Моделирование и его виды
Моделирование является одним из способов познания мира.
Понятие моделирования достаточно сложное, оно включает в себя огромное разнообразие способов моделирования: от создания натуральных моделей (уменьшенных и или увеличенных копий реальных объектов) до вывода математических формул.
Для различных явлений и процессов бывают уместными разные способы моделирования с целью исследования и познания.
Объект, который получается в результате моделирования, называется моделью. Должно быть понятно, что это совсем не обязательно реальный объект. Это может быть математическая формула, графическое представление и т. п. Однако он вполне может заменить оригинал при его изучении и описании поведения.
Хотя модель и может быть точной копией оригинала, но чаще всего в моделях воссоздаются какие - нибудь важные для данного исследования элементы, а остальными пренебрегают. Это упрощает модель. Но с другой стороны, создать модель – точную копию оригинала – бывает абсолютно нереальной задачей. Например, если моделируется поведение объекта в условиях космоса. Можно сказать, что модель – это определенный способ описания реального мира.
Моделирование проходит три этапа:
- Создание модели.
- Изучение модели.
- Применение результатов исследования на практике и/или формулирование теоретических выводов.
Видов моделирования огромное количество. Вот некоторые примеры типов моделей:
Математические модели. Это знаковые модели, описывающие определенные числовые соотношения.
Графические модели. Визуальное представление объектов, которые настолько сложны, что их описание иными способами не дает человеку ясного понимания. Здесь наглядность модели выходит на первый план.
Имитационные модели. Позволяют наблюдать изменение поведения элементов системы - модели, проводить эксперименты, изменяя некоторые параметры модели.
Над созданием модели могут работать специалисты из разных областей, т. к. в моделировании достаточно велика роль меж предметных связей.
Особенности компьютерного моделирования
Совершенствование вычислительной техники и широкое распространение персональных компьютеров открыло перед моделированием огромные перспективы для исследования процессов и явлений окружающего мира, включая сюда и человеческое общество.
Компьютерное моделирование – это в определенной степени, то же самое, описанное выше моделирование, но реализуемое с помощью компьютерной техники.
Для компьютерного моделирования важно наличие определенного программного обеспечения.
При этом программное обеспечение, средствами которого может осуществляться компьютерное моделирование, может быть как достаточно универсальным (например, обычные текстовые и графические процессоры), так и весьма специализированными, предназначенными лишь для определенного вида моделирования.
Очень часто компьютеры используются для математического моделирования. Здесь их роль неоценима в выполнении численных операций, в то время как анализ задачи обычно ложится на плечи человека.
Обычно в компьютерном моделировании различные виды моделирования дополняют друг друга. Так, если математическая формула очень сложна, что не дает явного представления об описываемых ею процессах, то на помощь приходят графические и имитационные модели. Компьютерная визуализация может быть намного дешевле реального создания натуральных моделей.
С появлением мощных компьютеров распространилось графическое моделирование на основе инженерных систем для создания чертежей, схем, графиков.
Если система сложна, а требуется проследить за каждым ее элементом, то на помощь могут прийти компьютерные имитационные модели. На компьютере можно воспроизвести последовательность временных событий, а потом обработать большой объем информации.
Однако следует четко понимать, что компьютер является хорошим инструментом для создания и исследования моделей, но он их не придумывает. Абстрактный анализ окружающего мира с целью воссоздания его в модели выполняет человек.
Экспериментальная модель
Прежде чем приступить к построению компьютерной модели нам необходимо изучить технологию движения объектов в инструментальной программе Паскаль.
Паскаль (англ. Pascal) — язык программирования общего назначения. Один из наиболее известных языков программирования, используется для обучения программированию в старших классах и на первых курсах вузов, является базой для ряда других языков
Пример 1. Нарисуем объект (рис.1). Для этого в программе Паскаль напишем текст программы (выполняем программу по полному тексту программы, представленному в конце.):
Program krug; {Наименование программы}
Uses GraphABC; {Подключаемые модули}
begin {Начало программы}
setbrushcolor(clblue); {Закрашиваем круг}
setpencolor(clblue); {Закрашиваем линию круга}
circle(100,200,30); {Координаты расположения круга и его радиус}
end. {Конец программы}
Рисунок 1 Объект
Основа движения - это повторяющееся объекты, поэтому изменим программу, чтобы объекты повторялись (рис.2).
Текст программы:
Fori:=1 to 699 do {Задаем цикл для круга}
begin {Начало цикла}
setpencolor(clblue); {Закрашиваем линию круга}
circle(x,200,30); {Координаты расположения, размера и радиуса круга}
floodfill(x, 200,clblue); {Закрашиваем цвет круга}
x:=x+65; {Следующий шаг или сдвиг по оси Х}
end; {Конец цикла}
Рисунок 2 Объект повторения
Круги появляются постепенно, если закрашивать предыдущие, то появляется эффект движения (рис.3).
Дополним текст программы:
SetPenColor(clWhite); {Закрашиваем линию круга}
Рисунок 3 Объект движения
В компьютерной модели предполагается движение по окружности, для этого мы изучили построение основных математических функций синус, косинус и др. И наложили движение объекта на график математической функции (рис.4). В этом случае программа существенно усложнилась.
Пример 2: В ыполнить модель в Паскаль.
program sin_y; {Наименование программы}
uses GraphABC; {Подключаемый модуль}
var {Переменные}
x,y:real; {Переменные с }
x1,y1:integer;
cx, cy, x_ekr,y_ekr:integer; {Переменные с целыми числами}
begin {Начало программы}
setfontsize(20); {Размер шрифта}
textout(380,10,'y'); {Подпись оси У}
textout(780,270,'x'); {Подпись оси Х}
textout(410,305,'0'); {Начало координат}
textout(40,40,'y=sin x'); {Наименование графика}
setpenwidth(2); {Толщина линий}
SetPenColor(ClBlue); { цвет линий }
Line(10,300,790,300); { ось Ox }
Line(790,300,770,290); {Стрелочка оси Х}
Line(790,300,770,310);
Line(400,10,400,590); { ось Oy } Рисунок 4 Функция синус
Line(400,10,390,30); {Стрелочка оси У}
Line(400,10,410,30);
for x_ekr:=0 to 799 do { цикл от края до края экрана }
Begin
x:=x_ekr-400; { вычисляем значение аргумента }
y:=Sin(x/50); { вычисляем значение функции }
y_ekr:=round(300-y*50); { переводим в "экранные" координаты }
putpixel(x_ekr,y_ekr,Clgreen); { рисуем точку на графике }
end; {Конец цикла}
Begin
LockDrawing;
for x1:=0 to 799 do
Begin
y1:=round(300+50*cos(x1/50));
SetPenColor(ClBlue);
Circle(x1,y1,10);
Redraw;
Sleep(25);
end;
end;
end. {Конец программы)
Контрольные вопросы: оформить конспект, осветить вопросы:
1. Моделирование и его виды
2. Моделирование проходит три этапа:
3. Особенности компьютерного моделирования
Экспериментальная модель
Критерии оценивания
| Вид работы | Оценка | ||
| Теоретические ответы | выполнено более 90% работы; обучающийся выделяет главные положения в изученном материале; свободно применяет полученные знания на практике; не допускает ошибок в письменных работах, последние выполняет аккуратно | выполнено не менее 80% работы; обучающийся отвечает без особых затруднений; умеет применять полученные знания на практике; в ответах не допускает серьезных ошибок, в письменных работах делает незначительные ошибки | выполнено не менее 70% работы; обучающийся испытывает затруднения при его самостоятельном воспроизведении; испытывает затруднения при ответах на видоизмененные вопросы; допускает ошибки в письменных работах |
| Работа на ПК | обучающийся выполнил все этапы решения задач на компьютере; работа выполнена полностью и получен верный ответ или иное требуемое представление результата работы. | работа выполнена полностью, но при выполнении обнаружилось недостаточное владение навыками работы с компьютером в рамках поставленной задачи; правильно выполнена большая часть работы (свыше 85%), допущено не более трех ошибок; работа выполнена полностью, но использованы наименее оптимальные подходы к решению поставленной задачи | работа выполнена не полностью, допущено более трех ошибок, но обучающийся владеет основными навыками работы на компьютере, требуемыми для решения поставленной задачи. |
Учебник
Информатика. 11 класс: учеб.дляобщеобразоват. организаций: базовый и углубл. уровни/ [А.Г.Гейн, А.Б.Ливчак, А.И.Сенокосов]/ - 5-eизд. – М.: Просвещение, 2019. – 336 с.: ил. - ISBN 978-5-09-067893-5. – с.145
4. Адрес почты: Выполненные задания присылать на электронную почту
Галкиной Г.С. - galkinag2020@gmail.com
Догадаевой Т.Ю. – dogadaevat@mail.ru