Компьютерное моделирование в медицине презентация. Презентация к уроку "компьютерное моделирование". Примеры графических информационных моделей

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Компьютерное моделирование физических процессов как средство формирования математических понятий

Актуальность Необходимыми становятся не сами знания, а знание о том, где и как их применять. Но еще важнее – знание о том, как информацию добывать, интегрировать или создавать.

Противоречия Социальный заказ Формальный подход Потенциальные возможности Реальная практика

Объект исследования: Процесс обучения математике в общеобразовательной школе.

Цель исследования: Разработать теоретически обоснованную методику для учебного курса, где реализуется компьютерное моделирование физических процессов как средство формирования математических понятий в курсе алгебры основной школы.

Гипотеза исследования: Компьютерное моделирование физических процессов как средство формирования математических понятий будет успешно реализовано, если будет: - разработана система взаимосвязанных математических понятий и физических процессов, где каждый физический процесс служит иллюстрацией конкретного математического понятия; - разработана методика создания компьютерных моделей физических процессов;

Задачи: Изучить теоретические основы формирования математических понятий в курсе алгебры основной школы посредством компьютерного моделирования физических процессов. Разработать методику создания компьютерных моделей физических процессов для формирования математических понятий. Составить комплекс задач с физическим содержанием, направленных на формирование математических понятий средством компьютерного моделирования.

В данном исследовании разобраны теоретические основы формирования математических понятий и компьютерного моделирования физических процессов: - раскрыты сущность и психолого-педагогические основы формирования математических понятий;

Определены понятие модели и моделирования, обосновано применение компьютерного моделирования физических процессов для формирования математических понятий;

Формирование понятий I этап- чувственное Восприятие объектов II этап – представление Об объекте III этап- Формирование абстр. понятия IV этап- Постепенное усвоение содержания и объема понятия V этап – применение понятия в решении учебно –позн. И практ. задач VI этап – классификация и систематизация понятий Моделирование Интуитивная модель Структурная и Динамическая Образная модель Стр. и дин. Образно-знаковая модель Стр. и дин. Знаковая модель Инф.-лог. Модель Компьютерная модель

Этапы решения задачи Формулировка проблемы Постановка задачи Построение модели Проверка Адекватности Модели. Решение задачи с использованием Построенной модели Моделирование Интуитивная модель Структурная и Динамическая Образная модель Стр. и дин. Образно-знаковая модель Стр. и дин. Знаковая модель Инф.-лог. Модель Компьютерная модель

Выводы: Математическое понятие является мысленной моделью объекта окружающей действительности; Моделирование – средство формирования математического понятия;

Компьютерное моделирование физических процессов выступает как один из действенных средств формирования математической компетентности, развития исследовательских и творческих способностей учащихся.

Методика решения задач с физическим содержанием с помощью компьютерного моделирования; Комплекс задач с физическим содержанием, направленных на формирование математических понятий.

Задача Камень брошен вертикально вверх со скоростью. Через какое время от начала движения он пройдет высоту h ?

Квадратичная функция Зависимость пути от времени при равноускоренном движении t, c Y, м h

Задачи с физическим содержанием - иллюстрации к абстрактным математическим понятиям, показывающие применение математических знаний для познания и исследования окружающей действительности.

Теоретический анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы; - Анкетирование и наблюдение; - Анализ образовательных программ, школьных учебников математики и физики; - Анализ и обобщение опыта; - Компьютерное моделирование.

Образовательная программа элективного курса «Решение задач с физическим содержанием с помощью компьютерного моделирования»

Проект «Использование имитационного моделирования свободного падения тел для исследования свойств квадратного уравнения».

Содержание курса Понятие модели. Виды модели. Компьютерная модель. Этапы компьютерного моделирования. Задачи с физическим содержанием. Решение задач с помощью математического моделирования. Динамическое моделирование физических процессов при решении задач. Лабораторный практикум по созданию моделей; - колебание отклоненного от положения равновесия груза на пружине (с учетом и без учета трения); - колебание математического маятника; - равномерное движение точки по окружности; - свободное падение тела; - движение тела под действием сил всемирного тяготения; - движения тела, брошенного под углом к горизонту; - вытекание воды из сосуда с отверстием в стенке вблизи дна;

Комплекс задач с физическим содержанием Задачи, направленные на формирование понятия «линейная функция»: Задачи на составление квадратных уравнений: Задачи на применение квадратичной функции

«Очень важно, чтобы изумительный мир природы, игры, красоты, музыки, фантазии, творчества, окружавший детей до школы, не закрылся перед ребенком классной дверью» В.А.Сухомлиский

В настоящее время моделирование составляет неотъемлимую часть
современной фундаментальной и прикладной науки, причем по важности оно
приближается к традиционным экспериментальным и теоретическим методам
научного познания.
Цель курса - расширить представления студентов о моделировании как методе
научного познания, о использовании компьютера как инструмента научноисследовательской деятельности.
Процесс моделирования требует проведения математических вычислений,
которые в подавляющем большинстве случаев являются весьма сложными. Для
разработки программ, позволяющих моделировать тот или иной процесс, от
обучающихся потребуется не только знание конкретных языков
программирования, но и владение методами вычислительной математики. При
изучении данного курса представляется целесообразным использовать пакеты
прикладных программ для математических и научных расчетов,
ориентированные на широкий круг пользователей.

Компьютерное моделирование, возникшее как одно из направлений
математического моделирования с развитием информационных компьютерных
технологий стало самостоятельной и важной областью применения
компьютеров. В настоящее время компьютерное моделирование в научных и
практических исследованиях является одним из основных методов познания.
Без компьютерного моделирования сейчас невозможно решение крупных
научных и экономических задач. Выработана технология исследования сложных
проблем, основанная на построении и анализе с помощью вычислительной
техники математической модели изучаемого объекта.
Такой метод исследования называется вычислительным
экспериментом. Вычислительный эксперимент применяется практически во
всех отраслях науки - в физике, химии, астрономии, биологии, экологии, даже в
таких сугубо гуманитарных науках как психология, лингвистика и филология,
кроме научных областей вычислительные эксперименты широко применяются в
экономике, в социологии, в промышленности, в управлении.

План вебинара:
1. Компьютерное моделирование как метод научного
познания
2. Классификация моделей
3. Основные понятия КМ
4. Этапы компьютерного моделирования

1. Компьютерное моделирование как метод научного познания
Курс Компьютерное моделирование - это новый и довольно сложный курс в
цикле информационных дисциплин. Постольку, поскольку курс КМ является
междисциплинарным курсом для его успешного освоения требуется наличие самых
разнообразных знаний: во-первых, знаний в выбранной предметной области - если
мы моделируем физические процессы, мы должны обладать определенным уровнем
знания законов физики, моделируя экологические процессы - биологических
законов, моделируя экономические процессы - знанием законов экономики, кроме
того, т.к. компьютерное моделирование использует практически весь аппарат
современной математики, предполагается знание основных математических
дисциплин - алгебры, матанализа, теории дифференциальных уравнений,
матстатистики, теории вероятности.
Для решения математических задач на компьютере необходимо владеть в
полном объеме численными методами решения нелинейных уравнений, систем
линейных уравнений, дифференциальных уравнений, уметь аппроксимировать и
интерполировать функции. И, конечно же, предполагается свободное владение
современными информационными технологиями, знание языков программирования
и владение навыками разработки прикладных программ.

Проведение вычислительного эксперимента имеет ряд преимуществ перед
так называемым натурным экспериментом:
- для ВЭ не требуется сложного лабораторного оборудования;
- существенное сокращение временных затрат на эксперимент;
- возможность свободного управления параметрами, произвольного их
изменения, вплоть до придания им нереальных, неправдоподобных
значений;
- возможность проведения вычислительного эксперимента там, где
натурный эксперимент невозможен из-за удаленности исследуемого
явления в пространстве (астрономия) либо из-за его значительной
растянутости во времени (биология), либо из-за возможности внесения
необратимых изменений в изучаемый процесс.

Также широко используется КМ в образовательных и учебных целях.
КМ - наиболее адекватный подход при изучении предметов
естественнонаучного цикла, изучение КМ открывает широкие возможности
для осознания связи информатики с математикой и другими науками естественными и социальными.
Учитель может использовать на уроке готовые компьютерные
модели для демонстрации изучаемого явления, будь это движение
астрономических объектов или движение атомов или модель молекулы или
рост микробов и т.д., также учитель может озадачить учеников разработкой
конкретных моделей, моделируя конкретное явление ученик не только освоит
конкретный учебный материал, но и приобретет умение ставить проблемы и
задачи, прогнозировать результаты исследования, проводить разумные оценки,
выделять главные и второстепенные факторы для построения моделей,
выбирать аналогии и математические формулировки, использовать компьютер
для решения задач, проводить анализ вычислительных экспериментов.
Таким образом, применение КМ в образовании позволяет сблизить
методологию учебной деятельности с методологией научно-исследовательской
работы, что должно быть интересно вам, как будущим педагогам.

2. Классификация моделей
В зависимости от средств построения различают следующие классы моделей:
- словесные или описательные модели их также в некоторой литературе называют
вербальными или текстовыми моделями (например, милицейский протокол с места
проишествия, стихотворение Лермонтова "Тиха украинская ночь");
- натурные модели (макет Солнечной системы, игрушечный кораблик);
- абстрактные или знаковые модели. Интересующие нас математические модели
явлений и компьютерные модели относятся как раз к этому классу.
Можно классифицировать модели по предметной области:
- физические модели,
- биологические,
- социологические,
- экономические и т.д.
Классификация модели по применяемому математическому аппарату:
- модели, основанные на применении обыкновенных дифференциальных уравнений;
- модели, основанные на применении уравнений в частных производных;
- вероятностные модели и т.д.

В зависимости от целей моделирования различают:
- Дескриптивные модели (описательные) описывают моделируемые объекты и
явления и как бы фиксируют сведения человека о них. Примером может служить
модель Солнечной системы, или модель движения кометы, в которой мы
моделируем траекторию ее полета, расстояние, на котором она пройдет от Земли
У нас нет никаких возможностей повлиять на движение кометы или движение
планет Солнечной системы;
- Оптимизационные модели служат для поиска наилучших решений при
соблюдении определенных условий и ограничений. В этом случае в модель
входит один или несколько параметров, доступных нашему влиянию, например,
известная задача коммивояжера, оптимизируя его маршрут, мы снижаем
стоимость перевозок. Часто приходится оптимизировать процесс по нескольким
параметрам сразу, причем цели могут быть весьма противоречивы, например,
головная боль любой хозяйки - как вкуснее, калорийнее и дешевле накормить
семью;
- Игровые модели (компьютерные игры);
- Обучающие модели (всевозможные тренажеры);
- Имитационные модели (модели, в которых сделана попытка более или менее
полного и достоверного воспроизведения некоторого реального процесса,
например, моделирование движения молекул в газе, поведение колонии
микробов и т.д.).

Существует также классификация моделей в
зависимости от их изменения во времени. Различают:
-Статические модели - неизменные во времени;
- Динамические модели - состояние которых меняется
со временем.

3. Основные понятия КМ
Модель - искусственно созданный объект, который воспроизводит в определенном
виде реальный объект - оригинал.
Компьютерная модель - представление информации о моделируемой системе
средствами компьютера.
Система - совокупность взаимосвязанных элементов, обладающих свойствами,
отличными от свойств отдельных элементов.
Элемент - это объект, обладающий свойствами, важными для целей моделирования.
В компьютерной модели свойства элемента представляются величинами характеристиками элемента.
Связь между элементами описывается с помощью величин и алгоритмов, в частности
вычислительных формул.

Состояние системы представляется в компьютерной модели набором
характеристик элементов и связей между элементами.
Структура данных, описывающих состояние, не зависит от конкретного
состояния и не меняется при смене состояний, меняется только значение
характеристик.
Если состояния системы функционально зависят от некоторого
параметра, то процессом называют набор состояний, соответствующий
упорядоченному изменению параметра.
Параметры в системе могут меняться как непрерывно, так и дискретно.
В компьютерной модели изменение параметра всегда дискретно. Непрерывные
процессы можно моделировать на компьютере, выбирая дискретную серию
значений параметра так, чтобы последовательные состояния мало чем
отличались друг от друга, или, другими словами, минимизируя шаг по времени.

Статистические модели - модели, в которых
предоставлена информация об одном состоянии системы.
Динамические модели - модели, в которых предоставлена
информация о состояниях системы и процессах смены
состояний. Оптимизационные, имитационные и
вероятностные модели являются динамическими моделями.
В оптимизационных и имитационных моделях
последовательность смены состояний соответствует
изменению моделируемой системы во времени. В
вероятностных моделях смена состояний определяется
случайными величинами.

4. Этапы компьютерного моделирования
Моделирование начинается с объекта изучения. На 1 этапе формируются законы,
управляющие исследованием, происходит отделение информации от реального
объекта, формируется существенная информация, отбрасывается несущественная,
происходит первый шаг абстракции. Преобразование информации определяется
решаемой задачей. Информация, существенная для одной задачи, может оказаться
несущественной для другой. Потеря существенной информации приводит к
неверному решению или не позволяет вообще получить решение. Учет
несущественной информации вызывает излишние сложности, а иногда создает
непреодолимые препятствия на пути к решению. Переход от реального объекта к
информации о нем осмыслен только тогда, когда поставлена задача. В тоже время
постановка задачи уточняется по мере изучения объекта. Т.о. на 1 этапе параллельно
идут процессы целенаправленного изучения объекта и уточнения задачи. Также на
этом этапе информация об объекте подготавливается к обработке на компьютере.

Строится так называемая формальная модель явления, которая содержит:
- Набор постоянных величин, констант, которые характеризуют моделируемый
объект в целом и его составные части; называемых статистическим или
постоянными параметрами модели;
- Набор переменных величин, меняя значение которых можно управлять
поведением модели, называемых динамическим или управляющими
параметрами;
- Формулы и алгоритмы, связывающие величины в каждом из состояний
моделируемого объекта;
- Формулы и алгоритмы, описывающие процесс смены состояний моделируемого
объекта.

На 2 этапе формальная модель реализуется на компьютере, выбираются
подходящие программные средства для этого, строиться алгоритм решения
проблемы, пишется программа, реализующая этот алгоритм, затем написанная
программа отлаживается и тестируется на специально подготовленных тестовых
моделях.
Тестирование - это процесс исполнения программы с целью выявления
ошибок. Подбор тестовой модели - это своего рода искусство, хотя для этого
разработаны и успешно применяются некоторые основные принципы
тестирования.
Тестирование - это процесс деструктивный, поэтому считается, что тест удачный,
если обнаружена ошибка. Проверить компьютерную модель на соответствие
оригиналу, проверить насколько хорошо или плохо отражает модель основные
свойства объекта, часто удается с помощью простых модельных примеров, когда
результат моделирования известен заранее.

На 3 этапе, работая с компьютерной моделью мы осуществляем непосредственно
вычислительный эксперимент. Исследуем, как поведет себя наша модель в том
или ином случае, при тех или иных наборах динамических параметров, пытаемся
прогнозировать или оптимизировать что-либо в зависимости от поставленной
задачи.
Результатом компьютерного эксперимента будет являться информационная
модель явления, в виде графиков, зависимостей одних параметров от других,
диаграмм, таблиц, демонстрации явления в реальном или виртуальном времени
и т.п.

Информационное моделирование на современном этапе развития
информатики невозможно без привлечения технических средств, прежде всего
компьютеров и средств телекоммуникаций, без использования программ и
алгоритмов, а также обеспечения условий применения указанных средств на
конкретном рабочем месте, т.е. достижений науки под названием эргономика.
Эргономика – это наука, изучающая взаимодействие человека и машины
в конкретных условиях производственной деятельности с целью
рационализации производства.
Требования эргономики состоят:
в оптимальном распределении функций в системе «человек–машина»;
рациональной организации рабочего места;
соответствии технических средств психофизиологическим, биомеханическим и
антропологическим требованиям;
создании оптимальных для жизнедеятельности и работоспособности человека
показателей производственной среды;
обязательном соблюдении санитарно-гигиенических требований
к условиям труда.

В.В. Васильев, Л.А. Симак, А.М. Рыбникова. Математическое и
компьютерное моделирование процессов и систем в среде
MATLAB/SIMULINK. Учебное пособие для студентов и аспирантов. 2008 год.
91 стр.
Компьютерное моделирование физических задач в
Microsoft Visual Basic. Учебник Author: Алексеев Д.В.
СОЛОН-ПРЕСС, 2009 г
Автор: Орлова И.В., Половников В.А.
Издательство: Вузовский учебник
Год: 2008

Анфилатов, В. С. Системный анализ в управлении [Текст]: учеб.пособие / В. С.
Анфилатов, А. А. Емельянов, А. А. Кукушкин; под ред. А. А. Емельянова. – М.:
Финансы и статистика, 2002. – 368 с.
Веников, В.А.. Теория подобия и моделирования [Текст] / В. А. Веников, Г. В.
Веников.- М.: Высш.шк., 1984. – 439 с.
Евсюков, В. Н. Анализ автоматических систем [Текст]: учебно-методическое
пособие для выполнения практических заданий / В. Н. Евсюков, А. М.
Черноусова. – 2-е изд., исп. – Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - 179 с.
Зарубин, В. С. Математическое моделирование в технике [Текст]: учеб. для вузов /
Под ред. В. С.Зарубина, А. П. Крищенко. - М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2001. –
496 с.
Колесов, Ю. Б. Моделирование систем. Динамические и гибридные системы [Текст]:
уч. пособие / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 224 с.
Колесов, Ю.Б. Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход [Текст] :
Уч. пособие / Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 192 с.
Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования [Текст]: учеб.для
вузов / И. П. Норенков. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. – 360 с.
Скурихин, В.И. Математическое моделирование [Текст] / В. И. Скурихин, В. В.
Шифрин, В. В. Дубровский. - К.: Техника, 1983. – 270 с.
Черноусова, А. М. Программное обеспечение автоматизированных систем
проектирования и управления: учебное пособие [Текст] / А. М. Черноусова, В.
Н. Шерстобитова. - Оренбург: ОГУ, 2006. - 301 с.

Слайд 3

Слайд 5

Спец. программы

«Начала ЭЛЕКТРОНИКИ» –это программа, представляющая собой электронный конструктор, позволяющий детально показать на экране монитора процесс сборки различных электрических схем. «Electronics Workbench» –один из самых известных пакетов схематического моделирования цифровых, аналоговых и аналогово-цифровых электронных схем высокой сложности.

Слайд 6

В настоящее время компьютерное моделирование в научных и практических исследованиях является одним из основных методов познания. Без компьютерного моделирования сейчас невозможно решение крупных научных и экономических задач.

Слайд 7

Вычислительный эксперимент - это эксперимент над моделью объекта на ЭВМ, который состоит в том, что по одним параметрам модели вычисляются другие её параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах явления, описываемого математической моделью. Вычислительный эксперимент применяется в: Физике, химии, астрономии, биологии, экологии Психологии, лингвистике, филологии Экономике, социологии, промышленности

Слайд 8

Преимущества проведения вычислительного эксперимента

Не требуется сложного лабораторного оборудования Существенно сокращаются временные затраты на эксперимент Возможность свободного управления параметрами, произвольного их изменения, вплоть до придания им нереальных, неправдоподобных значений Возможность проведения вычислительного эксперимента там, где натурный эксперимент невозможен

Слайд 9

В роли моделей могут выступать самые разнообразные объекты: изображения, схемы, карты, графики, компьютерные программы, математические формулы и т.д. Моделирование – процесс замещения реального объекта с помощью объекта-модели с целью изучения реального объекта или передачи информации о свойствах реального объекта. Замещаемый объект называется оригиналом, замещающий - моделью.

Слайд 10

Цели и задачи курса «Компьютерное моделирование»

В результате освоения учебной дисциплины студент должен уметь: работать с пакетами прикладных программ профессиональной направленности; пользоваться справочной, нормативно-технической документацией совместно с возможностями программ для компьютерного моделирования при исследовании характеристик радиоэлектронных устройств и их составных частей; графически представлять и анализировать диаграммы характеристик радиоэлектронных устройств и их составных частей; применять средства вычислительной техники для расчета элементов конструкций и диаграмм характеристик радиоэлектронных устройств и их составных частей; анализировать электрические схемы электронных приборов и устройств. выбирать измерительные приборы и оборудование для проведения испытаний электронных приборов и устройств, настраивать и регулировать электронные приборы и устройства, проводить испытания электронных приборов и устройств используя виртуальные лаборатории.

Слайд 11

В результате освоения учебной дисциплины студент должен знать:

математические методы расчёта различных радиоэлектронных устройств и режимов их работы; возможности и особенности программ «Начала электроники» и «ElectronicsWorkbench»; физические процессы при работе радиоэлектронных устройств; особенности конструкций и принцип работы различных радиоэлектронных устройств, разновидности радиоэлектронных устройств; методику расчета элементов конструкций и диаграмм характеристик составных частей радиоэлектронных устройств.

Слайд 12

Моделирование как метод познания

Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей 17.11.2017

Слайд 13

Модель – это некий новый объект, который отражает некоторые существенные свойства изучаемого явления или процесса

Слайд 14

Модель (фр.сл. мodele, ит. сл. modelo, лат. сл. modelus) – мера, образец

Слайд 15

Один и тот же объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью

Слайд 16

Человек: Кукла Манекен Скелет Скульптура Реальный объект - оригинал Модели

Слайд 17

Свойства объекта, которые должна отражать модель, определяются поставленной целью его изучения.

Слайд 18

Классификация моделей по способу представления:

Слайд 19

Материальные модели –

Воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме Пример: Глобус (модель земного шара) - география

Слайд 20

Информационные модели –

Представляют объекты и процессы в форме схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т.д. Пример: Рисунок цветка – ботаника, формула - математика

Слайд 21

Слайд 22

Классификация моделей по области использования:

Учебные модели; Опытные модели; Научно-технические модели; Игровые модели; Имитационные модели.

Слайд 23

Классификация моделей с учетом фактора времени:

Статические; Динамические. Если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель называется динамической, в противном случае статической. Примеры: динамические: заводные игрушки; статические: глобус; мягкие игрушки; учебники.

Слайд 24

Классификация моделей по области использования: Биологические; Исторические; Физические; И др.

Слайд 25

Моделирование

Слайд 26

Моделирование как метод познания То, на что обращено внимание человека (предмет, явление, процесс, отношение), с целью изучения, называется объектом. Для изучения объекта, решения задачи необходимо построение модели заданного объекта. Модельсоздается человеком в процессе познания окружающего мира и отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. Моделирование – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Любая модель не является абсолютной копией своего оригинала, она лишь отражает некоторые его качества и свойства. Свойства модели зависят от цели моделирования. Модели одного и того же объекта будут разными, если они создаются для разных целей. Примеры: таблица Менделеева, модель строения атома, модель кристаллической решетки, модель скелета, муляжи, модели технических устройств и т.д. Далее Назад

Слайд 27

Классификация моделей Материальные модели– это материальные копии объектов моделирования. Примеры: глобус, кукла, робот, макеты зданий, муляжи. Далее Назад Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым классифицируются модели: цель использования (учебные модели, опытные, имитационные, игровые, научно-технические); область знаний (биологические, экономические, социологические, и т.д.) Способ (форма) представления Фактор времени По учебнику информатики Н.Угриновича для 9 класса

Слайд 28

Информационные модели Далее Назад Рассмотрим информационные модели с позиции способов представления информации: мысленные мысленное представление об объекте (алфавит кодирования – система понятий, носитель – нервная система человека, мозг); вербальные представление модели средствами естественного разговорного языка (форма представления – устное или письменное сообщение Примеры: инструкции, литературные произведения); образные выражение свойств оригинала с помощью образов (рисунки, кинофильмы, геометрические модели) Образно-знаковые Знаковые Образно-знаковые Структурные модели Чертежи Планы Карты Графики Табличные Сетевые В виде графов Другие Математические Логические Программные тексты Другие

Слайд 29

Виды и типы моделей Далее Назад Виды и типы моделей Натурные Информационные Технические: Автомобиля, самолета и пр. Глобус, манекен, муляж, макет здания и др. Вербальные Графические Табличные Математические Описание объекта моделирования на естественном языке Таблицы типа объект-свойство, объект – объект. Двоичные матрицы Карты, схемы, чертежи, графики Количественные характеристики и связь между ними Общие свойства моделей Объекты моделирования: - материальные объекты; - явления природы; - процессы Ограниченность модели: - отражает лишь часть свойств объекта моделирования Неоднозначность модели: - Разные модели одного объекта, созданные для разных целей Назначение модели: - ограниченная замена реального объекта; - использование модели для прогнозирования поведения реального объекта По учебнику информатики И.Семакина для 9 класса

Слайд 30

Формализация Далее Назад Что такое формализация? В этом слове заключается суть информационного моделирования. Информационная модель описывает объект моделирования в форме каких-либо знаков: букв, цифр, картографических элементов, математических или химических формул и т.д. Самой формализованной наукой является математика. Формализация– процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков. Формализация– есть результат перехода от реальных свойств объекта моделирования к их формальному обозначению в определенной знаковой системе.

Слайд 31

Компьютерные модели Далее Назад По учебнику информатики И.Семакина для 9 класса Компьютерные модели (информационные модели, реализованные на компьютере) Численные методы: Арифметические способы решения любой мат. задачи Компьютерная математическая модель Вычислительный эксперимент: Расчет состояния объекта моделирования по математической модели Наглядное представление результатов: Использование компьютерной графики и мультимедиа для представления результатов расчетов Управление в реальном времени: Быстрые компьютерные модели, работающие со скоростью физического управляемого процесса Компьютерная имитационная модель Имитация состояния реальной системы со стохастическим (случайным) поведением ее элементов Системы массового обслуживания Транспортные системы

Слайд 32

Классификация информационных моделей

Слайд 33

Классификация информационных моделей:

Слайд 34

В табличной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих строках (или столбцах) таблицы

Слайд 35

Таблица типа «Объект-свойство»

В одной строке содержится информация об одном объекте или событии

Слайд 36

Таблица типа «Объект-объект»

Отражают связи между объектами

Слайд 37

Таблица типа «Двойная матрица»

Отражает качественный характер связи между объектами

Слайд 38

Табличные информационные модели

Статическая Цена отдельных устройств компьютера (1997г)

Слайд 39

Динамическая Изменение цены компьютера

Слайд 40

Граф – это средство наглядного представления состава и структуры схемы

Слайд 41

Иерархическая модель – система, элементы которой находятся друг с другом в отношении вложенности или подчиненности.Иерархическая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «один ко многим»

Слайд 42

Иерархические информационные модели

Статическая Классификация компьютеров Карманные Настольные Компьютеры Супер-компьютеры Рабочие станции Персональные компьютеры Портативные

Слайд 43

Динамическая Генеалогическое дерево Рюриковичей (X-XI века) Изяслав Всеволод Святослав Ярослав Мудрый Борис Глеб Святослав Ярополк Владимир

Слайд 44

Сетевая модель – граф, в котором вершины связаны между собой по принципу «многие ко многим»

Слайд 45

Сетевыеинформационные модели

Слайд 46

Семантическая модель – граф, в основе которого лежит то, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов (понятий) и связей (отношений) между ними.

Слайд 47

«Однажды в студеную зимнюю пору я из лесу вышел.»

Однажды из лесу вышел Я зимнюю в студеную в пору Что сделал? Кто? Откуда? Когда? В какую?

Слайд 48

Графические модели

Слайд 49

Цель моделирования: создание меню простых элементов для конструирования из них различных объектов Инструмент моделирования: Paint Ход работы: 1. Создать меню простых элементов, максимально учитывая форму и размер. 2. Создать из простых элементов объект. 3. Результат сохранить в своей папке. Построение графических моделей Элементы меню Объект: Мозаика Элементы меню Объект: геометри- ческий орнамент Элементы меню Элементы меню Элементы меню: Объект: топографиче- ская карта Объект: электрическая схема Элементы меню: Объект: интерьер Элементы меню: Объект: растительный орнамент Элементы меню: Объект: конструкция из блоков Объект конструкция из кирпичиков Далее Назад

Слайд 50

Геометрические модели Далее Назад Выполнить ленточный геометрический орнамент. Используемые элементы: Линии: сплошные и прерывистые: прямые, ломаные, волнистые Геометрические фигуры: квадрат ромб треугольник круг полукруг овал полуовал и другие простейшие фигуры Компьютерный вариант: графический редактор PAINT. Примеры ожидаемого результата:

Слайд 51

Моделирование в электронных таблицах

Слайд 52

Многие объекты и процессы можно описать математическими формулами, связывающими их параметры. Эти формулы и есть математическая модель оригинала. По ним можно сделать численные расчеты с различными значениями параметров и получить количественные характеристики модели. Расчеты, в свою очередь, позволяют сделать выводы и обобщить их. Табличный процессор предоставляет инструмент по расчету количественных характеристик исследуемого объекта или процесса, берет на себя всю трудоемкую работу по вычислениям. В этой теме выделены четыре основных этапа моделирования: постановка задачи, разработка модели, компьютерный эксперимент, анализ результатов моделирования.

Слайд 53

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИТУАЦИЙ ЗАДАЧА Расчет количества рулонов обоев для оклейки помещения I этап. Постановка задачи Описание задачи В магазине продаются обои. Наименования, длина и ширина рулона известны. Провести исследование, которое позволит автоматически определить необходимое количество рулонов для оклейки любой комнаты. Размеры комнаты задаются высотой (h),длиной (а) и шириной (b).При этом учесть, что 15% площади стен комнаты занимают окна и двери, а при раскрое 10% площади рулона уходит на обрезки. Цель моделирования Установить связь между геометрическими размерами конкретной комнаты и выбранного образца обоев. Анализ объекта Объект моделирования - система, состоящая из двух более простых объектов: комнаты и обоев. Каждый из входящих в систему объектов имеет свои параметры. Связь между объектами системы определяется при установлении количества рулонов для оклейки комнаты.

Слайд 54

II этап. Разработка модели Информационная модель

Слайд 55

Математическая модель При расчете фактической площади рулона, которая пойдет на оклейку помещения, надо отбросить 10% реальной площади на обрезки. Формула расчета имеет вид: Sp=0,9*l*d, где l - длина рулона, d - ширина рулона, * - знак умножения. При расчете фактической площади стен учитывается неоклееваемая площадь окон и дверей (15%) Sком=0,85*2*(а+b)*h Количество рулонов, необходимых для оклейки комнаты, вычис­ляется по формуле,где добавлен один запасной рулон.

Слайд 56

Компьютерная модель Для моделирования выберем среду электронной таблицы. В этой среде информационная и математическая модели объединяются в таблицу, которая содержит три области: исходные данные - управляемые параметры (неуправляемые параметры учтены в формулах расчета); промежуточные расчеты; результаты.

Слайд 57

Задание Заполните по образцу расчетную таблицу. Введите формулы в расчетные ячейки.

Слайд 58

III этап. Компьютерный эксперимент План моделирования Провести тестовый расчет компьютерной модели по данным, приведенным в таблице. Провести расчет количества рулонов для помещений вашей квартиры. Изменить данные некоторых образцов обоев и проследить за перерасчетом результатов. Добавить строки с образцами и дополнить модель расчетом по новым образцам. Результаты эксперимента оформить в виде отчета в текстовом редакторе. Технология моделирования 1. Ввести в таблицу тестовые данные и сравнить результаты тестового расчета с результатами, приведенными в таблице. 2. Поочередно ввести размеры комнат вашей квартиры и результаты расчетов скопировать в текстовый редактор. 3. Составить отчет. IV этап. Анализ результатов моделирования По данным таблицы можно определить количество рулонов каждого образца обоев для любой комнаты.

Слайд 59

Моделирование теста Голланда в электронной таблице

Посмотреть все слайды

Включить эффекты

1 из 22

Отключить эффекты

Смотреть похожие

Код для вставки

ВКонтакте

Одноклассники

Телеграм

Рецензии

Добавить свою рецензию

Зарегистрируйтесь , чтобы добавить рецензию.

Аннотация к презентации

Презентация на тему "Компьютерные модели" подготовлена для усвоения видов моделей: предметных и информационных. Презентация помогает в усвоении образных и знаковых моделях, процесса формализации и визуализации моделей, необходимость и способы построения моделей.

1. Формы представления моделей
2. Предметные модели
3. Образные модели
4. Знаковые модели
5. Визуализация формальных моделей
6. Формализация
7. Примеры и необходимость моделей
8. Пути построения моделей

Формат

pptx (powerpoint)

Количество слайдов

Галдин В. А.

Аудитория

Слова

Конспект

Присутствует

Предназначение

• Для проведения урока учителем

Слайд 1

МБОУ ЛСОШ №3 п. Локоть Брасовского р-на.

Учитель: Галдин Василий Алексеевич.

Слайд 2

Модель:

Слайд 3

Формы представления моделей

• предметные (материальные)
• информационные

Слайд 4

Предметные модели

• воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектовв материальном мире (например, глобус, муляжи, модели кристаллических решеток, зданий).

Информационные модели.

• представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Слайд 5

Слайд 6

Образные модели:

• рисунки, фотографии и т. д. представляют зрительные образы и фиксируются на каком – то носителе.

Слайд 7

Знаковые модели

• строятся с использованием различных языков (знаковых систем), например, закон Ньютона, таблица Менделеева, карты, графики, диаграммы.

Слайд 8

Визуализация формальных моделей:

• использование различных форм для наглядности (блок – схемы, графы, пространственные чертежи, модели электрических цепей или логических устройств, графики, диаграммы…)
• анимация: динамика, изменение, взаимосвязь между величинами.

Слайд 9

Формализация:

• процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков.

1. физические информационные модели (закон Ома, электрическая цепь),
2. математические модели (алгебра, геометрия, тригонометрия),
3. астрономические модели (модель Птолемея и Коперника),
4. формальные логические модели (полусумматор, триггер) и т. д.

Слайд 10

Примеры и необходимость моделей:

1. наглядная форма изображения (глобус),
2. важная роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин, механизмов, зданий или электрических цепей (самолет, автомобиль),
3. применение моделей в теоретической науке – теории, законы, гипотезы (модель атома, Земли, солнечной системы),
4. применение в художественном творчестве (живопись, скульптура, театральные постановки).

Слайд 11

Пути построения моделей:

1. текстовые редакторы,
2. графические редакторы,
3. презентации,
4. Macromedia Flash,
5. построение модели с помощью одного из приложений: электронных таблиц, СУБД.
6. построение алгоритма решения задачи и его кодировка на одном из языков программирования (Visual Basic, Паскаль, Basic и т. д.)

Слайд 12

Геоинформационные модели

• Планета Земля 4.2

Слайд 13

Задание №1:

Используя программу Graphics построить графики функций:

а) y=cos(x),
б) y=2cos(x),
в) y=cos(x-2),
г) y=cos(x) – 3

• Сохранить как рисунок в формате bmp
• Вставить рисунок в Wordи подписать названия функций

Слайд 14

Слайд 15

• y=cos(x)
• y=2cos(x)
• y=cos(x-2)
• y=cos(x)-3

Слайд 16

Задание №2:

Используя программу Table найти молярную массу веществ (записать данные в тетрадь): а) H2O

б) HNO3
в) HSO4
г) HCl

• Найти и сохранить информацию о химическом элементе: водород и кислород
• Данные поместить в Word

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Задание №3:

Слайд 20

Слайд 21

Модель:

• объект, который отражает существенные признаки изучаемого объекта, процесса или явления.

1. Образные модели
2. Знаковые модели

Слайд 22

Домашнее задание:

1. п. 2.1 – 2.4, стр. 80 -86
2. записи в тетради.

Посмотреть все слайды

Конспект

МБОУ ЛСОШ №3 п. Локоть

Брасовского р-на

Цели и задачи:

Общеобразовательные

Развивающие

Воспитывающие

расширение кругозора,

Оборудование:

Ход урока

Организационный момент

Актуализация знаний

Какие у нас цели и задачи?

Теоретический материал урока

� � �

� � �

� � �

� � �

� � �

Формализация:

� � �

театральные постановки).

Пути построения моделей:

текстовые редакторы,

графические редакторы,

презентации,

Macromedia Flash,

Сообщение: 1 ученик

1) Геоинформационные модели

(Сообщение – см. приложение)

Сообщение: 2 ученик

(Сообщение – см. приложение)

Сообщение: 3 ученик

Естественно-научные модели

(Сообщение – см. приложение)

Задание №1:

а) y=cos(x),

б) y=2cos(x),

в) y=cos(x-2),

Задание №2:

Данные поместить в Word.

Задание №3:

Математическая модель:

Астрономическая модель:

Физическая модель:

Подведение итогов урока

Опрос : 1) Определение модели,

2) Виды моделей,

6) Необходимость моделей,

Выставление оценок: …

Домашнее задание

п. 2.1 – 2.4, стр. 80 -86

записи в тетради.

�PAGE � �PAGE �2�

МБОУ ЛСОШ №3 п. Локоть

Брасовского р-на

Учитель: Галдин Василий Алексеевич

Тема урока: «Компьютерные модели»

Цели и задачи:

Общеобразовательные

учащиеся должны освоить основные базовые понятия информатики: модель, определение модели,

усвоить виды моделей: предметные и информационные,

усвоить образные и знаковые модели, процесс формализации и визуализации моделей,

необходимость и способы построения моделей с использованием компьютера,

Развивающие

формировать целостное восприятие окружающего мира,

развивать информационное видение явлений и процессов окружающего мира при создании и использовании моделей,

показать применение моделей в смежных науках и областях: математика, физика, химия, география и т. д.

Воспитывающие

формирование познавательного интереса учащихся,

расширение кругозора,

формирование креативного мышления при описании окружающего мира различными субъектами информационно – коммуникативной среды.

Оборудование:

компьютерный класс, экран, проектор, презентация, раздаточный материал, глобальная компьютерная сеть Интернет.

Ход урока

Организационный момент

Актуализация знаний

Тема нашего урока – компьютерные модели, давайте вспомним, на каких уроках вы встречались с понятием «модель».

Приведите примеры и поясните приведенные «модели».

Что же мы должны рассмотреть сегодня?

Какие у нас цели и задачи?

Теоретический материал урока

Модель - объект, который отражает существенные признаки изучаемого объекта, процесса или явления.

Формы представления моделей: предметные и информационные.

Предметные модели: воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальном мире (например, глобус, муляжи, модели кристаллических решеток, зданий).

� � �

Информационные модели: представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

� � �

Образные модели: рисунки, фотографии и т. д. представляют зрительные образы и фиксируются на каком – то носителе.

� � �

Знаковые модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем), например, закон Ньютона, таблица Менделеева, карты, графики, диаграммы.

Визуализация формальных моделей:

использование различных форм для наглядности (блок – схемы, графы, пространственные чертежи, модели электрических цепей или логических устройств, графики, диаграммы…)

� � �

анимация: динамика, изменение, взаимосвязь между величинами.

� � �

Формализация:

процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков.

физические информационные модели (закон Ома, электрическая цепь),

математические модели (алгебра, геометрия, тригонометрия),

астрономические модели (модель Птолемея и Коперника),

формальные логические модели (полусумматор, триггер) и т. д.

� � �

Примеры и необходимость моделей:

наглядная форма изображения (глобус),

важная роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин, механизмов, зданий или электрических цепей (самолет, автомобиль),

применение моделей в теоретической науке – теории, законы, гипотезы (модель атома, Земли, солнечной системы),

применение в художественном творчестве (живопись, скульптура,

театральные постановки).

Пути построения моделей:

текстовые редакторы,

графические редакторы,

презентации,

Macromedia Flash,

построение модели с помощью одного из приложений: электронных таблиц, СУБД.

построение алгоритма решения задачи и его кодировка на одном из языков программирования (Visual Basic, Паскаль, Basic и т. д.)

Закрепление изученного материала

Сообщение: 1 ученик

1) Геоинформационные модели (например, Планета Земля 4.2)

(Сообщение – см. приложение)

Сообщение: 2 ученик

2) Программа Graphics (рассмотреть примеры построения графиков функций)

(Сообщение – см. приложение)

Сообщение: 3 ученик

Естественно-научные модели

Периодическая система элементов Д.И.Менделеева

(Сообщение – см. приложение)

3) Выполнение самостоятельных заданий:

Задание №1:

Используя программу Graphics построить графики функций:

а) y=cos(x),

б) y=2cos(x),

в) y=cos(x-2),

Вставить рисунок в Word и подписать названия функций.

Задание №2:

Используя программу Table найти молярную массу веществ (записать данные в тетрадь): а) H2O, б) HNO3, в) HSO4, г) HCl.

Данные поместить в Word.

Задание №3:

Рассмотреть интерактивные модели в сети Интернет :

Математическая модель:

Астрономическая модель:

Физическая модель:

Подведение итогов урока

Опрос : 1) Определение модели,

2) Виды моделей,

3) Примеры материальных и информационных моделей,

4) Образные и знаковые модели, примеры,

5) Визуализация и формализация моделей,

6) Необходимость моделей,

7) Способы построения моделей,

8) Примеры моделей, рассмотренных на уроке,

9) Модели в смежных областях и науках.

Выставление оценок: …

Домашнее задание

п. 2.1 – 2.4, стр. 80 -86

записи в тетради.

�PAGE � �PAGE �2�

Скачать конспект

Cлайд 1

Компьютерное информационное моделирование. Выполнила: ученица 10класса МОУ СОШ №14 Чекундинского сельского поселения. Журавлева Лариса.

Cлайд 2

Что такое модель. Модель – это объект-заменитель, который в определенных условиях может заменять объект-оригинал. Модель воспроизводит некоторые интересующие нас свойства и характеристики оригинала.

Cлайд 3

Cлайд 4

Что может быть объектом информационного моделирования. Объектом информационного моделирования может быть все, что угодно: отдельные предметы (дерево, стол); физические, химические, биологические процессы (течение воды в трубе, получение серной кислоты и т. д.) метеорологические процессы (гроза, смерч).

Cлайд 5

Чем занимается информатика. Информатика занимается общими методами и средствами создания и использования информационных моделей.

Cлайд 6

Этапы разработки. Этапы разработки компьютерной информационной модели. Объект моделирования (реальная система) Системный анализ Теоретическая информационная модель. Разработка компьютерной модели Компьютерная информационная модель

Cлайд 7

Построение информационной модели. Построение компьютерной информационной модели начинается с системного анализа объекта моделирования. Результатом является теоретическая информационная модель.

Cлайд 8

Вопросы и задания 1. Что такое модель? 2. Что такое информационная модель? 3. Почему многие научные знания можно отнести к информационным моделям? 4. Какова роль информатики в информационном моделирование? 5. Какие бывают модели? 6. Что может быть объектом информационного моделирования? 7. Чем занимается информатика?

Cлайд 9

Коротко о главном Модель – это объект-заменитель реального объекта. Модели бывают материальными и информационными. Свойства модели определяются целью, ради которой она создается. Информационная модель отражает знания человека об объекте моделирования. Модель, реализованная на ЭВМ, называется компьютерной информационной моделью. Разработка компьютерной модели производится с помощью специального программного обеспечения или через программирование на языках высокого уровня.