Применение компьютерного моделирования в процессе обучения презентация. Презентация к уроку "компьютерное моделирование"

Описание задачи l. Задача формулируется на обычном языке; Если завтра утром группа выйдет из туристического лагеря в 10 часов утра, ребята успеют на 12 -часовую электричку? l. Определяется объект моделирования; l. Представляется конечный результат. l. По характеру постановки задачи можно разделить на две основные группы: l «Что будет, если? » (исследовать изменение характеристик объекта при воздействии на него) Как изменится скорость автомобиля через 6 сек, если он движется прямолинейно и равноускоренно с начальной скоростью 3 м/с и ускорением 0, 5 м/с2? l «Как сделать, чтобы? » (какое произвести воздействие, чтобы параметры объекта удовлетворяли заданному условию?) Какого объёма должен быть воздушный шар, наполненный газом гелием, чтобы он мог подняться с грузом 100 кг?

Определение целей моделирования l l Цели определяются в соответствии с поставленной задачей; Поставленные цели оказывают направляющее влияние на весь процесс моделирования.

Например, рассмотрим модель самолета: для кассира по продажам авиабилетов существенными признаками будут расположение рядов кресел, количество кресел в ряду, стоимость билета для каждого места, наличие свободных мест; для авиадиспетчера существенные признаки – скорость и высота самолета, направление и вид движения, взаиморасположение с другими самолетами, находящимися в контролируемом районе; для технолога цеха, где происходит сборка самолета существенные признаки – наименование и количество деталей, порядок и способ их соединения, необходимое оборудование для обеспечения заданной надежности соединений, и прочее.

Анализ объекта Чётко выделяются моделируемый объект и его основные свойства. Результат анализа объекта появляется в процессе выявления его составляющих (элементарных объектов) и определения связей между ними.

Хорошо поставленная задача: описаны все связи между исходными данными и результатом известны все исходные данные решение существует задача имеет единственное решение Примеры плохо поставленных задач: Винни Пух и Пятачок построили ловушку для слонопотама. Удастся ли его поймать? Малыш и Карлсон решили по–братски разделить два орешка – большой и маленький. Как это сделать? Найти максимальное значение функции y = x 2 (нет решений). Найти функцию, которая проходит через точки (0, 1) и (1, 0) (неединственное решение).

Разработка информационной модели l l Выделяются объекты моделирования и дается их развернутое содержательное описание (природа объектов, их зависимости, связи, свойства, характеристики); Учитываются только существенные свойства в зависимости от выбранной цели;

Задача «Движение автомобиля» Что моделируется? - Процесс движения объекта «автомобиль» Вид движения - Равноускоренное Что известно о движении? - Начальная скорость (v 0), ускорение (а), максимальная развиваемая автомобилем скорость (vmax) Что надо найти? - Скорость (vj) в заданные моменты времени (ti) Как задаются моменты времени? - От нуля через равные интервалы (t 2 -t 1) Это ограничивает расчеты? - vi

l l В результате выстраивается описательная информационная модель, т. е. вербальная; Формализация модели. Переход от описательной модели к конкретному математическому наполнению. Указывается перечень параметров, которые влияют на поведение объекта – исходные данные, и которые желательно получить – результат. Формализуются зависимости между выделенными параметрами, накладываются ограничения на их допустимые значения. Результат – математическая модель.

Движение автомобиля. Информационная модель Объект моделирования Параметры Название Процесс движения автомобиля vo - начальная скорость; t - интервал изменения времени; а - ускорение; vmax- максимально развиваемая автомобилем скорость ti - время движения; vi - значения скорости Значения Исходные данные Расчетные данные Результаты

Разработка компьютерной модели l l Формализованная модель преобразуется в компьютерную с помощью множества программных комплексов и сред (графические среды, текстовые редакторы, среды программирования, электронные таблицы и пр.); От выбора программной среды зависит алгоритм построения компьютерной модели и форма его представления.

III этап. Компьютерный эксперимент l l План моделирования – должен чётко отражать последовательность работы с моделью Технология моделирования

План моделирования (последовательность работы с моделью) l l Так как модель может содержать ошибки, то первым пунктом в плане моделирования всегда разработка теста, а затем – тестирование модели. В программировании это трансляция и отладка программы; Можно использовать тестовый набор исходных данных, для которых конечный результат заранее известен;

Тестирование - это проверка модели на простых исходных данных с известным результатом. Примеры: устройство для сложения многозначных чисел – проверка на однозначных числах модель движения корабля – если руль стоит ровно, курс не должен меняться; если руль повернуть влево, корабль должен идти вправо модель накопления денег в банке – при ставке 0% сумма не должна изменяться.

Технология моделирования (исследование модели) l Исследование заключается в проведении серии экспериментов, удовлетворяющих целям моделирования. l Эксперимент – это опыт, который производится с объектом или моделью. Он заключается в выполнении некоторых действий, чтобы определить, как реагирует экспериментальный образец на эти действия. l Эксперимент сопровождается осмыслением итогов. Это служит основой для анализа результатов принятия решений.

Примеры: устройство для сложения чисел – работа с многозначными числами модель движения корабля – исследование в условиях морского волнения модель накопления денег в банке – расчеты при ненулевой ставке

IV этап. Анализ результатов моделирования l l l Нужно ответить на вопрос: «Продолжать исследование, либо заканчивать? » Если результаты не соответствуют целям поставленной задачи, значит на предыдущих этапах были допущены ошибки (неправильно отобранные свойства объекта, ошибки в формулах на этапе формализации, неудачный метод или среда моделирования, нарушение технологических приемов при построении модели). Если ошибки выявлены, то требуется корректировка модели, т. е. возврат к одному из предыдущих этапов. Процесс повторяется до тех пор, пока результаты эксперимента не будут отвечать целям моделирования.

Источники: l l l l Макарова Н. В. Информатика 9 – Санкт-Петербург: Питер, 2007. Макарова Н. В. Информатика 7 -9 Задачник по моделированию – Санкт-Петербург: Питер, 2007. Шелепаева А. Х. Поурочные разработки по информатике. – М. : ВАКО, 2007 Филиппова Е. В. Этапы компьютерного моделирования, – Поляков К. Ю. Модели и моделирование, – http: //kpolyakov. narod. ru/index. htm Конспект урока «Этапы компьютерного моделирования» – http: //ivan 101. narod. ru/gos/pril/18 etapy-postr-modeley. htm Пособие «Моделирование» , – http: //umk-model. narod. ru/p 6. html

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ А.Н.Петрова, преподаватель специальных дисциплин ГБПОУ «Ржевский колледж»

2 слайд

Описание слайда:

Изначально, тема «Математическое моделирование» была выбрана мной, когда компьютерная база предмета “Информатика” состояла в большей степени из языка программирования Qbasic. С появлением современных ПК эта тема, естественно, перешла в тему «Компьютерное моделирование». С понятием компьютерного моделирования тесно связаны такие названия моделей как: математическая модель; экономическая модель; имитационная модель; интерактивная; модель компьютерного эксперимента; и т.д. И это естественно, так как компьютер и моделирование тесно связаны друг с другом. По сути дела, каждый учитель, в той или иной степени, занимается моделированием.

3 слайд

Описание слайда:

Опуская теоретические выкладки понятия моделей можно дать такую схему моделирования: Исходный объект - -прототип, оригинал моделирование - процесс создания модели моделируемый объект - объект-заместитель

4 слайд

Описание слайда:

Основой разновидностей компьютерных моделей служат такие системные понятия, как образ, знак, характеристики. моделируемый объект (объект-заместитель) Образ Знак Характеристики Образные модели: муляжи, макеты, фотографии, рисунки, чертежи и т.д., при условии, что на них нет надписей или других знаков Знаковые модели: модели, на основе искусственных языков (нотные знаки, язык математических формул - математическое моделирование, язык химических формул и т.д.) Информационные модели: модели, использующие набор характеристик

5 слайд

Описание слайда:

В зависимости от поведения и состояния, модели могут быть: Анимационными (компьютерная мультипликация); Имитационными: имитирующими движение имитирующими процесс решения задачи с помощью случайных чисел (метод Монте-Карло) Интерактивными (модели, в которые добавлен интерфейс – связь компьютера и пользователя ПК).

6 слайд

Описание слайда:

В большей части, мы имеем дело со смешанными моделями. Это, в первую очередь, связано с целью моделирования, что, в свою очередь, обуславливает ту или иную степень формализации моделирующего объекта. Например: …моделируем графический объект –“КРУЖОК” - Используя инструмент Заливка, получаем модель “ШАР”

7 слайд

Описание слайда:

Среда, в которой “обитают” модели, может быть различной. В этом случае и модель приобретает другую разновидность. Например, те же модели, как объекты Paint или Word (автофигуры), в среде Qbasic, как объекты программирования могут быть преобразованы из простейшей анимацион-ной модели движущегося шарика в ими-тационно-анимационную модель строения нашей солнечной системы или имитационно-анимационную модель строения атома или броуновского движения (зависит от цели моделирования). МОДЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ СРЕДЫ

8 слайд

Описание слайда:

Освоив алгоритм имитации движения графических примитивов Qdasic DVIG.BAS, ученики с большим интересом продолжают моделировать, создавая все более сложные имитационные модели. При этом, отмечается повышение интереса к языку программирования, к его более глубо-кому изучению: (организации циклов с одновременным воспроизведением предыдущих программных конструкций. Изменяя параметры, подбирая траектории движения, ученик активно работает над многочисленными расчетами. Приведу примеры некоторых работ второго года изучения программирования (7 кл) cvetfr4.bas, cvetfr6.bas, skv318.bas

9 слайд

Описание слайда:

У учеников, познакомившихся в младших классах с приемами имитационно-анимаци-онного компьютерного моделирования, инте- рес к этой теме не ослабевают и в старших классах. Появляется интерес к иллюстрационным моделям с имитацией звука пишущей машинки и использованием текстовых функций ALEKS.bas, делаются первые шаги к созданию интерактивных моделей в режиме диалога PavelM1.bas

10 слайд

Описание слайда:

Практически по каждой вычислительной задаче той или иной темы, стараюсь в обязательном порядке, после постановки задачи, перед алгоритмизацией, перейти к построению математической модели задачи, например по теме “Одномерные массивы. Поиск мини-макса. Фиксирование индекса” Математическая модель задачи “ПОИСК MIN/MAX В ОДНОМЕРНОМ МАССИВЕ” n – количество элементов в массиве А A(i) – элемент массива А(i) i=1,n; A(i) = RND*100 MIN - минимальный элемент массива А; IMIN - индекс (позиция) минимального элемента в массиве А; MAX - максимальный элемент массива A; IMAX - индекс (позиция) максимального элемента в массиве A; А(1), первоначально MIN = A(i), если A(i) < MIN, для i=1,n; 1, первоначально IMIN = i, если A(i) < MIN, для i=1,n; A(1), первоначально MAX = A(i), если A(i) > MAX, для i=1,n; 1, первоначально IMAX = i,если A(i) > MAX, для i=1,n;

11 слайд

Описание слайда:

По темам, связанным, с двумерными массивами, кроме обычных математических моделей задач, учениками, под моим руководством, создаются интерактивно-ани-мационные демо-версии задач типа “ВАГОН”, “Камера хранения”, модели, которые от типовых информа-ционных моделей (характеристик типа Величина, Имя) , с добавлением описания поведения и интер-фейса становятся вышеназванными моделями (KAMBAG.bas, VAGVAG.bas). По этим же темам: интерактивные модели “Решение системы линейных уравнений матричным способом (метод Гаусса)”, “ Идентификация материала по модулю Юнга”) .

12 слайд

Описание слайда:

Тема “Генерирование случайных чисел” хорошо иллюстрируется решением задач: ”Вычисление числа π” и “Вычисление площади произвольной фигуры” с созданием имитационной модели решения.

13 слайд

Описание слайда:

К этой задаче ученики могут выполнить конкурсную работу по моделированию имитационной модели графического мини-редактора для создания произвольной фигуры, площадь которой необходимо определить. LITKIN По теме “Звук и графика” под моим руководством было создано большое количество анимационных моделей. Эти наработки демонстрировались на одном из открытых уроков. Был нестандартный урок “Конференция молодых специалистов”. Математическая модель ”Метод приближенного извлечения корней” была заявлена на городскую научно-практическую конференцию (3 место) Хорошие результаты получаются при моделировании в среде PowerPoimt: активизация изучения работы с объектами в данной среде; совершенствование навыков формализации модели. ссылка Надя Во время знакомства с графическим редактором Paint ученик может ознакомиться с конструированием сложной модели, составляя, например, сложный рисунок с повторяющимися первичными простыми объектами (вырезка, копирование, поворот…).

14 слайд

Описание слайда:

Paint-конструирование –-- разновидность моделирования (профессор Макарова Н. В.) моделирование

15 слайд

Описание слайда:

16 слайд

Описание слайда:

Интересными получаются уроки моделирования фрагментов страничек со встроенными анимационными объектами. Например, после интегрирован-ного школьного урока в 9 классе “Знакомство с электронной энциклопедией по астрономии”, ученики обучались приемам моделирования различных страничек: “Что мы знаем о Луне?”; “Планеты солнечной системы и их спутники”; “Планеты в цифрах” Масса; Диаметр; Температура поверхности; Длительность звездных суток; Период обращения по орбите. “Кометы” ; И др.

17 слайд

Описание слайда:

Моделирование странички «Что мы знаем о Луне?» (в среде PowerPoint) Земная тень вблизи Луны имеет больший, чем у Луны, угловой раз- мер, поэтому пересечение Луною этой тени может длиться десятки минут. Сначала Луны слева касается едва видимая полутень Земли (для наблюдателя на Луне, стоящего в полутени, Солнце частично загороже- но Землею). Пересечение Луною полутени длится около часа, после чего, Луны касается тень (для того же наблюдателя на Луне, в тени, Солнце загорожено Землею полностью). Вставка  Фильмы и Звук

18 слайд

Описание слайда:

Моделирование в среде Excel Среда электронных таблиц Excel – идеальный инструмент для математического моделирования, так как быстро и виртуозно выполняет трудоемкую работу по расчету и пересчету количественных характеристик исследуемого объекта или процесса. Моделирование в электронных таблицах проводится по общей схеме, которая выделяет четыре основных этапа: постановка задачи, разработка модели, компьютерный эксперимент и анализ результатов. Например, задача “Решение линейных уравнений методом обратной матрицы” Постановка задачи: Решение системы линейных уравнений указанным методом Моделирование – подбор необходимых формул для решения задачи методом обратной матрицы и алгоритмизация задачи (формализация задачи). Компьютерный эксперимент – тестирование задачи при различных исходных данных. Анализ полученных результатов – найдено ли решение, удовлетворяющее условию задачи

19 слайд

Описание слайда:

Эту задачу по классификации профессора Макаровой А. Н. можно отнести к задачам, имеющим следующую обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию. Эта группа задач часто называется «как сделать, чтобы…». В эту группу задач вошли такие задачи, уже апробированные мной на компьютерных практикумах Excel предыдущих лет обучения, как “Решение системы линейных уравнений инструментом Поиск решений”, “Моделирование распознавания ситуации попадания точки с координатами X,Y в заданную область методом условного форматирования и построением диаграммы”, “Моделирование объектов (дом, шахм) в Excel, используя форматирование ячеек и простейший макрос”, “Решение систем нелинейных уравнений методом Поиск решений”, “Моделирование распознавания интервалов функции, в которых функция не определена”

20 слайд

Описание слайда:

В настоящее время работаю над моделированием интерактивности в среде Word, над анимацион-ными моделями в Excel круг/пузырь, над моделированием поверхностей в среде Excel, с использованием тригонометрических функций повдиагр, над математическим моделированием логических функций, с использованием СДНФ и СКНФ, мат. моделированием логического вывода, логических функций по комбинационным схемам Госта (элементы Вебба, Шеффера фрагм

21 слайд

Описание слайда:

Гипертекстовое моделирование Гипертекст (нелинейный текст) – это организация текстовой инфор-мации, при которой текст представляет собой множество фрагментов с явно указанными ассоциативными связями между этими фрагментами. Ассоциативная связь между фрагментами называется гиперссылкой, которая может быть записана явно с помощью специального языка гипертекстовой разметки документов HTML (Hyper Text Markup language) или при помощи объявления гиперссылки в том или ином приложении (PowerPoint, Word) Одним из перспективных направлений развития гипертекстовых систем является технология гипермедиа – соединение технологии гипертекста и технологии мультимедиа (интеграции текста, графики, звука, видео). Примерами разработки гипермедийных приложений являются различные электронные издания – справочники, энциклопедии, обучающие программы.

22 слайд

Описание слайда:

Моделирование странички «Что мы знаем о Луне» в среде Word 2000 Professional Выделить слово  Вставка  Гиперссылка…

23 слайд

Описание слайда:

Моделирование с помощью языка разметки гипертекста HTML (Hyper Text Markup language) Пусть необходимо разработать модель документа, в котором структура заданий может быть сразу продемонстрирована их реализацией в требуемой для них среде, например в среде Excel Для этого можно выбрать простейший текстовый редактор Notepad (Блокнот), ввести текст с использованием дескрипторов с соответствующими параметрами Закрыть рабочее окно приложения Блокнот с расширением.htm При этом документ примет вид значка Internet Explorer При запуске “головного HTM-текста” работа с заданиями будет реализовано по цепочке гиперссылок

24 слайд

Описание слайда:

В вышеизложенном материале были продемонстрированы наиболее яркие наработки по моделированию с целью обучения школьников навыкам моделирования в различных средах предмета “ИНФОРМАТИКА”, т.е. категория компьютерного моделирования «МОДЕЛЬ КАК ОБЪЕКТ СРЕДЫ»: Модель как объект программирования; Модель как объект текстового процессора Word; Модель как объект табличного процессора Excel; Модель как объект графического редактора Paint; Модель как файл с HTML-кодом; Модель как объект PowerPoint

25 слайд

Описание слайда:

ЦЕЛЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ Исследовательская работа по компьютерному моделированию, проводимая с тем или иным учеником (или группой) предпола-гает руководство, помощь и контроль за сложным комплексом предварительных работ, связанных с целевым компьютерным моделированием: Анализ Постановки задачи, описание задачи Выработка четкой основной цели моделирования; Формализация задачи и, как следствие этого, выработка четких промежуточных целей. Часто целями (основной и промежуточ-ных) являются ответы на уточняющие вопросы в соответствии с постановкой задачи; Анализ и изучение различных возможных сред моделирования, сопоставление их достоинств и недостатков с целью принятия окончательного решения по выбору среды моделирования; Компьютерное моделирование с многократным тестированием модели Выбор способа презентации модели

26 слайд

Описание слайда:

Целевое моделирование, в зависимости от поставленной и промежуточных целей, новизны материала и его объема может быть очень продолжительным по времени его исполнения. Например, компьютерное моделирование обучающего электронного пособия «Работа в среде стандартного приложения Windows Paint», выполненная учеником Машковцевым Владимиром (11 а класс 2003/2004г.) и заявленная на городскую практическую конференцию 2004г. (3 место) продолжалось один год и включало в себя следующий комплекс работ:

27 слайд

Описание слайда:

I этап. Постановка задачи (формальная): Разработка электронного пособия для работы в среде графического редактора Paint. Первое основное требование: простота и легкость использования электронного пособия. Формализация задачи: Прототип моделирования должен отвечать современным требованиям разработки электронного пособия – должен базироваться на использовании гиперссылок, иметь либо стандартный Web-дизайн или свой (уникальный), обладать свойством интерактивности Пользователь должен иметь возможность одновременного использования электронного пособия и графического редактора Paint (тип пособия “Прочитал  Сделал”). Интерфейс пособия должен соответствовать требованиям перехода на любую структурную часть пособия и возврата в исходную точку; Точки переходов и возвратов должны нести четкую однозначную нагрузку II этап. Моделирование в соответствии с формализацией задачи на языке разметки гипертекста HTML III этап. Многократный компьютерный эксперимент (отладка модели) IV этап. Анализ результатов. “Обкатка” электронного пособия на основных и факультативных уроках информатики (Пособие получило всеобщее признание).

30 слайд

Описание слайда:

II. Технический 0,5 уч.год приобретение навыков работы с видеотехникой; приобретение навыков составления сценарных планов; приобретение навыков оцифровки отснятого материала, проверка на практике; приобретение навыков создания сценарного образа; приобретение навыков монтажа II. Технический 0,5 уч.год приобретение навыков работы с видеотехникой; приобретение навыков составления сценарных планов; приобретение навыков оцифровки отснятого материала, проверка на практике; приобретение навыков создания сценарного образа; приобретение навыков монтажа

Описание слайда:

III этап (рабочий) включал все остальные этапы моделирования: моделирование, компьютерный эксперимент (отладка модели) и, наконец, анализ результатов. Продолжительность работы над видеопроектом составила два учебных года. Работа дважды была заявлена на городскую научно-практическую конференцию (2003/2004 уч. год – 3 место; 2004/2005 уч. Год – 1 место). Интерактивный видеопроект был приурочен к юбилею (400 лет) монастыря Нило Столобенская Пустынь, получил название «Остров духовного утешения» и демонстрировался на школьных уроках Православной Культуры

33 слайд

Описание слайда:

Краткие выводы: Компьютер и моделирование тесно связаны друг с другом. Основой разновидностей компьютерных моделей служат такие системные понятия, как образ, знак, характеристики. В зависимости же от поведения и состояния, модели могут быть анимационными (компьютерная мультипликация), имитационными (имитирующими движение, имитирующими реальный вычислительный процесс, заменяя его процессом на основе псевдослучайных чисел (метод Монте-Карло), интерактивными (модели, в которые добавлен интерфейс – связь компьютера и пользователя ПК). Среда, в которой “обитают” модели, может быть различной. В этом случае и модель приобретает другую разновидность. компьютерное моделирование – это очень благодатная почва, т. к. открывает огромный творческий потенциал детей и, однажды заронив в них искорки компьютерного творчества, можно ожидать хороших результатов в будущем детей (Вова Федоров, Алеша Семенов, Игорь Огарев, Саша Катков, Аня Юдашкина, Юра Никитин, Суворов Роман, Павел Алексеев, Володя Машковский, Сережа Полозов, Саша Королевский, Сысолятина Надя, Сережа Михайлов и др.). Компьютерное моделирование можно, кроме того, рассматривать как мощный инструмент мотивации к обучаемости и самообучаемости предмету Информати-ка, так как побуждает учеников к самостоятельному поиску более глубоких зна-ний в этой области и применять их на практике в процессе многочисленных компьютерных экспериментов. В результате – неоднократные призовые места на городских олимпиадах по информатике и городских научно-практических конференциях.

34 слайд

Описание слайда:

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 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

Компьютерное моделирование По способу реализации информационные знаковые модели делятся на компьютерные и некомпьютерные. Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды. Этапы моделирования 1. Постановка задачи. 2. Разработка модели. 3. Компьютерный эксперимент. 4. Анализ результатов моделирования. Этап 1. Постановка задачи Описание задачи Цель моделирования Анализ объекта Этап 2. Разработка модели Информационная модель Знаковая модель Компьютерная модель Этап 3. Компьютерный эксперимент План моделирования Технология моделирования Этап 4. Анализ результатов моделирования Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели Постановка задачи Описание задачи Задача (или проблема) формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным. Главное на этом этапе – определить объект моделирования и понять. Что собой должен представлять результат. Формулировка цели моделирования Целями моделирования могут быть: познание окружающего мира, создание объектов с заданными свойствами («как сделать, чтобы…»), определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения («что будет, если…»), эффективность управления объектом (процессом) и т.д. Анализ объекта На этом этапе, отталкиваясь от общей формулировки задачи, четко выделяют моделируемый объект и его основные свойства. Поскольку в большинстве случаев исходный объект – это целая совокупность более мелких составляющих, находящихся в некоторой взаимосвязи, то анализ объекта будет подразумевать разложение (расчленение) объекта с целью выявления составляющих и характера связей между ними. Разработка модели На этом этапе выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, формируется представление об элементарных объектах, составляющих исходный объект, т.е. информационная модель. Информационная модель Знаковая модель Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме, которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной. Компьютерная модель Существует большое количество программных комплексов, которые позволяют проводить исследование (моделирование)информационных моделей. Каждая среда имеет свой инструментарий и позволяет работать с определенными видами информационных объектов, что обуславливает проблему выбора наиболее удобной и эффективной среды для решения поставленной задачи. Компьютерный эксперимент План моделирования План моделирования должен отражать последовательность работы с моделью. Первыми пунктами в таком плане должны стоять разработка теста и тестирование модели. Тестирование – процесс проверки правильности модели. Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат. В случае несовпадения тестовых значений необходимо искать и устранять причину. Технология моделирования Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над компьютерной моделью. Анализ результатов моделирования. Результаты соответствуют цели Результаты не соответствуют цели В этом случае происходит анализ самой модели, поиск и исправление ошибок моделирования.

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.