model informativ– model obiect, prezentat sub formă de informații care descriu parametrii și variabilele obiectului care sunt esențiale pentru această considerație, conexiunile dintre aceștia, intrările și ieșirile obiectului și care permit, prin furnizarea de informații modelului, despre modificările în valorile de intrare, pentru a modela stările posibile ale obiectului.
Modelele informaționale nu pot fi atinse sau văzute; nu au o întruchipare materială, deoarece sunt construite doar pe informație. Un model informațional este un set de informații care caracterizează proprietățile și stările esențiale ale unui obiect, proces, fenomen, precum și relația cu lumea exterioară.
Un model informațional este un model formal al unui set limitat de fapte, concepte sau instrucțiuni concepute pentru a satisface o cerință specifică.
Pentru a construi un model informațional, este necesar să parcurgeți o serie de etape prezentate în Schema 3. Procesul desfășurat de la „obiectul cunoașterii” la „construcția formală” se numește „formalizare”, iar procesul invers - „ interpretare” - este cel mai des folosit în cunoașterea lumii și în învățare.
Modelarea informației se bazează pe trei postulate:
totul este alcătuit din elemente;
elementele au proprietăți;
elementele sunt legate între ele.
Obiectul căruia i se aplică aceste postulate poate fi reprezentat printr-un model informaţional.
Etapele construirii unui model informatic.
F Obiectul cunoașterii I
O Subiecte cognitive H
P Reprezentare personală T
M Gând format E
Un cuvânt „în direct” P
L Cuvântul înregistrat R
I Textul științific R
H Construcții formale E
Clasificarea modelelor de informații:
- cu titlu de descriere:
Cu ajutorul limbajelor formale (limbaj de matematică, tabele, limbaje de programare, extinderea limbajului natural uman etc.);
Grafice (organigrame, diagrame, grafice etc.).
- în funcție de scopul creației:
Clasificare (arboresc, arbore genealogic, arbore director într-un computer);
Dinamic (de regulă, ele sunt construite pe baza rezolvării ecuațiilor diferențiale și servesc la rezolvarea problemelor de control și prognoză).
- după natura obiectului modelat:
Determinist (definit), pentru care se cunosc legile după care obiectul se modifică sau se dezvoltă;
Probabilistică (prelucrarea incertitudinii statistice și a unor tipuri de informații neclare).
Originea istorică și semnificația metodologică a conceptelor de model și analogie.
Cuvântul „model” provine din cuvântul latin „modulus”, care înseamnă „măsură”, „probă”. Sensul său original a fost asociat cu arta de a construi, iar în aproape toate limbile europene a fost folosit pentru a desemna o imagine sau un prototip sau un lucru similar într-o anumită privință cu un alt lucru.
Modelarea în cercetarea științifică a început să fie folosită din cele mai vechi timpuri și a surprins treptat toate noile domenii ale cunoașterii științifice: proiectare tehnică, construcție și arhitectură, astronomie, fizică, chimie, biologie și, în final, științe sociale. Secolul al XX-lea a adus un mare succes și recunoaștere în aproape toate ramurile științei moderne metodei de modelare. Cu toate acestea, metodologia de modelare a fost dezvoltată de mult timp de științe individuale, independent unele de altele. Nu exista un sistem unificat de concepte, o terminologie unificată. Numai treptat a început să se realizeze rolul modelării ca metodă universală de cunoaștere științifică.
Termenul „model” este utilizat pe scară largă în diverse sfere ale activității umane și are multe semnificații semantice. În această secțiune, vom lua în considerare doar astfel de modele care sunt instrumente pentru obținerea cunoștințelor.
În acest fel, model- o reprezentare simplificată a unui obiect, proces sau fenomen real. Un model este un astfel de obiect material sau reprezentat mental care, în procesul de cercetare, înlocuiește obiectul original, astfel încât studiul său direct să ofere noi cunoștințe despre obiectul original.
sub simulare se înțelege procesul de construire, studiere și aplicare a modelelor. Este strâns legat de categorii precum abstracția, analogia, ipoteza etc. Procesul de modelare include în mod necesar construcția de abstracțiuni și inferențe prin analogie și construirea de ipoteze științifice. Modelare- construirea de modele pentru studiul si studiul obiectelor, proceselor, fenomenelor.
Modelele de obiecte ar trebui să reflecte ceva care există cu adevărat. Prin urmare, modelele de obiecte sunt adesea înțelese ca o generalizare abstractă a obiectelor din viața reală. De exemplu, modelele de obiecte pot fi copii ale structurilor arhitecturale, ale sistemului solar, ale structurii puterii parlamentare din țară etc. Modelul poate descrie fenomenele naturii animate și neînsuflețite și nu doar una, ci o întreagă clasă de fenomene cu proprietăți comune. Modelele de obiecte sau fenomene reflectă proprietățile originalului - caracteristicile, parametrii acestuia.
De asemenea, puteți crea modele de proces, de ex. a modela acțiuni pe obiecte materiale: un curs, o schimbare succesivă de stări, etape de dezvoltare a unui obiect sau a sistemului lor. Exemple în acest sens sunt binecunoscute: acestea sunt modele de procese economice sau ecologice, dezvoltarea Universului sau a societății etc.
Baza metodologică a modelării.
Teoria modelării se bazează pe o abordare sistematică. Abordarea sistemică este că cercetătorul încearcă să studieze comportamentul sistemului ca întreg și nu să se concentreze asupra părților sale individuale. Această abordare se bazează pe recunoașterea faptului că, chiar dacă fiecare element sau subsistem are design optim sau caracteristici funcționale, comportamentul rezultat al sistemului în ansamblu poate fi doar suboptim din cauza interacțiunii dintre părțile sale individuale.
Complexitatea tot mai mare a sistemelor organizaționale și nevoia de a depăși această complexitate au făcut ca abordarea sistemelor să devină o metodă de cercetare din ce în ce mai necesară.
Un anumit set de elemente ale sistemului luat în considerare poate fi reprezentat ca subsistemul său. Se crede că subsistemele includ unele părți ale sistemului care funcționează independent. Prin urmare, pentru a simplifica procedura de cercetare, este inițial necesar să se identifice corect subsistemele unui sistem complex, adică să se determine structura acestuia. Structura unui sistem este un set de relații între componentele sale (subsistemele) care este stabil în timp. Și cu o abordare sistematică, un pas important este determinarea structurii sistemului studiat, descris.
Un sistem este un întreg format din părți. Un sistem este un set de elemente care se află în relații și conexiuni între ele și formează o anumită integritate și unitate.
model de calculator.
model de calculator– un model implementat prin intermediul mediului software.
Când aveți de-a face cu un computer ca instrument, trebuie să vă amintiți că funcționează cu informații. Prin urmare, ar trebui să plecăm de la ce informații și sub ce formă poate percepe și procesa un computer. Un computer modern este capabil să lucreze cu sunet, video, animație, text, diagrame, tabele etc. Dar pentru a utiliza întreaga varietate de informații, este nevoie de suport atât tehnic (Hardware), cât și software (Software). Ambele sunt instrumente de modelare pe computer. Acum există o gamă largă de programe care vă permit să creați diverse tipuri de modele simbolice computerizate: procesoare de text, editori de formule, foi de calcul, sisteme de gestionare a bazelor de date, sisteme de proiectare profesionale, precum și diverse medii de programare.
Calculatoarele moderne oferă oportunități ample pentru modelarea diferitelor fenomene și procese. În procesul educațional, un computer nu trebuie să înlocuiască pur și simplu o tablă, un poster, un proiector de film și diapozitive, un experiment natural. O astfel de înlocuire este oportună numai atunci când utilizarea computerelor va oferi un efect suplimentar semnificativ în comparație cu utilizarea altor mijloace didactice.
simularea pe computer (CM) este o metodă promițătoare de îmbunătățire a procesului educațional. Ea capătă din ce în ce mai multă importanță în cunoștințele științifice moderne și, în plus, devine în prezent un instrument didactic popular. Să luăm în considerare această direcție mai detaliat.
Subiectul CM este studiul proceselor și fenomenelor cu ajutorul unui calculator, care în acest caz acționează ca o configurație experimentală. Când se utilizează QM pentru rezolvarea problemelor, se disting etapele stabilirii unei probleme, dezvoltării unui model, unui experiment computerizat (computațional) și analizării rezultatelor simulării. Dacă rezultatele simulării nu corespund obiectivului, atunci devine necesar să revenim la etapele anterioare.
modele matematice.
Modelarea matematică permite utilizarea simbolurilor și dependențelor matematice pentru a face o descriere a procesului în curs.
Model matematic- acesta este un set de obiecte matematice și relații dintre ele, reflectând în mod adecvat proprietățile și comportamentul obiectului studiat. Modelul este considerat adecvat dacă reflectă proprietățile studiate cu o acuratețe acceptabilă. Precizia este estimată prin gradul de coincidență a valorilor parametrilor de ieșire prezise în timpul experimentului de calcul pe model cu valorile lor adevărate.
Un model matematic acoperă o clasă de obiecte matematice nedefinite (abstracte, simbolice), cum ar fi numere sau vectori, precum și relațiile dintre aceste obiecte.
O relație matematică este o regulă ipotetică care leagă două sau mai multe obiecte simbolice. Multe relații pot fi descrise folosind operații matematice care relaționează unul sau mai multe obiecte cu un alt obiect sau cu un set de obiecte (rezultatul unei operații).
Un model matematic va reproduce aspecte alese în mod corespunzător ale unei situații fizice dacă se poate stabili o regulă de corespondență care să lege anumite obiecte fizice și relații de anumite obiecte și relații matematice. De asemenea, poate fi instructiv și/sau interesant să construiești modele matematice pentru care nu există analogi în lumea fizică. Cele mai cunoscute modele matematice sunt sistemele de numere întregi și reale și geometria euclidiană; proprietăţile definitorii ale acestor modele sunt abstracţii mai mult sau mai puţin directe ale proceselor fizice (numărare, ordonare, comparare, măsurare).
Obiectele și operațiile modelelor matematice mai generale sunt adesea asociate cu seturi de numere reale, care pot fi corelate cu rezultatele măsurătorilor fizice.
Numerele, variabilele, multimile, vectorii, matricele etc. actioneaza ca obiecte matematice.
Clasificarea modelelor matematice pe baza caracteristicilor aparatului matematic aplicat.
4. Modelare și formalizare(9 celule).
4.1 Modele și simulări
O persoană caută să cunoască obiectele lumii înconjurătoare, interacționează cu obiectele existente și creează noi obiecte.
Una dintre metodele de cunoaștere a obiectelor lumii înconjurătoare este modelare, constând în crearea şi studiul „deputaţilor” obiectelor reale. Se numește „obiect de substituție”. model, iar obiectul original este prototip sau original.
Model este un obiect care are niste proprietățile altui obiect ( original) și folosit în schimb.
De exemplu, în conversație înlocuim obiectele reale cu numele lor, vitrinele folosesc un manechin - un model al unei figuri umane, designerii construiesc modele de avioane și mașini, iar arhitecții - modele de clădiri, poduri și parcuri. Un model este orice ajutor vizual folosit în lecțiile școlare: un glob, un model, o hartă, o diagramă, un tabel etc.
Ce poate fi modelat?
Puteți construi modele de obiecte. De exemplu ,
Copii reduse ale clădirilor, navelor, avioanelor,...
Modele ale nucleului unui atom, rețele cristaline
Planuri
Puteți construi modele de proces. De exemplu ,
Condiții de mediu în schimbare
Modele economice
Modele istorice
Puteți construi modele de fenomene. De exemplu ,
Cutremur
Eclipsă de soare
Modelele sunt folosite de oameni pentru:
Reprezentări ale obiectelor materiale (un aspect al dezvoltării unei zone rezidențiale într-un atelier de arhitect);
Explicații ale faptelor cunoscute (modelul scheletului uman în sala de biologie);
Testarea ipotezelor și obținerea de noi cunoștințe despre obiectele studiate (model de zbor al unei aeronave de nou design într-un tunel de vânt);
Prognoza (fotografii realizate din spațiu cu mișcarea maselor de aer);
management (orarul trenurilor), etc.
Modelul este important nu în sine, ci ca un instrument care facilitează cunoașterea sau reprezentarea vizuală a obiectului. Modelare este procesul de creare și utilizare a modelelor pentru a studia originalele.
Când să folosiți simularea:
originala nu exista
Egiptul antic
Consecințele unui război nuclear
examinarea originalului pune viața în pericol sau costisitoare:
Testarea unui nou costum spațial pentru astronauți
Dezvoltarea unei noi aeronave sau nave
originalul este dificil de examinat direct:
Sistem solar, galaxie (dimensiuni mari)
Atom, neutron (dimensiuni mici)
Procese într-un motor cu ardere internă (foarte rapide)
Fenomene geologice (foarte lente)
doar unele proprietăți ale originalului prezintă interes
Testarea vopselei fuselajului aeronavei
Cu cât modelul reflectă mai multe atribute ale unui obiect, cu atât este mai complet. Este imposibil să reflectați în model toate caracteristicile obiectului - originalul și nu este necesar. Caracteristicile obiectului - originalul, care trebuie reprodus în model, sunt determinate scop de modelare- scopul viitorului model. Aceste caracteristici sunt esențiale pentru acest model în ceea ce privește scopul modelării.
Obiective de modelare
studiul originalului studiul esenței unui obiect sau fenomen
analiză („ce se întâmplă dacă…”)învață să prezică consecințele diferitelor influențe asupra originalului
sinteza („cum se face...”)învață să gestionezi originalul influențându-l
optimizare („cum să faci mai bine”) alegerea celei mai bune soluții în condițiile date
Ce au toate modelele în comun? Ce proprietăți au?
În primul rând, modelul nu este o copie exactă a obiectului original: el reflectă doar o parte din proprietățile, relațiile și comportamentul acestuia. De exemplu, poți să îmbraci un costum pe un manechin, dar nu poți vorbi cu el. Un model de mașină poate fi fără motor, în timp ce un model de casă poate fi fără cabluri electrice și instalații sanitare.
În al doilea rând, deoarece orice model reflectă întotdeauna doar o parte din caracteristicile originalului, este posibil să se creeze și să se utilizeze modele diferite ale aceluiași obiect. De exemplu: mingea poate reproduce o singură proprietate a Pământului - forma sa; un glob obișnuit reflectă, în plus, locația continentelor; iar globul, care face parte din modelul actual al sistemului solar, este și traiectoria Pământului în jurul Soarelui. Originalul poate corespunde mai multor modele diferite și invers!
Cu cât modelul reflectă mai multe atribute ale unui obiect, cu atât este mai complet. Cu toate acestea, este imposibil să reflectați în model toate proprietățile obiectului original și cel mai adesea nu este necesar. La urma urmei, atunci când creează un model, o persoană, de regulă, urmărește un foarte specific poartăși încearcă să reflecte pe deplin numai acele trăsături ale obiectelor care i se par importante, semnificativ pentru a realiza acest scop. Dacă, de exemplu, un model de aeronavă este creat pentru o colecție, atunci acesta reproduce aspectul aeronavei și nu caracteristicile de zbor ale acesteia.
Cerințele pentru model depind de scopul modelării: ce caracteristici ale obiectului original ar trebui să reflecte. Tipul de model este determinat de obiectivele modelării.
Puteți reflecta caracteristicile originalului în model într-unul din două moduri. Natura modelelor poate fi de două tipuri. In primul rand, modele materiale (naturale, fizice, obiectuale). Ei copiază, reproduc semnele originalului. Exemple de modele la scară reală sunt manechinele și modelele - copii reduse sau mărite care reproduc aspectul obiectului modelat (globul), structura acestuia (modelul sistemului solar) sau comportamentul (modelul mașinii radiocontrolate).
În al doilea rând, modele informative - descrierea caracteristicilor originalului într-unul dintre limbajele de codificare a informațiilor (sub forma unei descrieri verbale, formule, diagrame sau desene).
Informatica are in vedere construirea de modele informatice cu ajutorul tehnologiei informatice. O persoană cultivată în informații ar trebui să fie capabilă să construiască diverse modele de informații, atât cu ajutorul unui computer, cât și fără acesta.
4.2 Clasificarea modelelor
Există multe opțiuni pentru clasificarea modelelor de informații. Să luăm în considerare unele dintre ele.
Dacă luăm clasificarea domeniul subiectului, atunci se pot distinge modele fizice, ecologice, economice, sociologice și alte modele.
In functie de cont factorul timp distinge între modelele dinamice (schimbând în timp) și statice (nu se schimbă în timp).
Modele după domeniul de aplicare există instruire (inclusiv simulatoare), experimentale - la crearea de noi mijloace tehnice, științifice și tehnice.
Depinzând de forme de prezentare informații despre obiectul de modelare, există tipuri de modele de informații semne, figurative și mixte (figurativ-semn).
Modele după structură Sunt
Modele tabelare (perechi de potrivire)
Exista tipuri speciale de modele. Acestea includ:
- imitaţie- este imposibil să se calculeze sau să prezică comportamentul sistemului în avans, dar este posibil să se simuleze răspunsul acestuia la influențele externe. Provocarea este să găsești cea mai bună soluție metodă
încercare și eroare(experimente multiple)
Exemple : teste de droguri la șoareci, maimuțe, … modele ale procesului de învățare
- jocuri de noroc- ţinând cont de acţiunile inamicului. Sarcina este de a găsi cel mai bun curs de acțiune în
cel mai rău caz.
Exemple : modele de situații economice; modele de operațiuni militare; jocuri sportive; pregatirea personalului
4.3 Modele de informare
Obiectul original poate fi înlocuit cu un set de proprietăți ale acestuia: nume (valori) și valori. Se numește un set de proprietăți care conține toate informațiile necesare despre obiectele și procesele studiate model informativ.
De exemplu, modelul informativ al unei case de țară este o fișă din catalog, conform căreia clientul unei firme de construcții poate alege un proiect potrivit. Fiecare card din catalog conține un tabel cu numele (valorile) proprietăților casei și valorile acestor proprietăți.
Toate numele de proprietăți din modelele de informații sunt întotdeauna elemente simbolice, deoarece numele poate fi exprimat doar în simboluri. Dar valorile cantităților pot purta atât informații semnice, cât și figurative. De exemplu, valoarea cantității „aspect” poate fi exprimată printr-un element figurativ (desen), iar valorile cantităților rămase sunt exprimate prin semne (cifre, cuvinte, virgule). Un element figurativ al unui model de informații poate fi nu numai un desen sau o fotografie, ci și un aspect tridimensional sau o înregistrare video. Cu toate acestea, trebuie să fie posibilă asocierea acestui element cu caracteristicile unui anumit obiect. De exemplu, în linia „Aspect” din catalogul caselor, poate fi indicat un cod de aspect. Și pentru ca machetele în sine să fie elemente ale modelului de informații, și nu decor, acestea trebuie să fie prevăzute cu etichete cu cifruri.
Modelele informaționale reprezintă obiecte și procese în formă figurativă sau simbolică. După metoda de prezentare, se disting următoarele tipuri de modele de informații:
Modelele figurative (desene, fotografii etc.) sunt imagini vizuale ale obiectelor fixate pe orice suport de informații (hârtie, fotografie și film etc.). O mulțime de informații sunt oferite specialiștilor prin fotografiile satelitare ale suprafeței Pământului.
Modelele de informații despre semne sunt construite folosind diverse limbaje naturale și formale (sisteme de semne). Un model de informații despre semne poate fi reprezentat sub forma unui text într-un limbaj natural sau a unui program într-un limbaj de programare, o formulă (de exemplu, aria unui dreptunghi S = darb) etc.
Modelele informaționale mixte combină elemente figurative și simbolice. Exemple de modele de informații mixte sunt hărțile geografice, graficele, diagramele etc. Toate aceste modele folosesc atât elemente grafice, cât și semne în același timp.
4.4 Etapele construirii unui model informatic
Orice model este construit pentru a rezolva o problemă. Construcția unui model informațional începe cu o analiză a condițiilor acestei sarcini, exprimată în limbaj natural (Fig. 2.2).
În urma analizei stării problemei se determină obiectul modelării și scopul modelării.
După stabilirea scopului modelării în obiectul modelării, se disting proprietățile, părțile principale și relațiile dintre ele care sunt esențiale din punctul de vedere al acestui scop particular. În acest caz, ar trebui să fie clar definit ce este dat (ce date inițiale sunt cunoscute, ce date sunt acceptabile) și ce trebuie găsit în problema rezolvată. De asemenea, trebuie indicate relațiile dintre datele de intrare și rezultate.
Următorul pas în construirea unui model informațional este formalizarea - prezentarea relațiilor identificate și a trăsăturilor esențiale identificate ale obiectului de modelare într-o anumită formă (descriere verbală, tabel, figură, diagramă, desen, formulă, algoritm, program de calculator etc.) .
Formalizarea- aceasta este înlocuirea unui obiect real cu descrierea sa formală, adică modelul său informațional.
Modelele de informații există separat de obiectele de modelare și pot fi procesate independent de acestea. După ce a construit un model de informații, o persoană îl folosește în locul obiectului original pentru a studia acest obiect, pentru a rezolva sarcina.
4.5 Modele verbale.
Unul dintre tipurile de modele de semne informaționale este modelele verbale. Modele de cuvinte- acestea sunt descrieri ale obiectelor, fenomenelor, evenimentelor, proceselor în limbaje naturale. Ele sunt numite și modele text. De exemplu, modelul heliocentric al lumii propus de Copernic a fost descris verbal după cum urmează:
Pământul se rotește pe axa sa și în jurul soarelui:
Toate planetele orbitează în jurul Soarelui.
Modelul verbal este format din elemente separate - cuvinte, interconectate ca sens. La rândul lor, cuvintele constau din elemente - litere, interconectate prin reguli de ortografie. Cuvintele sunt subsisteme pentru text și supersisteme pentru litere. Textul în ansamblu este un model - o descriere a originalului. Poate reflecta diferite proprietăți ale obiectului descris. Calitatea unui model de informare verbală depinde de scrierea corectă a cuvintelor, de acuratețea selecției lor, de combinarea corectă a cuvintelor în propoziții și de ordinea cuvintelor și a propozițiilor din text.
Modelele verbale pot descrie situații, evenimente, procese. Multe modele verbale sunt conținute în manuale școlare, enciclopedii. Folosim descrieri verbale în comunicare (în litere, când vorbim...) Pentru a construi aceste modele, folosim limbajul vorbit obișnuit cu care suntem obișnuiți.
Există câteva caracteristici ale limbilor vorbite:
Polisemie, sinonimie, omonimie - același cuvânt poate avea mai multe sensuri, mai multe cuvinte pot avea același sens, același sens.
Cuvintele pot fi folosite atât la propriu, cât și la figurat.
Aceste caracteristici fac vorbirea umană expresivă, colorată, emoțională. Dar prezența lor face imposibilă folosirea limbajului vorbit în multe științe, atunci când se creează modele de informații verbale (semnale) pentru științele exacte. Matematica, chimia, informatica și alte științe, pe baza limbajului vorbit, își creează propriul limbaj științific formalizat, care conține mulți termeni (cuvinte care sunt unice pentru această știință). Formalizat înseamnă a nu avea polisemie, sinonime, omonime. Într-un limbaj formalizat, fiecare cuvânt are exact un sens și un sens.
Descrierile verbale sunt foarte diverse, pot fi realizate în diferite stiluri. În primul rând, există stiluri conversaționale și de carte. Stilul de carte are următoarele varietăți: științific, de afaceri oficial, jurnalistic, artistic.
Stilul științific este folosit pentru a transmite informații științifice exacte. Cele mai importante calități ale stilului științific sunt consistența și claritatea prezentării. În textele stilului științific există un număr mare de cuvinte-profesionalisme, termeni.
Stilul artistic este stilul operei de artă. Scopul său principal este de a influența cititorul sau ascultătorul cu ajutorul mijloacelor figurative ale limbajului (comparații, metafore, epitete etc.)
Stilul oficial de afaceri este utilizat în pregătirea documentelor.
Stilul jurnalistic este folosit atunci când scrieți articole, note în reviste și ziare.
Lucrul cu modele de informații verbale (texte istorice, biologice, geografice, artistice și alte texte descriptive) necesită o atitudine atentă față de ceea ce se citește. Cu cât textul este mai bine conceput, cu atât este mai bine formatat, cu atât este mai ușor de citit și analizat.
Lucrările de ficțiune sunt și ele modele, deoarece fixează atenția cititorului asupra anumitor aspecte ale vieții umane. Analizând o operă literară, scoți în ea obiecte și proprietățile lor, relațiile dintre personaje, legăturile dintre evenimente, tragi paralele cu alte opere etc. Cel mai direct legat de conceptul de model este un asemenea gen literar ca fabula. Sensul acestui gen este de a transfera relațiile dintre oameni în relațiile dintre personaje fictive, cum ar fi animalele.
4.6 Modele matematice
Principalul limbaj al modelării informației în știință este limbajul matematicii. Se numesc modele de informații construite folosind concepte și formule matematice modele matematice.
Exemplul 1. În fig. 2.3 prezintă modelul geometric al demonstraţiei teoremei lui Pitagora. Este atât de simplu încât demonstrația egalității c2 = a2 + b2 devine evidentă.
Competiții internaționale despre rezultatele lor:
1) Primul loc va fi ocupat de un sportiv din China, iar un sportiv din Ucraina va fi al treilea.
2) Ucraina va fi pe ultimul loc, iar Germania - pe penultimul.
3) Germania va fi cu siguranță pe locul patru, iar China va ocupa primul loc.
4) Rusia va fi prima, iar Italia - pe locul doi.
5) Nu, Italia va fi pe locul cinci și Germania va câștiga.
La finalul competiției, s-a dovedit că fiecare expert a avut dreptate doar într-o singură declarație. Ce locuri au ocupat participanții la concurs?
Când o persoană aude cuvintele „model” și „modeling”, imaginile din copilărie îi trec de obicei prin ochii minții: copii mici de mașini și avioane, un glob, un manechin, modele de clădiri... Acestea și multe alte lucruri adesea reflectă unele proprietăți sau funcții comune ale elementelor sau obiectelor reale, doar într-o formă mai simplificată. Folosind astfel de modele, este mai ușor să explicați caracteristicile originalului. Modelul informațional, ale cărui exemple explică clar și clar multe procese greu de înțeles, respectă și cerințele de bază ale modelării.
Goluri
Cele de mai sus ne pot conduce la următoarea concluzie: modelele, fiind o asemănare cu obiecte sau procese reale, nu trebuie să reflecte toate proprietățile originalelor, ci doar acele caracteristici care într-o anumită situație sunt mai solicitate pentru aplicarea lor. Nu este nevoie să afișați întreaga varietate de proprietăți ale obiectului - acest lucru poate duce la complicarea modelului și la inconvenientul utilizării acestuia. Prin urmare, este foarte important să înțelegem scopul pentru care a fost creat modelul, ce parametri ar trebui să fie reflectați în acest caz particular. La modelare, este necesar să se respecte cu strictețe un astfel de lanț logic: „obiect - scop - model”.
model informativ. Exemple. Analiza de sistem
Atunci când se formează scopul modelării, se pune întrebarea corectitudinii și completitudinii creării unei liste de calități și caracteristici ale viitorului model. Descrierea obiectului modelării este adesea numită termenul „model informațional”. Exemple de utilizare a acestuia pot fi văzute sub diferite forme: grafică, verbală, tabelară, matematică și multe altele. Cu cât modelul informațional este mai precis, cu atât reflectă mai calitativ și complet setul de proprietăți ale obiectului original. Prin urmare, este necesar să se selecteze doar cei mai necesari parametri pentru modelare și să se stabilească legături între ei. Acest proces se numește analiză de sistem.
Formular de prezentare
Una dintre caracteristicile modelului informațional este forma de prezentare a acestuia, care este strâns legată de scopul creării unei imagini. Dacă una dintre cerințele pentru proiect este vizibilitatea acestuia, atunci se folosește un model de informații grafice. Nu este greu de găsit exemple în acest sens: scheme electrice, hărți ale zonei, diverse grafice și desene. În plus, aceleași date, de exemplu, un grafic al schimbărilor de temperatură pe parcursul unei luni, pot fi prezentate sub diferite forme, de exemplu, în tabel sau text.
Folosind simulare
Atunci când se formează un model informațional, parametrii acestuia pot fi utilizați pentru a studia un obiect real, pentru a prezice comportamentul acestuia în diferite condiții și pentru a efectua calcule. Sunt adesea folosite modele de informații mixte. Exemple de utilizare a acestei forme de modelare pot fi găsite adesea în construcții, atunci când caracteristicile individuale ale unui obiect complex, de exemplu, o clădire, sunt formate și reflectate sub formă de desene, calcule matematice ale rezistenței și sarcinilor admisibile.
Un alt exemplu izbitor de model de informații mixte este o hartă geografică cu simbolurile sale topografice, inscripțiile și tabelele. Un astfel de model poate fi prezentat și sub formă de grafice, diagrame, tabele, diagrame. Acestea din urmă sunt împărțite condiționat în hărți, organigrame și grafice.
Clasificare
Pentru confortul lucrului cu modele de informații, acestea sunt împărțite condiționat în mai multe blocuri mari: după domeniu de utilizare, după factorul de timp, după ramură de cunoaștere și după forma de prezentare. Ele mai pot fi împărțite după tipul de construcție (tabulară, ierarhică și de rețea), după forma de reprezentare a datelor (semn și figurativ-semn) și după obiect (descrierea proprietăților unui obiect sau proces).
Exemple tipice de model informativ figurativ
Formele modelelor de acest tip se disting printr-o imagine grafică a unui obiect fixată pe un fel de suport de informație (film, hârtie, carton).
Diverse fotografii, desene, grafice pot fi atribuite acestui tip de modele. Exemple de model informativ figurativ se găsesc adesea în instituțiile de învățământ, unde afișele oferă o mulțime de informații sub formă grafică. O altă opțiune pentru utilizarea sa sunt ilustrațiile din orice manual școlar, cum ar fi o diagramă a formării trupelor la bătălia de la Stalingrad. Exemple de model informativ figurativ pot fi văzute și în organizațiile științifice, unde obiectele sunt separate în funcție de caracteristicile lor externe.
Clasificarea modelelor după timp
Modelele pot fi statice sau dinamice. Caracteristicile unui obiect la o anumită secțiune de timp descriu modele de informații statice. Exemple de utilizare a acestora pot fi găsite în construcția unei case, când sunt luate în considerare rezistența și rezistența la sarcina statică. Sau în stomatologie, care descrie starea cavității bucale a pacientului în timpul programării curente: numărul de plombe, prezența defectelor etc.
Dacă luăm în considerare dinamica modificărilor stării pacientului pe parcursul mai multor vizite sau pe parcursul mai multor ani, atunci se va folosi un model dinamic pentru a descrie aceleași caracteristici.
Exemple de modele de informații dinamice se găsesc atunci când se ocupă de factori sau caracteristici care se modifică în timp. Printre acestea se numără schimbările de temperatură, vibrațiile seismice etc.
Tipare verbale
Modelele informaționale includ și modele verbale, care sunt prezentate într-o formă conversațională sau mentală. Ele sunt numite și „modele informaționale verbale”. Exemple de astfel de modelare pot fi observate la conducerea unei mașini: situația de pe drum, semafoarele, viteza mașinilor învecinate etc. sunt analizate de către o persoană. În acest caz, se dezvoltă un anumit model de comportament. Dacă situația actuală este modelată corect, atunci această secțiune a căii va fi sigură. Dacă nu, există șanse mari de accident.
De asemenea, modelele verbale includ o rimă care a fulgerat prin creierul poetului, sau o imagine a unui peisaj care nu a fost încă aplicată pe pânza din fața ochiului minții artistului.
Tipul verbal include și un model informațional descriptiv, care este o descriere scrisă sau orală a unui obiect prin intermediul unui limbaj. Un exemplu de model informațional descriptiv: proză în cărți de ficțiune, descrieri în ficțiune, descriere textuală a evenimentelor și obiectelor.
modele iconice
Dacă caracteristicile unui obiect apar sub forma unor semne speciale, afișate prin intermediul unui limbaj formal, atunci ele sunt modele de informații despre semne. Exemple din acestea ne înconjoară din toate părțile: grafice, diagrame, texte etc. 
Modelele semnelor și verbale sunt strâns legate între ele: o imagine mentală poate fi îmbrăcată într-o formă de semn, iar un model de semne formează o anumită imagine mentală. De exemplu, după ce a citit o descriere a unui fenomen, o persoană își creează un model și, după ce a întâlnit acest fenomen în viață, o poate recunoaște după modelul format.
Modelele de informații despre semne pot fi împărțite în geometrice, verbale, matematice, structurale, logice, speciale.
Modele matematice
Ca variantă a semnului se poate considera un model informatic matematic. Particularitatea sa este că caracteristicile, parametrii sau procesele sunt reprezentate prin formule matematice. De asemenea, această viziune descrie relația dintre caracteristicile cantitative ale obiectelor. De exemplu, cunoscând masa unui corp, putem calcula viteza căderii sale libere la un anumit moment în timp. În acest caz, obiectele informaționale sunt de obicei prezentate sub forma unor obiecte matematice.
Modelele matematice pot fi împărțite în mai multe tipuri: statice, dinamice, discrete, continue, de simulare, probabilistice, logice, multiple, algoritmice, de joc etc.
Modele tabulare
Un model ale cărui obiecte sau proprietăți sunt prezentate sub forma unei liste, iar valorile lor sunt situate în celulele unui tabel dreptunghiular, se numește model tabular. Acesta este unul dintre cele mai comune tipuri de transfer de informații. Cu ajutorul tabelelor, este posibil să se formeze modele de informații statice și dinamice în diverse domenii de aplicare. În viață, folosim asta, de exemplu, când creăm un program de transport, un program TV, un jurnal meteo etc.
Tipuri de modele de informații tabelare
Există trei tipuri de tabele: binare, „obiect-proprietate”, „obiect-obiect”. Pentru a da exemple de modele de informații tabelare, este necesar să se analizeze structura acestora.
În tabelele de la obiect la obiect, obiectele sunt listate pe primul rând și în prima coloană. Restul celulelor reflectă relația dintre ele. Un tabel în care coloanele și rândurile conțin numele orașelor, iar conținutul informației arată prezența unei naturi calitative a conexiunii dintre ele (prezența unui drum direct), poate servi drept exemplu de „obiect-a”. tipul "obiect".
În tabelele de tip „obiect-proprietate”, fiecare rând conține parametrii unui obiect sau eveniment, iar coloanele conțin informații despre caracteristicile sau proprietățile lor. Un exemplu de structură de acest tip poate fi informația despre schimbarea stării vremii în diferite zile.
Modele de informații ierarhice și de rețea
Modelele tabulare sunt utile pentru sistemele cu obiecte mici. La crearea unui sistem complex, modelul poate deveni prea mare și incomod pentru a fi folosit tocmai pentru că este prezentat sub forma unei mese dreptunghiulare. De exemplu, dacă creați o schemă tabelară a liniilor de metrou cu obiecte de stație și o indicație a faptului dacă există o tranziție sau intersecție între ele, atunci un astfel de tabel va avea o redundanță uriașă - mai mult de zece mii de valori și va fi foarte greu de folosit.
Sistemele ierarhice sunt prezentate de obicei sub formă grafică, sub formă de grafice - conexiuni între obiecte distribuite pe niveluri. Toate elementele nivelurilor superioare sunt compuse din elemente ale celor inferioare, iar elementele nivelului inferior aparțin doar unui element al nivelului superior. Un exemplu particular al acestui tip de model este arborele genealogic.
Modelele de rețea sunt mai compacte, deoarece reflectă cele mai importante conexiuni dintre obiecte. Cel mai adesea ele sunt prezentate într-o formă grafică vizuală. Un exemplu de astfel de model de rețea este schema liniilor de metrou.
Utilizarea modelelor informaționale în procesul de modelare pe calculator
Este convenabil să se efectueze simularea folosind tehnologia computerizată. Procesul în sine poate fi împărțit în mai multe etape.
În primul rând, se construiește un model informațional: definirea cercetării în curs de desfășurare, selectarea parametrilor importanți ai obiectului care corespund acestui scop și eliminarea parametrilor neesențiali.
În a doua etapă se creează un model formalizat: se exprimă un model informaţional descriptiv prin intermediul unui limbaj formal, se fixează relaţiile dintre mărimi şi se pun restricţiile necesare modificării acestora.
În etapa următoare, modelul formalizat este transformat într-unul informatic, adică compilarea unui algoritm, calcule, scrierea de programe sau folosirea unui software specializat.
După verificarea faptului că modelul a fost creat corect și că se potrivește scopului prevăzut, începe utilizarea directă. Dacă este necesar, se face o corectare.
Utilizarea tehnologiei informatice simplifică foarte mult crearea modelelor de informații, modificarea, corectarea acestora. Este posibil să plasați un obiect simulat în orice mediu și să verificați comportamentul acestuia sau transformarea caracteristicilor în diverse condiții, fără a-l expune acestor factori.
Ce exemple de modele de informare pot fi date pentru instituțiile de învățământ? Cum le pot folosi educatorii în munca lor? Să încercăm împreună să găsim răspunsuri la întrebările puse.
Ce este un model
Ce sunt modelele de informații iconice? Exemple dintre ele sunt folosite în activitatea lor de către toți profesorii care dețin tehnologii informaționale moderne. În general, un model este un mod diferit de a reprezenta realitatea analizată.
Soiuri
Este posibil să dați exemple de modele de informații de tip material și ideal.
Variantele la scară completă se bazează pe un exemplu obiectiv, ele există independent de o persoană, de conștiința sa. În prezent, acestea sunt împărțite în versiuni fizice și analogice, care se bazează pe fenomenele asociate cu subiectul studiat.
Modelele ideale sunt asociate cu gândirea umană, cu percepția sa, cu imaginația. Printre acestea, se pot remarca și cele intuitive care nu se încadrează în nicio opțiune de clasificare.
Dând exemple de model informativ figurativ, poate fi menționat unul dintre astfel de modele. Să aruncăm o privire mai atentă la clasificarea lor.
Modele ideale text
Modelele verbale sunt folosite de profesorii ciclului umanist. Ele ajută la descrierea unei anumite zone, fenomen, obiect, eveniment în propoziții succesive. Cum ar arăta un astfel de model informativ al lecției? Să luăm un exemplu dintr-un curs de literatură. Când studiază romanul lui L. N. Tolstoi „Război și pace”, profesorul descrie imaginea lui Natasha Rostova. Pentru a face acest lucru, el folosește modelul text. Copiii, ascultând profesorul, creează, pe baza percepției sale asupra imaginii acestei eroine, propria lor imagine despre eroina lui Tolstoi.
Dacă un profesor de istorie își întreabă elevii: „Dați exemple de model informativ figurativ al evenimentelor care au avut loc în timpul bătăliei de la Kulikovo, pe baza fragmentelor vizualizate”, băieții își creează propria imagine a acelei bătălii. Ei îl transmit sub formă de propoziții legate într-o poveste.
Puteți da exemple de modele de informații de formă verbală și din cursul de fizică. Când studiază subiectul „Presiunea solidelor” în clasa a VII-a, profesorul le spune copiilor cât de greu este să se deplaseze pe zăpadă afanată fără schiuri. Apoi elevii sunt rugați să explice motivul unui astfel de fenomen, să identifice parametrii de care depinde mărimea fizică studiată. Imaginea care apare în mintea copiilor după povestea profesorului îi ajută să răspundă la întrebarea pusă.
Ca exemple ale unui astfel de model, se poate nota manualul, regulile de drum.
Modele matematice
Sunt considerate o clasă largă de modele iconice. Modelele matematice se bazează pe utilizarea de rapoarte, comparații și alte metode utilizate în această știință. Dând exemple de modele informaționale bazate pe metode matematice, putem aminti soluția ecuațiilor pătratice, întocmind proporții. Toate secțiunile de geometrie, care implică derivarea și demonstrarea teoremelor, sunt, de asemenea, asociate cu construcția unui model matematic. Nu fără ele și o astfel de materie școlară precum economia.
Modele de informare
Sunt considerate o clasă de modele iconice care descriu orice procese informaționale: apariția, transferul, schimbarea, aplicarea informațiilor în diferite sisteme. Exemple de modele de informații tabelare la școală se găsesc la cursul de geografie de clasa a X-a. Când studiezi geografia economică, modelul tabelar ajută la vizualizarea principalelor caracteristici ale țării, pentru a folosi materialul pentru a compila o poveste completă.
În plus, exemple de modele de informații tabelare pot fi găsite în orice curs școlar. În chimie, acesta este un tabel al solubilității compușilor, precum și al sistemului periodic al lui Mendeleev. În fizica fără tabele, este dificil pentru un profesor să explice termenii de bază studiați la tema „Electricitate”. În istorie, cu ajutorul lor, cunoștințele sunt sistematizate, băieții introduc într-o coloană date istorice importante, iar în cealaltă descriu evenimentele care le corespund.
Relația dintre modele
Există o linie condiționată între modelele informaționale, matematice, verbale. Toate cele 3 exemple de modele informaționale se găsesc în disciplinele școlare. Deci, pentru matematică, fizică, informatică, opțiunile matematice și informaționale sunt considerate cele mai populare. Dar fără un model verbal, băieții nu vor putea explica fenomene, algoritmi, ecuații și inegalități.
Caracteristici de simulare
Înainte de a lua în considerare exemple de modele de informații grafice, să aflăm caracteristicile modelării. Modelul este un obiect creat artificial. Acest lucru este necesar pentru a simplifica ideea unui obiect sau fenomen real. Modelul reflectă pe deplin toate caracteristicile procesului original în sine. Dacă sarcina este dată: „Dați un exemplu de model de informații”, trebuie să înțelegeți esența procesului.
Vorbim despre construirea unui model care este conceput pentru a studia fenomenele și procesele informaționale. În informatică, programarea poate fi considerată ca un astfel de subiect. Folosind un anumit limbaj de programare matematică, este posibilă prezentarea materialului textual într-o formă grafică.
Modelarea presupune construirea unui model care este conceput pentru a studia și studia obiectul, fenomenul, procesul original. Copia creată este doar înzestrată cu acele calități și proprietăți care sunt caracteristice obiectului original, dar permite unele abateri de la ideal.
Abordarea activității
Modelele cu drepturi depline pot fi obținute folosind o abordare sistematică. Acest lucru este valabil mai ales în instituțiile de învățământ. Transformările care au afectat școlile în ultimii ani au făcut posibilă stabilirea unei legături logice între disciplinele individuale.
O astfel de opțiune de învățare bazată pe activități contribuie la formarea unei personalități dezvoltate armonios, care înțelege unitatea lumii vii, interconectarea proceselor și fenomenelor individuale.
Dacă profesorii întreabă: „Dați un exemplu de model de informare”, el poate alege în siguranță orice materie academică. Nu există o astfel de disciplină în care să nu fie folosite tabele, grafice, diagrame, prezentări.
Caracteristicile școlii moderne
Noile standarde care au fost introduse în școlile rusești presupun luarea în considerare a aceluiași fenomen din puncte de vedere diferite. De exemplu, de la un curs de fizică, copiii vor învăța că electronii sunt necesari pentru curgerea curentului electric în metale. Ei primesc informații despre sarcina acestei particule negative, determinând numărul lor în diferite metale. La lecțiile de chimie, școlarilor li se spune despre probabilitatea de a plasa electroni la niveluri de energie.
Când studiază subiectul „Reacții de oxidare-reducere”, școlarii primesc informații despre ce se întâmplă cu aceste particule negative în timpul interacțiunii chimice. În ciuda faptului că informațiile sunt furnizate din poziții diferite, vorbim despre un singur obiect - electroni. O astfel de abordare sistematică face posibilă formarea în mintea școlarilor a unei imagini complete asupra structurii materiei, a transformărilor ei.
În exemplul de mai sus, obiectul studiat este considerat un sistem complet, parte integrantă a unui singur întreg (substanță). În funcție de disciplina academică, se folosesc anumite caracteristici și completări. În cazul unei abordări sistematice, nu sunt explicațiile cauzale ale existenței unui obiect care ies în prim-plan, ci necesitatea includerii altor componente din acesta.
Formarea modelelor universale capătă o semnificație deosebită în timpul activităților experimentale. Folosind un computer personal, puteți calcula parametrii care vor fi asociați obiectului analizat.
O astfel de modelare este importantă pentru cunoașterea științifică a fenomenelor naturale. Într-un curs de informatică școlară, astfel de acțiuni sunt numite experiment de calcul, care se bazează pe trei concepte importante: un model, un algoritm și un program.
Utilizarea unui computer personal în școală este posibilă în trei opțiuni principale:
- efectuarea de calcule directe folosind un calculator;
- crearea unei baze de date, transformarea acesteia într-un program sau un algoritm specific;
- menţinerea unei interfeţe între calculator şi elev.
Caracteristicile modelului
Printre cele mai comune caracteristici prin care este posibil să se clasifice toate modelele, evidențiem: scopul aplicării, sfera cunoștințelor, factorul timp și opțiunea de prezentare.
În funcție de scopul stabilit pentru model, se disting versiuni experimentale, educaționale, de joc, de simulare, științifice și tehnice ale modelelor. Deci, de exemplu, în stadiul primar al învățământului școlar, cele mai aplicabile și semnificative tehnologii de joc care le permit copiilor să se simtă ca un profesor, doctor, polițist. Modelele de joc la copiii de șapte până la opt ani sunt bine formate, deoarece în instituțiile de învățământ preșcolar sunt folosite ca element obligatoriu în formarea calităților personale ale copilului.
Varietati de modele
În funcție de domeniul de cunoaștere pentru care este alcătuit modelul, se disting în prezent tipuri economice, biologice, sociologice și chimice. De exemplu, pentru ciclul științelor naturii, este important să se formeze un model care să permită explicarea fenomenelor care apar în natura animată și neînsuflețită. În sociologie, accentul se pune pe procesele care au loc în societate.
În funcție de factorul timp, se disting variantele statice și dinamice ale modelelor. Opțiunea statică caracterizează parametrii și structura obiectului, vă permite să descrieți fenomenul (obiectul) selectat într-o anumită perioadă de timp, vă ajută să obțineți informații fiabile și în timp util despre acesta.
Orice model are o anumită formă, tip, opțiune de prezentare, descriere. Școala ar trebui să ia în considerare într-o măsură mai mare modele materiale și nemateriale, în funcție de specificul disciplinei academice.
Modelele materiale presupun o întruchipare reală, ele repetă pe deplin structura internă sau externă a obiectului însuși. De exemplu, în geografie, un astfel de model redus este un model al globului (glob), pe care sunt trasate toate mările și oceanele, continentele și insulele. Aceste modele sunt direct legate de abordarea de cercetare a predării elevilor moderni. Sunt necesare atunci când se preda chimie, fizică, biologie, astronomie, geografie.
Modelarea nematerială implică utilizarea unei metode teoretice de cunoaștere.
Concluzie
Orice model de informație este o colecție de informații despre un fenomen, obiect, proces. Cu ajutorul lui, puteți caracteriza orice proces care are loc în natura vie și neînsuflețită. O varietate de grafice, hărți, tabele, diagrame, care sunt utilizate în mod activ de profesorii de la toate nivelurile de învățământ, dau un rezultat pozitiv.
Modelarea intuitivă (mentală) contribuie la crearea unei prime impresii asupra procesului care are loc în chimie sau biologie. Datorită combinării tuturor opțiunilor pentru modelele de informare, generația tânără a țării noastre formează o evaluare adecvată a unității lumii vie și nevii. Absolvenții școlii pot construi în mod independent orice model, le pot folosi pentru a studia, analiza, evalua evenimente și fenomene.
