلی از یک شی، ارائه شده به شکل اطلاعاتی که پارامترها و مقادیر متغیر شی را که برای این در نظر گرفتن ضروری هستند، ارتباطات بین آنها، ورودی ها و خروجی های شی را توصیف می کند و با تغذیه مدل اطلاعات در مورد تغییرات در مقادیر ورودی، برای شبیه سازی حالت های ممکن از شی.

مدل‌های اطلاعاتی قابل لمس یا دیدن نیستند؛ آنها تجسم مادی ندارند، زیرا فقط بر اساس اطلاعات ساخته شده‌اند. مدل اطلاعاتی مجموعه ای از اطلاعات است که ویژگی ها و حالات اساسی یک شی، فرآیند، پدیده و همچنین رابطه با جهان خارج را مشخص می کند.

مدل اطلاعاتی یک مدل رسمی از مجموعه محدودی از حقایق، مفاهیم یا دستورالعمل‌هایی است که برای برآورده کردن یک نیاز خاص طراحی شده‌اند.

برای ساخت یک مدل اطلاعاتی، لازم است تعدادی از مراحل ارائه شده در نمودار 3 طی شود. فرآیند انجام شده از "ابژه دانش" تا "ساخت رسمی" را "رسمی سازی" می نامند و فرآیند معکوس - " تفسیر» - بیشتر در شناخت جهان و یادگیری استفاده می شود.

مدل سازی اطلاعات بر اساس سه اصل است:

همه چیز از عناصر تشکیل شده است.

عناصر دارای خواص هستند.

عناصر با روابط به هم مرتبط هستند.

موضوعی که این فرضیه ها در مورد آن اعمال می شوند را می توان با یک مدل اطلاعاتی نشان داد.

مراحل ساخت مدل اطلاعاتی

F موضوع دانش I

ای موضوعات شناختی N

P ارائه شخصی T

M تفکر شکل گرفت E

و کلمه "زنده" R

L کلمه نوشتاری P

I متن علمی R

Z ساخت و سازهای رسمی E

طبقه بندی مدل های اطلاعاتی:

- با توجه به روش توصیف:

استفاده از زبان های رسمی (زبان ریاضی، جداول، زبان های برنامه نویسی، گسترش زبان طبیعی انسان و غیره)؛

گرافیک (نمودار، نمودار، نمودار و غیره).

- با توجه به هدف خلقت:

طبقه بندی (درخت مانند، شجره نامه، درخت دایرکتوری کامپیوتر).

پویا (به عنوان یک قاعده، آنها بر اساس حل معادلات دیفرانسیل ساخته می شوند و برای حل مسائل کنترل و پیش بینی استفاده می شوند).

- بر اساس ماهیت شی مدل شده:

قطعی (معین)، که قوانینی که توسط آنها شیء تغییر می کند یا توسعه می یابد، شناخته شده است.

احتمالی (پردازش عدم قطعیت آماری و برخی از انواع اطلاعات فازی).

خاستگاه تاریخی و اهمیت روش شناختی مفاهیم مدل و قیاس.

کلمه "model" از کلمه لاتین "modulus" به معنای "اندازه گیری"، "نمونه" گرفته شده است. معنای اصلی آن با هنر ساختمان سازی مرتبط بود و تقریباً در تمام زبان های اروپایی از آن برای نشان دادن تصویر یا نمونه اولیه یا چیزی شبیه به چیزی دیگر استفاده می شد.

استفاده از مدل سازی در تحقیقات علمی در دوران باستان آغاز شد و به تدریج زمینه های جدیدی از دانش علمی را به دست آورد: طراحی فنی، ساخت و ساز و معماری، نجوم، فیزیک، شیمی، زیست شناسی و در نهایت، علوم اجتماعی. قرن بیستم تقریباً در تمام شاخه های علم مدرن موفقیت و شناخت زیادی را برای روش مدل سازی به ارمغان آورد. با این حال، روش‌شناسی مدل‌سازی مدت‌هاست که توسط علوم فردی مستقل از یکدیگر توسعه یافته است. هیچ سیستم واحدی از مفاهیم، ​​هیچ اصطلاحات یکپارچه ای وجود نداشت. تنها به تدریج نقش الگوسازی به عنوان یک روش جهانی دانش علمی مشخص شد.

اصطلاح «مدل» به طور گسترده در زمینه های مختلف فعالیت های انسانی استفاده می شود و معانی زیادی دارد. در این بخش تنها مدل هایی را بررسی خواهیم کرد که ابزاری برای کسب دانش هستند.

بدین ترتیب، مدل- یک ایده ساده از یک شی، فرآیند یا پدیده واقعی. مدل یک شی مادی یا ذهنی است که در فرآیند تحقیق جایگزین شی اصلی می شود تا مطالعه مستقیم آن دانش جدیدی در مورد شی اصلی ارائه دهد.

تحت شبیه سازیفرآیند ساخت، مطالعه و به کارگیری مدل ها را درک می کند. ارتباط نزدیکی با مقولاتی مانند انتزاع، قیاس، فرضیه و غیره دارد. فرآیند مدل‌سازی لزوماً شامل ساخت انتزاعات، استنتاج‌های قیاسی و ساخت فرضیه‌های علمی است. مدل سازی- ساخت مدل هایی برای تحقیق و مطالعه اشیا، فرآیندها، پدیده ها.

مدل‌های اشیا باید چیزی را منعکس کنند که واقعاً وجود دارد. بنابراین، مدل‌های شی اغلب به عنوان یک تعمیم انتزاعی از اشیاء واقعی درک می‌شوند. به عنوان مثال، مدل های اشیاء می تواند کپی از سازه های معماری، منظومه شمسی، ساختار قدرت پارلمانی در کشور و غیره باشد. یک مدل می تواند پدیده های طبیعت زنده و بی جان را توصیف کند و نه فقط یک، بلکه یک طبقه کامل از پدیده ها را با ویژگی های مشترک توصیف کند. مدل های اشیاء یا پدیده ها منعکس کننده ویژگی های اصلی هستند - ویژگی ها، پارامترهای آن.

شما همچنین می توانید مدل های فرآیند ایجاد کنید، به عنوان مثال. شبیه سازی اقدامات بر روی اشیاء مادی: پیشرفت، تغییرات پی در پی حالت ها، مراحل توسعه یک شی یا سیستم آنها. نمونه هایی از این به خوبی شناخته شده است: اینها مدل هایی از فرآیندهای اقتصادی یا زیست محیطی، توسعه جهان یا جامعه و غیره هستند.

مبنای روش شناختی برای مدل سازی.

نظریه مدلسازی مبتنی بر رویکرد سیستمی است. رویکرد سیستمی این است که محقق سعی می کند رفتار سیستم را به عنوان یک کل مطالعه کند، نه اینکه بر بخش های جداگانه آن تمرکز کند. این رویکرد مبتنی بر این شناخت است که حتی اگر هر عنصر یا زیرسیستم دارای طراحی یا ویژگی های عملکردی بهینه باشد، رفتار حاصل از سیستم به عنوان یک کل ممکن است به دلیل تعامل بین بخش های جداگانه آن کمتر از حد مطلوب باشد.

پیچیدگی روزافزون سیستم های سازمانی و نیاز به غلبه بر این پیچیدگی باعث شده است که رویکرد سیستمی به یک روش تحقیقاتی ضروری تبدیل شود.

مجموعه معینی از عناصر سیستم مورد بررسی را می توان به عنوان زیرسیستم آن نشان داد. اعتقاد بر این است که زیرسیستم ها شامل بخش هایی از سیستم هستند که به طور مستقل عمل می کنند. بنابراین، برای ساده سازی روش تحقیق، ابتدا لازم است که زیرسیستم های یک سیستم پیچیده را به درستی شناسایی کنیم، یعنی ساختار آن را مشخص کنیم. ساختار یک سیستم مجموعه ای از روابط پایدار برای زمان بین اجزای آن (زیر سیستم ها) است. و با رویکرد سیستمی، یک گام مهم تعیین ساختار سیستم مورد مطالعه و توصیف است.

یک سیستم یک کل است که از قطعات تشکیل شده است. سیستم مجموعه ای از عناصری است که در روابط و ارتباط با یکدیگر هستند و یکپارچگی و وحدت خاصی را تشکیل می دهند.

مدل کامپیوتری.

مدل کامپیوتری- مدلی که با استفاده از یک محیط نرم افزاری پیاده سازی شده است.

وقتی با رایانه به عنوان یک ابزار سروکار دارید، باید به خاطر داشته باشید که با اطلاعات کار می کند. بنابراین، باید از چه اطلاعاتی و به چه شکلی یک کامپیوتر می تواند درک و پردازش کند. یک کامپیوتر مدرن می تواند با صدا، ویدئو، انیمیشن، متن، نمودار، جداول و غیره کار کند. اما برای استفاده از کل اطلاعات متنوع، هم به سخت افزار (Hardware) و هم نرم افزار (Software) نیاز دارید. هر دو ابزار مدل سازی کامپیوتری هستند. اکنون طیف گسترده ای از برنامه ها وجود دارد که به شما امکان می دهد انواع مختلفی از مدل های نمادین رایانه را ایجاد کنید: پردازشگرهای کلمه، ویرایشگرهای فرمول، صفحات گسترده، سیستم های مدیریت پایگاه داده، سیستم های طراحی حرفه ای و همچنین محیط های برنامه نویسی مختلف.

رایانه های مدرن فرصت های زیادی را برای مدل سازی پدیده ها و فرآیندهای مختلف فراهم می کنند. در فرآیند آموزشی، کامپیوتر نباید به سادگی جایگزین تخته سیاه، پوستر، پروژکتور فیلم و اسلاید یا یک آزمایش طبیعی شود. چنین جایگزینی تنها زمانی توصیه می شود که استفاده از رایانه در مقایسه با استفاده از سایر وسایل کمک آموزشی تأثیر اضافی قابل توجهی داشته باشد.

مدلسازی کامپیوتری (CM) روشی امیدوارکننده برای ارتقای فرآیند آموزشی است. در دانش علمی مدرن روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند و علاوه بر این، در حال حاضر به یک ابزار آموزشی محبوب تبدیل می شود. بیایید این جهت را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

موضوع CM مطالعه فرآیندها و پدیده ها با استفاده از رایانه است که در این مورد به عنوان یک راه اندازی آزمایشی عمل می کند. هنگام استفاده از CM برای حل مسائل، مراحل فرمول بندی مسئله، توسعه مدل، آزمایش کامپیوتری (محاسباتی) و تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی متمایز می شود. اگر نتایج شبیه سازی به هدف نرسید، نیاز به بازگشت به مراحل قبلی وجود دارد.

مدل های ریاضی

مدل‌سازی ریاضی به شما امکان می‌دهد با استفاده از نمادها و وابستگی‌های ریاضی، توصیفی از فرآیند در حال انجام ایجاد کنید.

مدل ریاضیمجموعه ای از اشیاء ریاضی و روابط بین آنهاست که به اندازه کافی خصوصیات و رفتار شی مورد مطالعه را منعکس می کند. مدل در صورتی که ویژگی های مورد مطالعه را با دقت قابل قبولی منعکس کند، کافی در نظر گرفته می شود. دقت با میزان توافق بین مقادیر پارامترهای خروجی پیش‌بینی‌شده در طول آزمایش محاسباتی روی مدل و مقادیر واقعی آنها ارزیابی می‌شود.

یک مدل ریاضی دسته ای از اشیاء ریاضی تعریف نشده (انتزاعی، نمادین) مانند اعداد یا بردارها و روابط بین این اشیاء را پوشش می دهد.

یک رابطه ریاضی یک قانون فرضی است که دو یا چند شی نمادین را به هم متصل می کند. بسیاری از روابط را می توان با استفاده از عملیات ریاضی توصیف کرد که یک یا چند شی را با یک شی یا مجموعه ای از اشیاء دیگر (نتیجه عملیات) متصل می کند.

یک مدل ریاضی جنبه‌های انتخاب‌شده مناسبی از یک موقعیت فیزیکی را در صورتی که بتوان یک قانون تطابق ایجاد کرد که اشیاء فیزیکی و روابط خاص را با اشیاء و روابط ریاضی خاص پیوند می‌دهد، بازتولید می‌کند. ساخت مدل های ریاضی که هیچ مشابهی برای آنها در دنیای فیزیکی وجود ندارد نیز می تواند آموزنده و/یا جالب باشد. رایج ترین مدل های ریاضی شناخته شده سیستم های اعداد صحیح و واقعی و هندسه اقلیدسی هستند. ویژگی های تعیین کننده این مدل ها انتزاعات کم و بیش مستقیم فرآیندهای فیزیکی (شمارش، ترتیب، مقایسه، اندازه گیری) است.

اشیاء و عملیات مدل‌های ریاضی عمومی‌تر اغلب با مجموعه‌هایی از اعداد واقعی مرتبط هستند که می‌توانند با نتایج اندازه‌گیری‌های فیزیکی مرتبط باشند.

اعداد، متغیرها، مجموعه ها، بردارها، ماتریس ها و غیره به عنوان اشیاء ریاضی عمل می کنند.

طبقه بندی مدل های ریاضی بر اساس ویژگی های دستگاه ریاضی مورد استفاده.