Народна Освіта » Інформатика » § 4. Поняття моделі та предметної галузі

НАРОДНА ОСВІТА

§ 4. Поняття моделі та предметної галузі

4.1. ЩО ТАКЕ МОДЕЛЬ І ПРЕДМЕТНА ГАЛУЗЬ

Навколишній світ складається з великої кількості об’єктів. Об’єкти поділяються на матеріальні (людина, море, автомобіль та ін.) і нематеріальні (пісня, вірш, формула та ін.). Об’єкти характеризуються формою, розмірами, станом, кольором, масою, швидкістю тощо. Характеристики об’єктів називаються властивостями (параметрами). Сукупність об’єктів утворюють предметну галузь. Приміром, парта — це об’єкт, що належить до предметної галузі меблі. Він має відповідні властивості: розміри, призначення, матеріал тощо.

Предметна галузь — частина реального світу, яка є об’єктом деякої діяльності або ділянкою дослідження.

Об’єкт предметної галузі є результатом абстрагування реального об’єкта шляхом виділення сукупності його властивостей.

Для вивчення властивостей і взаємозв’язків об’єктів (предметів, процесів і явищ) люди проводять різноманітні дослідження. Результати цих досліджень допомагають визначити й покращити характеристики реальних предметів і процесів, краще зрозуміти сутність явищ та пристосуватись до них або керувати ними, конструювати нові та модернізувати старі об’єкти. Моделювання допомагає людині приймати обґрунтовані рішення та передбачати наслідки своєї діяльності. Поняття комп’ютерного моделювання передбачає використання в цьому процесі комп’ютера як потужного сучасного засобу опрацювання інформації. Завдяки комп’ютеру істотно розширено межі застосування моделювання, а також забезпечено всебічний аналіз отриманих результатів.

У своїй діяльності людина дуже часто використовує моделі, тобто створює образ того об’єкта, явища або процесу, з яким їй доведеться працювати.

Об’єкт (від лат. objectus — предмет, явище) — це цілісна частина навколишнього світу.

Модель (від лат. modulus — міра, зразок, норма) — це певний новий спрощений об’єкт, який відображає суттєві особливості реального об’єкта, процесу або явища.

Аналіз моделі і спостереження за нею дозволяють пізнати суть реально існуючого, більш складного об’єкта, процесу або явища. Початковий об’єкт прийнято називати прототипом або оригіналом.

4.2.    ПРИЧИНИ ПОБУДОВИ МОДЕЛЕЙ

Чому ж люди не досліджують оригінали, а намагаються будувати їх моделі?

Наведемо декілька причин:

1. Збереження і передавання інформації про об’єкт спостереження (фоторепортаж, малюнок, карта місцевості).

2. Представлення того, як виглядатиме об’єкт, якого ще немає (будинок, яхта).

3. Вивчення або випробування на моделі роботи майбутнього виробу, якщо випробування об’єкта-оригіналу є дорогим, небезпечним або неможливим (авіаційні та космічні випробування, медичне обладнання).

4. У реальному часі оригіналу вже не існує або його немає в дійсності (теорія вимирання мамонтів, загибелі Атлан-тиди).

5. Дослідження конкретної властивості або групи властивостей об’єкта. В таких випадках створюють модель об’єкта, яка обов’язково має досліджувані властивості, а інші властивості, які є несуттєвими для даного дослідження, відкидають (карта місцевості, моделі органів людини).

6. Оригінал або дуже великий, або дуже малий (Земля, Сонячна система, атом).

Рис. 2.6. Моделі будови клітини (а) та Сонячної системи (б)

7. Процес протікає дуже швидко або дуже повільно (робота лазерного диска або процес проростання зерна).

4.3.    для    ЧОГО    ВИКОРИСТОВУЮТЬ МОДЕЛІ

Людина створює моделі для:

•    представлення матеріальних предметів (макет стадіону, будинку, пароплава, машини);

•    пояснення відомих фактів (макет будови Землі, квітки);

•    перевірки гіпотез та одержання нових знань про об’єкти, що досліджує (тестування нових моделей автомобілів);

•    прогнозування (проведення хімічних експериментів);

•    керування (розклад руху літаків, розклад уроків).

Моделювання — це метод дослідження предметів, процесів і явищ шляхом заміни конкретного об’єкта досліджень на модель.

У кожній галузі науки досліджують об’єкти і процеси під різними кутами зору та будують різні типи моделей. У фізиці моделюють рух тіла під дією різних сил, у хімії вивчають будову, склад і властивості речовин, у біології — будову та поведінку живих організмів.

ЩО СПІЛЬНЕ В МОДЕЛЯХ

1. Модель відображає лише частину властивостей, відношень та особливостей поведінки об’єкта-оригіналу. Наприклад, модель автомобіля не має двигуна, муляж яблука не відтворює смакових якостей.

Рис. 2.8. Модель підйомного крана не має двигуна, корпус виготовлений з іншого матеріалу, має менші розміри і потужність, але подібний зовнішній вигляд, може піднімати вантаж і рухатись на гусеницях

2. До одного об єкта можна створювати різні моделі. Наприклад, паперовий літачок, пластмасова іграшка, що відтворює лише форму літака, зменшена модель літака, яка відтворює не тільки форму, а й функцію літати.

Чим більше ознак об’єкта відображує модель, тим повнішою вона є. Створюючи модель, людина намагається найбільш повно відобразити лише ті ознаки об’єктів, що є важливими та суттєвими для досягнення поставленої мети. Якщо, наприклад, модель пароплава створюють для колекції, то суттєвими є його зовнішні ознаки, а не можливість плавати. Створюючи паперовий кораблик, який діти будуть запускати у струмку, важливо, щоб він міг плавати.

Від мети моделювання залежать вимоги до моделі, тобто які саме ознаки об’єкта-оригіналу вона має відображати.

4.5.    КЛАСИФІКАЦІЯ    МОДЕЛЕЙ

Найістотніші ознаки, за якими класифікують моделі:

•    галузь використання;

•    фактор часу;

•    спосіб подання.

На схемі (рис. 2.10) подано класифікацію моделей відповідно до галузей використання.

Завдання. Файл презентації V2.pptx скопіювати з папки FILES на диску. Описи завдань містяться в примітках до слайдів. Завдання виконувати на слайдах презентації V2.pptx.

При врахуванні факторів часу моделі поділяють на:

•    статичні, що відображають стан системи в певний момент часу;

•    динамічні (еволюційні), що дозволяють досліджувати поведінку моделі упродовж певного часу.

За способом подання моделі поділяються на матеріальні та інформаційні.

Матеріальна модель — це предметна (фізична) модель. Вона завжди має реальне втілення. Відображає зовнішні властивості та внутрішній склад вихідного об’єкта, суть процесів і явищ об’єкта-оригіналу. Це експериментальний метод пізнання навколишнього середовища. Наприклад, дитячі іграшки, скелет людини, опудало, макет Сонячної системи, шкільні посібники, фізичні та хімічні досліди.

Інформаційна модель — це модель об’єкта, подана у вигляді опису. Основу такої моделі становить цілеспрямовано відібрана інформація про об’єкт, що відображає його найбільш суттєві властивості для дослідника.

Процес побудови інформаційних моделей за допомогою формальних мов (математичних, логічних тощо) називають формалізацією.

Форми представлення інформаційної моделі:

•    словесні (усні і письмові описи);

•    графічні (рисунки, креслення, карти);

•    структурні (таблиці, графіки, діаграми, схеми);

•    алгоритмічні (правила, порядок дій);

•    математичні (формули, рівняння, нерівності, функції);

•    спеціальні (нотні записи, хімічні формули і рівняння).

Предметна галузь — частина реального світу, яка є об’єктом деякої діяльності або ділянкою дослідження.

Модель — це певний новий спрощений об’єкт, який відображає суттєві особливості реального об’єкта, процесу або явища.

Початковий об’єкт прийнято називати прототипом або оригіналом.

Моделювання — це метод дослідження предметів, процесів і явищ шляхом заміни конкретного об’єкта досліджень на модель.

Моделі класифікують за такими ознаками: галузь використання, фактор часу, спосіб подання.

Відповідно до галузі використання моделі можуть бути навчальними, дослідними, науково-технічними, ігровими й імітаційними.

При урахуванні факторів часу моделі поділяють на статичні та динамічні.

За способом подання моделі поділяють на матеріальні та інформаційні.

Матеріальна модель — це предметна модель, що відображає зовнішні властивості та внутрішній склад вихідного об’єкта, суть процесів і явищ об’єкта-оригіналу.

Інформаційна модель — це модель об’єкта, подана у вигляді опису.

1.    Що таке предметна галузь?

2.    Що таке модель? Наведіть приклади моделей.

3.    Що таке моделювання?

4.    За якими ознаками класифікують моделі?

5.    Що таке матеріальна модель? Наведіть приклади матеріальних моделей.

6.    Що таке інформаційна модель? Наведіть приклади інформаційних моделей.

1*. Чи може об’єкт мати декілька моделей?

2**. Чи можуть різні об’єкти описуватися однією моделлю?

3**. Чи можна стратегічну комп’ютерну гру назвати ігровою моделлю? Обґрунтуйте свою думку.

 

Це матеріал з підручника Інформатика 7 клас Казанцева О.П., Стеценко І.В., Фурик Л.В.

 

Категорія: Інформатика

Автор: admin от 29-09-2015, 14:51, Переглядів: 7213