Что является общим требованиям свойством всех моделей в информатике

ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

БК Автоматизированные системы управления и кибернетика

2. Общие признаки и свойства моделей.

2. Общие признаки и свойства моделей.

Общие признаки моделей

1. Модель представляет собой «четырехместную конструкцию», компонентами которой являются субъект; задача, решаемая субъектом; объект-оригинал и язык описания или способ воспроизведения модели. Особую роль в структуре обобщенной модели играет решаемая субъектом задача. Вне контекста задачи или класса задач понятие модели не имеет смысла.

2. Каждому материальному объекту соответствует бесчисленное множество в равной мере адекватных, но различных по существу моделей, связанных с разными задачами.

3. Паре задача-объект соответствует множество моделей, содержащих в принципе одну и ту же информацию, но различающихся формами ее представления или воспроизведения.

4. Модель всегда является лишь относительным, приближенным подобием объекта-оригинала и в информационном отношении принципиально беднее последнего.

5. Произвольная природа объекта-оригинала, фигурирующая в принятом определении, означает, что этот объект может быть материально-вещественным, может носить чисто информационный характер и, наконец, может представлять собой комплекс разнородных материальных и информационных компонентов. Однако независимо от природы объекта, характера решаемой задачи и способа реализации модель представляет собой информационное образование.

6. В частном случае роль объекта моделирования в исследовательской или прикладной задаче играет не фрагмент реального мира, рассматриваемый непосредственно, а некая идеальная конструкция, т.е. по сути дела другая модель, созданная ранее и практически достоверная.

СВОЙСТВА МОДЕЛЕЙ

1) конечность: модель отображает оригинал лишь в конечном числе его отношений и, кроме того, ресурсы моделирования конечны;

2) упрощенность: модель отображает только существенные стороны объекта;

3) приблизительность: действительность отображается моделью приблизительно;

4)·адекватность: степень успешности описания моделью объекта моделирования;

5) информативность: модель должна содержать достаточную информацию о системе – в рамках гипотез, принятых при построении модели.

Источник

Урок по информатике на тему «Модели, виды, свойства»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Преподаватель: Иванова Екатерина Александровна

Тема: Модели, виды, свойства.

Тип урока: комбинированный.

Межпредметные связи: биология.

Технология: системно-деятельный подход.

Задача: расширение знаний об информационных технологиях; выявление межпредметных связей информатики и других дисциплин.

Обеспечить усвоение обучающимися новых понятий: модель, моделирование;

Расширить знания обучающихся по теме нуклеиновые кислоты;

Воспитывать положительное отношение к знаниям;

Добросовестное отношение к учебному процессу.

Развивать аналитическое мышление, умение выделять главное, существенное;

Развивать умение творчески подходить к решению задач, умение планировать результаты;

Развивать инициативность, уверенность в своих силах, умение действовать самостоятельно.

сформированность представлений о роли информации и информационных процессов в окружающем мире;

владение навыками алгоритмического мышления и понимание методов формального описания алгоритмов, владение знанием основных алгоритмических конструкций, умение анализировать алгоритмы;

использование готовых прикладных компьютерных программ по профилю подготовки;

владение способами представления, хранения и обработки данных на компьютере;

сформированность знаний о компьютерно-математических моделях и необходимости анализа соответствия модели и моделируемого объекта (процесса).

умение определять цели, составлять планы деятельности и определять средства, необходимые для их реализации;

использование всевозможных видов когнитивной деятельности для решения информационных задач, применение основных методов познания (наблюдения, описания, измерения, эксперимента) для организации учебно-исследовательской и проектной деятельности с использованием информационно-коммуникационных технологий;

использование всевозможных информационных объектов, с которыми возникает необходимость сталкиваться в профессиональной сфере в изучении явлений и процессов;

умение прилюдно представлять результаты собственного исследования, вести дискуссии, доступно и гармонично сочетая содержание и формы представляемой информации средствами информационных и коммуникационных технологий.

стремление к самостоятельной и ответственной творческой деятельности с использованием информационно-коммуникационных технологий;

умение применять достижения современной информатики для повышения собственного умственного развития в выбранной профессиональной деятельности, самостоятельно формировать новые для себя знания в профессиональной области, используя для этого доступные источники информации;

умение выстраивать результативные взаимоотношения в командной работе по решению общих задач, в том числе с использованием актуальных средств сетевых коммуникаций;

умение управлять своей когнитивной деятельностью, проводить самооценку уровня собственного умственного развития, в том числе с использованием актуальных электронных образовательных ресурсов;

умение выбирать компетентное поведение при использовании разнообразных средств информационно-коммуникационных технологий как в профессиональной деятельности, так и в быту.

Оборудование: персональный компьютер, доска, мультимедийный проектор, презентация Power Point

ХОД УРОКА

 Здравствуйте. Какое у вас настроение? Я вам желаю, что на протяжении всего занятия у вас сохранялось хорошее настроение.

 Каждый из вас хоть раз сталкивался с решением задач. Речь идет о «жизненных задачах»: что подарить другу на день рождения? Как провести выходной день? Сегодня мы поговорим о том, что важно не упустить из вида, приступая к решению такой задачи.

 М ы также поговорим о значении нуклеиновых кислот в организме и даже исполним роль исследователя, создавая модель клетки.

 Чем мы должны обладать для решения любой задачи?

Достаточной информацией о решаемом вопросе.

Что такое информация? Приведите несколько определений. Какие виды информации вы знаете? Какими свойствами обладает информация? Приведите примеры. Кто или что может быть источником информации? Кто или что является потребителем информации?

Что можно «делать» с информацией? Как передаётся информация? Для чего предназначен компьютер? Как измерить информацию? Какие единицы измерения информации существуют? Каков объём носителей информации в компьютере?

Объяснение нового материала.

Но необходимо научиться отображать наиболее значимые фрагменты реального мира. Каждое такое отображение даст много информации, но при этом что-то теряется, чтобы не потерять самого главного надо научиться строить МОДЕЛИ фрагментов. А что такое модели?

По области использования модели бывают:

Учебные – наглядные пособия, тренажёры.

Опытные – копии проектируемого объекта

Научно – технические – синхротрон(ускоритель электронов)

Игровые – спортивные и другие игры

По способу представления различают модели:

Материальные – реальное воплощение реального объекта (детские игрушки).

 В биологии тоже существует множество моделей. Например:

 Давайте подробнее рассмотрим модель молекулы ДНК. Какие еще нуклеиновые кислоты вы знаете? В чем их различие? По ходу нашей беседы мы будем заполнять таблицу.

азотистое основание, остаток
фосфорной кислоты, дезоксирибоза

азотистое основание, остаток фосфорной кислоты, рибоза

ядро, цитоплазма,
рибосомы, митохондрии,
пластиды

способна к удвоению,
стабильна

не способна к удвоению,
лабильна

адениловый, гуаниловый,
тимидиловый, цитодиловый

адениловый, гуаниловый,
цитодиловый, урадиловый

Какое строение имеет молекула ДНК?

Из чего состоит полинуклеотидная цепочка?

Из чего состоит нуклеотид?

Какова общая структурная формула НК?

Различны ли НК по строению?

Как происходит соединение нуклеотидов между собой?

 Все о чём мы говорили и что отражено в таблице – это модель молекул НК.

К какому виду относится наша модель? (информационная)

Приведите примеры всевозможных биологических моделей.

 Как вы думаете, обязательно ли надо знать для чего создают модель.

медицинская карта больного

информационная(для получения информации о состоянии больного)

 Каждая модель должна обладать следующими свойствами:

 Давайте вспомним нашу модель молекулы ДНК и охарактеризуем ее свойства.

 Адекватна ли она? Да, она воспроизводит натуральную молекулу ДНК.

 Полнота. Здесь полностью показаны состав и структура молекулы, Цель создания модели – рассмотреть строение молекулы.

 Ценность. Знание строения молекулы необходимо для дальнейшего изучения клетки и её функций.

 Доступность. Рассматривая, модель мы опирались на знание по химии, биологии о строении и структуре органических веществ.

 Как создают модели?

Определить цель, для которой создаётся модель

Выделить существенные части, свойства объекта или явления.

Определить основные связи между частями модели.

 Сейчас я вам предложу создать модель самостоятельно. Это будет модель клетки.

Заполним клетку органоидами

3.Кладем в пенал пластилиновый шарик красного цвета. Это ЯДРО.

4. Кладем в пенал зеленые горошины(горох) и черные горошины перца. Это МИТОХОНДРИИ И ХЛОРОПЛАСТЫ.

5.Из резинового шарика и ниток конструируем ВАКУОЛИ и помещаем их внутрь.

6.Создаём КЛЕТОЧНЫЙ СОК. Заливаем внутрь пенала густой крахмальный клейстер.

 Модель готова. Сквозь полупрозрачную оболочку можно наблюдать движение полужидкой ЦИТОПЛАЗМЫ вместе с КЛЕТОЧНЫМИ ОРГАНОИДАМИ.

 Проведем с вами диктант, я буду называть понятия, а вы писать их определения.

Источник

Свойства моделей

Просмотр содержимого документа
«Свойства моделей»

В предыдущих главах мы рассказывали о том как строить модели. В этой главе мы будем сравнивать модели друг с другом и с объектом моделирования.

Итак, вы уже знаете, что построив модель, мы создаем некоторый новый объект, который находится в определенных отношениях к исходному объекту. Этот новый объект – модель, в свою очередь, сам может быть объектом моделирования и т.д. При этом следует заметить, что каждый объект может иметь много моделей. Таким образом, получается неограниченное множество объектов, в котором некоторые из объектов являются моделями других объектов. Нашей ближайшей задачей является изучение свойств этого множества и отношений, существующих между его элементами.

В множестве объектов и моделей теоретически возможны отношения между:

а) объектом и другим объектом;

б) объектом и его моделью;

в) объектом и моделью другого объекта;

г) моделью и моделируемым объектом;

д) моделью и другим объектом;

е) моделью и другой моделью того же моделируемого объекта;

ж) моделью и моделью другого объекта.

Пункты а),в),д),ж) не представляют для нас интереса.

Пункты б), г) формально можно объединить в один, поскольку модель можно рассматривать как новый объект, а объект можно рассматривать как модель своей модели (см. ниже). Содержательно же мы будем разделять отношения между объектом и его моделью и между разными моделями одного объекта.

На этом этапе целесообразно ввести понятие «наблюдателя». Наблюдетель, в отличие от субъекта познания, введенного в первой главе, сам не строит моделей, а просто «живет» в множестве объектов и созданных моделей, различным образом соотнося себя с ним.

Теоретически у наблюдателя существуют следующие возможности по исследованию этого множества:

а) наблюдателю одновременно доступен и объект, и его модель;

б) наблюдателю доступна модель, но недоступен объект;

в) наблюдателю доступен объект, но недоступна модель;

г) наблюдателю не доступен ни объект, ни его модель.

Последний случай выводит нас за границы всякого познания и поэтому в дальнейшем не рассматривается.

Случай в) требует особого разговора и обсуждается ниже.

В случае б) необходимо понять, как не зная самого объекта оценивать его модель.

В случае а) можно корректно рассматривать свойства отношений, существующих между объектом и моделями, а именно:

1) свойства двуместного отношения «х является моделью y», позволяющего определенным образом отграничить объекты моделирования от объектов–моделей;

2) свойства двуместных отношений, выражающие различные степени «похожести» объектов: объекта моделирования на его модель и объекта-модель на другой объект-модель, относящийся к тому же самому исходному объекту.

Начнем с изучения свойств отношения «х является моделью у».

ЗАМЕЧАНИЕ. Для краткости изложения иногда мы будем опускать словосочетание «в некотором отношении, обусловленном целями моделирования», говоря о подобии модели объекту, но это уточнение важно, и всегда подразумевается, когда мы говорим о подобии.

В математике отношение «быть подобным» уточняется через свойства симметричности, рефлексивности, транзитивности.

Отношение называется симметричным, если оно остается справедливым при перестановке объектов. Например, отношения «х брат у», «прямая х параллельна прямой у», «х современник у».

Отношение называется транзитивным (от лат. transitivus – переходный), если оно переносимо с одних пар объектов на другие через «транзитный» элемент. Например, «х больше у и у больше z, следовательно, x больше z», «а=b и b=c, следовательно, a=c», «треугольник 1 подобен треугольнику 2, а треугольник 2 подобен треугольнику 3, следовательно, треугольник 1 подобен треугольнику 3».

Рассмотрим на примерах, как эти свойства проявляются в моделировании. Покажем, что для отношения “x является моделью y” справедливы все эти свойства.

Исходный объект Модель исходного объекта

Модель нового объекта Новый объект

Настоящий автомобиль можно рассматривать как модель игрушечной машинки. Реальную вьюгу можно расматривать как модель к строкам А.С.Пушкина «Буря мглою небо кроет, вихри снежные крутя, то как зверь она завоет, то заплачет как дитя. «

То есть сам объект можно рассматривать как модель его модели.

Представьте себе, что по фотографии человека Вы делаете словесное описание его внешности. Поскольку фотографию можно рассматривать как модель внешнего облика человека, то словесное описание изображения на фотографии есть не что иное, как модель модели. Но это словесное описание можно расссматривать и как модель самой внешности человека.

То есть модель модели является моделью исходного объекта.

Она означает, что отношение (в нашем случае «быть подобным») применимо к самому объекту. Это свойство по отношению к моделированию означает, что точная копия объекта может выступать его моделью. Другими словами, сам объект является точнейшей моделью самого себя.

Перейдем к изучению свойств отношений «похожести».

Дадим следующие определения.

Любой объект исследования можно рассматривать как систему, состоящую из некоторого набора взаимосвязных элементов, образующих в некотором отношении единое целое.

Две системы (в нашем случае объект исследования и его модель или две модели одного и того же объекта) называются изоморфными, если между ними существует взаимно-однозначное соответствие: каждому элементу одной системы соответствует элемент другой и наоборот.

Каждый объект, как известно, рассматривается ними в трех аспектах: с точки зрения внешнего вида, структуры и поведения, поэтому по отношению к моделированию можно говорить об изоморфизме (взаимно-однозначном соответствии) систем по внешнему виду, по структуре и по поведению.

Модель и объект (модель и модель) называются изоморфными, если между ними можно установить отношение изоморфизма.

Если в данном определении требование взаимной однозначности заменить более слабым требованием однозначного соответствия систем (соответствия только в одну сторону), то такое отношение называется отношением гомоморфизма или просто гомоморфизмом.

Итак, две системы называются гомоморфными, если между ними существует однозначное соответствие: каждому элементу одной системы соответствует элемент другой, но не наоборот.

Гомоморфизм, как и изоморфизм, предполагает сохранение в модели всех определенных на объекте исследования свойств и отношений. Однако здесь требование взаимно-однозначного соответствия заменяется требованием однозначного соответствия: каждому элементу одной системы соответствует элемент второй системы, но не каждому элементу второй системы соответствует элемент первой.

В общем случае обеспечение изоморфизма модели и объекта исследования по всем аспектам моделирования может быть не только трудновыполнимым, но и излишним, поскольку сложность модели при этом может оказаться настолько значительной, что не будет возможным никакое упрощение решаемой задачи. Поэтому для исследования объекта достоточно построить изомофную (или гомоморфную) модель либо по внешнему виду, либо по структуре, либо по поведению.

Что касается отношений изоморфизма или гомоморфизма, существующих между разными моделями одного и того же объекта, то с их помощью можно, например, упорядочить модели по степени отражения в них информации о моделируемом объекте: изомофные модели хотя, как правило, по форме отличаются друг от друга, но дают об объекте одну и ту же информацию. Если же мы имеем несколько уточняющих друг друга моделей, то между ними можно установить отношение гомоморфизма.

Пусть имеются две цветные фотографии одного и того же объекта, сделанные из одной и той же точки, но на фотопленках разного качества. И есть еще черно-белая фотография того же объекта, сделанного из той же точки. Несмотря на то, что одна цветная фотография может отличаться от другой несколько иной цветовой гаммой, тем не менее цвета, различимые на одной фотографии будут различаться и на другой фотографии и каждому оттенку цвета одной фотографии соответствует свой оттенок на другой фотографии.

В этом случае можно говорить об изоморфизме двух моделей по внешнему виду. Что касается черно-белой фотографии, то на ней разные цвета объекта фотографирования могут передаваться одним и тем же оттенком серого. В этом случае можно сказать, что между цветной и черно-белой фотографией существует отношение гомоморфизма.

Отметки, полученные вами по разным школьным предметам, являются моделью вашей успеваимости. Надеемся, что все полученные вами отметки проставлены в вашем дневнике. Они же есть в соответствующих графах школьного журнала. Таким образом мы имеет две модели структуры одного и того же объекта – вашей успеваемости. Теоретически они должны быть изоморфны. В аттестате о среднем образовании также будут проставлены отметки по предметам, которые вы изучали. Но они отражают только часть отметок, полученных вами за годы обучения. Поэтому эта модель находится в отношении гомоморфизма с предыдущими.

Смоделировать работу такого элементарного устройства компьютера, как сумматор двоичных кодов можно с помощью таблицы истинности, структурных формул или функциональной схемы (рис. 3.1.1). Все эти модели изоморфны по отношению друг к другу.

Источник

Понятие информационной модели. Назначение информационных моделей

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Понятие информационной модели. Назначение информационных моделей

Цели учебного занятия:

формирование представления об информационных моделях и их назначении;

развитие логического мышления, умений анализировать, сравнивать, систематизировать, обобщать.

Учащиеся должны знать: понятие информационной модели.

Ход учебного занятия:

Объяснение нового материала;

Модель – это объект, используемый вместо другого объекта.

Исследуемый объект, по отношению к которому изготавливается модель, называется оригиналом.

Модель несет информацию о свойствах объекта-оригинала. Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства.

Информационная модель – совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта или процесса.

Материальные (предметные) модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме и являются предметами (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружения и др.).

Информационные модели представляют собой описание объектов и процессов в виде образов и знаков, а также в форме таблиц, блок-схем, графов и т.д.

Образные модели представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Примером образных информационных моделей являются рисунки, фотографии, учебные плакаты по различным предметам.

Знаковые информационные модели строятся с использованием знаковых систем. Знаковая информационная модель может быть представлена в формате текста (например, текст литературного произведения, программа на языке программирования), формулы (например, периодическая таблица элементов F = ma ), таблицы (например, периодическая таблица элементов Д. И. Менделеева), нот и т.д.

Иногда при построении знаковых информационных моделей используются одновременно несколько различных знаковых систем. Примерами таких моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и т.д.

Вербальные модели – информационные модели в мысленной и словесной форме. Это модели, полученные в результате раздумий, умозаключений. Они могут так и остаться мысленными или могут быть описание поведения при переходе улицы. Человек анализирует ситуацию на дороге (что показывает светофор, как далеко находятся машины, с какой скоростью они движутся и т.п.) и вырабатывает свою модель поведения.

Компьютерная модель – модель, реализованная компьютерными средствами.

Выполнение практических заданий;

Задание 1. Определите, какие из представленных моделей являются информационными, а какие материальными.

Картина И.К. Айвазовского «Бурное море»;

Рельефный макет горной цепи;

Текст программы на языке Паскаль;

Памятник Якубу Коласу;

Химическая формула воды;

Объёмная модель атома.

Информационные модели: а, б, в, е, з, и

Материальные модели: г, д, ж, к

Задание 2. Определите, какие из информационных моделей представлены в форме словесного описания, а какие являются графическими информационными моделями.

Инструкция по технике безопасности;

Табель успеваемости за четверть;

Схема размещения учащихся за партами;

Схема строения компьютера

Физическая карта мира;

Описание туристического маршрута;

Словесное описание: б, г, з, к

Графические информационные модели: а, в, д, е, ж, и

Задание 3. Составьте информационные модели углекислого газа и серной кислоты как химических веществ, используя описание на формальном языке химии.

Модель углекислого газа: СО ₂

Модель серной кислоты: H ₂ SO ₄

Источник