Modellering i datavetenskap är vad? Typer och stadier av modellering

I denna uppsats föreslår vi att diskutera i detalj ämnet modellering i datavetenskap. Detta avsnitt är av stor betydelse för utbildningen av framtida specialister inom informationstekniken.

För att lösa något problem (industriell eller vetenskaplig) datavetenskap använder följande kedja:

Det bör ägna särskild uppmärksamhet åt begreppet "modell". Utan närvaron av denna länk kommer lösningen av problemet inte att vara möjligt. Varför används modellen och vad menas med denna term? Vi talar om detta i nästa avsnitt.

modell

Modellering i informatik är att utarbeta en bild av ett verkligt föremål som återspeglar alla väsentliga funktioner och egenskaper. Modellen för lösningen av problemet är nödvändig, eftersom den faktiskt används i lösningsförfarandet.

I datavetenskapens skolkurs börjar ämnesmodellen att studeras i sjätte klassen. I början av barnen är det nödvändigt att införa begreppet modell. Vad är det?

• Förenklad likhet av föremålet;
• Minskad kopia av det verkliga objektet;
• Schema för fenomenet eller processen;
• En bild av ett fenomen eller en process;
• Beskrivning av fenomenet eller processen;
• Fysisk analog av objektet;
• Information analog;
• Ett substitut objekt som speglar egenskaperna hos ett riktigt objekt och så vidare.

Modellen är ett mycket brett koncept, vilket redan har blivit klart från ovanstående. Det är viktigt att notera att alla modeller är indelade i grupper:

• material;
• idealiskt.

En materiell modell förstås som ett objekt baserat på ett verkligt objekt. Det kan vara vilken kropp eller process som helst. Denna grupp är indelad i ytterligare två typer:

• fysisk;
• analog.

En sådan klassificering är villkorad, eftersom det är mycket svårt att dra en tydlig gräns mellan dessa två underarter.

Den idealiska modellen är ännu svårare att karakterisera. Det är relaterat till:

• tänkande;
• fantasi;
• perception.

Det kan innehålla konstverk (teater, målning, litteratur och så vidare).

Målsättningar för modellering

Modellering i datavetenskap är ett mycket viktigt steg, eftersom det strävar efter många mål. Nu föreslår vi att bekanta sig med dem.

För det första hjälper modellering att känna världen runt omkring oss. Från och med tiden ackumulerade de immateriella människorna den förvärvade kunskapen och skickade den vidare till sina efterkommande. Således var det en modell av vår planet (jordklotet).

Under de senaste århundradena genomfördes modellering av obefintliga föremål, som nu är starkt förankrade i våra liv (paraply, kvarn etc.). För närvarande syftar bilden till att

• Identifiering av konsekvenserna av någon process (öka kostnaderna för transport eller bortskaffande av kemiskt avfall under marken);
• Säkerställa effektiviteten av besluten.

Modelleringsuppgifter

Vi nämnde i artikeln vad som är modellering i datavetenskap. Denna process har några uppgifter, som vi kommer att diskutera i det här avsnittet.

Vad är uppgiften i modellering? Antag att vi har ett problem för att lösa det vi behöver för att lösa ett antal problem. Det vill säga uppgiften är ett problem som måste hanteras. Det är viktigt att notera att alla uppgifter kan delas in i två stora grupper.

Verbal modell

Vilka är modellerna för modellering? Informatik använder endast två metoder - information och matematik. Men det är viktigt att nämna en mer slags modell - den verbala. Om det talar vi lite mer.

Den verbala modellen refererar till kategorin ideal eller abstrakt. Denna beskrivning med hjälp av bokstäver, ord, meningar. Dessa modeller inkluderar:

• Protokollet;
• Regler av vägen;
• Information i pedagogisk litteratur;
• fiction;
• Muntlig eller skriftlig beskrivning av något föremål, process eller fenomen.

Matematisk modell

Vilka andra typer av modeller studeras i datavetenskap? Informationsmodellering och matematisk (algoritmisk) delas vanligtvis. Även om gränserna mellan verbala, matematiska och informationsmodeller, som tidigare nämnts, är mycket villkorliga.

I enkla termer beskriver den matematiska modellen alla situationer ur matematisk synvinkel. Inte märker för oss själva, vi är engagerade i matematisk modellering varje dag. Till exempel: Mamma sänder barnet för bröd och mjölk. Hon vet hur mycket dessa produkter kostar i butiken bredvid huset. Nu måste du beräkna hur mycket pengar du ska ge barnet. Antag att mjölk kostar 75 rubel och 50 kopecks, och bröd - 30 rubel 20 kopecks. Hela inköpet kostar 105 rubel, 70 kopecks (75,5 + 30,2). Detta är ett exempel på en matematisk modell.

Informationsmodell

Låt oss nu prata om en annan typ av modeller som studerats i skolans kurs i datavetenskap. Datormodellering, som måste behärskas av varje framtida IT-specialist, innefattar processen att implementera informationsmodellen med hjälp av datorverktyg. Men vad är det här, en informationsmodell?

Det är en lista med information om ett objekt. Vad beskriver den här modellen och vilken användbar information har den:

• Egenskaper för det modellerade objektet
• Hans tillstånd
• Kommunikation med omvärlden;
• Relationer med externa föremål.

Vad kan fungera som informationsmodell:

• Verbal beskrivning;
• text;
• ritning;
• tabell;
• schema;
• ritning;
• Formel och så vidare.

En särskiljande egenskap hos informationsmodellen är att den inte kan röras, smaka och så vidare. Den bär inte en materiell utföringsform, eftersom den presenteras i form av information.

Systeminriktning för att skapa en modell

I vilken klass av skolprogrammet modellerar studie? Informatik 9-klassen introducerar eleverna mer om detta ämne. Det är i den här klassen att barnet lär sig om systemmodellen för modellering. Vi föreslår att vi pratar mer om detta.

Låt oss börja med begreppet "system". Detta är en grupp av sammanhängande element som fungerar tillsammans för att uppnå uppgiften. Att konstruera en modell används ofta, eftersom objektet ses som ett system som fungerar i en viss miljö. Om ett komplext objekt modelleras, är systemet uppdelat i mindre delar - delsystem.

Användningsändamål

Nu kommer vi att överväga syftet med modellering (datavetenskap 11 klass). Tidigare sägs det att alla modeller är uppdelade i flera typer och klasser, men gränserna mellan dem är godtyckliga. Det finns flera tecken på vilka det är vanligt att klassificera modeller: ett mål, ett kunskapsfält, en tidsfaktor, ett sätt att representera.

När det gäller målen är det vanligt att skilja mellan följande typer:

• utbildning,
• erfaren;
• simulering;
• spelande;
• Vetenskaplig och teknisk.

Den första typen innehåller undervisningsmaterial. Till den andra reducerade eller förstorade kopiorna av verkliga objekt (modell av konstruktion, flygvinge och så vidare). I simuleringsmodellen kan du förutse resultatet av en händelse. Simulering används ofta i medicin och social sfär. Till exempel hjälper modellen att förstå hur människor kommer att reagera på den här eller den här reformen? Innan en seriös operation utfördes för en person för organtransplantation utfördes många experiment. Med andra ord tillåter simuleringsmodellen att lösa problemet med "prov och fel" -metoden. Spelmodellen är ett slags ekonomiskt, affärs- eller militärt spel. Med den här modellen kan du förutse hur ett objekt fungerar i olika situationer. Den vetenskapliga och tekniska modellen används för att studera en process eller ett fenomen (en apparat som simulerar en blixtladdning, en modell för solsystemets planeter, etc.).

Kunskapsområde

I vilken klass av studenter introduceras mer i detalj med modellering? Informatik av den 9: e klassen fokuserar på att förbereda sina elever för tentamina för tillträde till högre utbildningsinstitutioner. Eftersom EGE och GIA-biljetterna har frågor om modellering, är det nu nödvändigt att överväga detta ämne så mycket som möjligt. Och hur är klassificeringen enligt kunskapsområdet? Enligt denna funktion utmärks följande typer:

• Biologiska (till exempel artificiellt orsakad i djursjukdomar, genetiska störningar, maligna neoplasmer);
• Ekonomisk (modellen av företagets beteende, modellen för bildandet av marknadspriset, och så vidare);
• Historiska (genealogiska träd, modeller av historiska händelser, en modell av den romerska armén och liknande);
• Sociologiska (modell av personligt intresse, beteende av bankirer i anpassning till nya ekonomiska förhållanden), och så vidare.

Tidsfaktor

Enligt denna egenskap är det två typer av modeller:

• dynamisk;
• statiskt.

Att döma med ett namn är inte svårt att gissa att den första typen återspeglar funktion, utveckling och förändring av ett objekt i tid. Den statiska kan beskriva föremålet vid ett visst ögonblick. Denna typ kallas ibland strukturell, eftersom modellen återspeglar objektets struktur och parametrar, det vill säga det ger en del information om den.

Exempel på den dynamiska modellen är:

• En uppsättning formler som speglar rörelsen av solsystemets planeter.
• Grafik av luft temperatur förändring;
• En videoinspelning av en vulkanutbrott och så vidare.

Exempel på den statistiska modellen är:

• Lista över solplanets planeter;
• Karta över ort och så vidare.

Metod för representation

Till att börja med är det mycket viktigt att säga att alla modeller har en blankett och ett formulär, de är alltid gjorda av något som på något sätt representeras eller beskrivs. Enligt denna egenskap är det vanligt att klassificera modellerna på detta sätt:

• material;
• immateriell.

Den första typen innehåller materiella kopior av befintliga objekt. De kan röra, sniffas och så vidare. De speglar de externa eller interna egenskaperna, ett objekts handlingar. Varför behöver vi materialmodeller? De används för experimentell metod för kognition (experimentmetoden).

Vi har redan applicerat på icke-materiella modeller tidigare. De använder den teoretiska metoden för kognition. Sådana modeller kallas vanligtvis idealiska eller abstrakta. Denna kategori är uppdelad i flera underarter: imaginära modeller och information.

Informationsmodeller ger en lista med olika uppgifter om objektet. Som informationsmodell kan tabeller, figurer, verbala beskrivningar, diagram och så vidare fungera. Varför heter den här modellen oumbärlig? Saken är att den inte kan röras, eftersom den inte har någon materiell utföringsform. Bland informationsmodellerna skiljer man tecken och visuellt.

En imaginär modell är en av modellerna. Detta är en kreativ process som äger rum i fantasi hos en person som föregår skapandet av ett materiellt objekt.

Scenarier för modellering

Ämnet om datavetenskap av 9: e klassen "Modellering och formalisering" är väldigt tung. Det är obligatoriskt att studera. I 9-11-klassen är läraren skyldig att bekanta eleverna med scenerna för att skapa modeller. Detta vi nu och vill. Så utmärks följande modeller av modellering:

• Ett meningsfullt uttalande av problemet;
• Matematisk formulering av problemet;
• Utveckling med användning av datorer;
• Drift av modellen;
• Hämta resultatet.

Det är viktigt att notera att när man studerar allt som omger oss, används processer för modellering, formalisering. Informatik är ett ämne som ägnas åt moderna metoder för att studera och lösa eventuella problem. Följaktligen ligger tonvikten på modeller som kan implementeras med hjälp av en dator. Särskild uppmärksamhet i detta ämne bör ges till utvecklingen av en algoritm för att lösa lösningar som använder elektroniska datorer.

Förhållanden mellan objekt

Låt oss nu prata lite om länkarna mellan objekt. Det finns tre typer:

• En till en (den här anslutningen betecknas med en enkelriktad pil i ena eller andra riktningen);
• En till många (flera länkar är betecknade med en dubbelpil);
• Många till många (en sådan anslutning indikeras av en dubbelpil).

Det är viktigt att notera att länkarna kan vara villkorliga och ovillkorliga. Ovillkorlig kommunikation innebär användning av varje förekomst av objektet. Och endast vissa element är inblandade i det villkorade.