Комп'ютерне моделювання

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Версія від 22:09, 19 лютого 2011, створена Gumenna mo (обговореннявнесок)
(різн.) ← Попередня версія • Поточна версія (різн.) • Новіша версія → (різн.)
Перейти до: навігація, пошук

Конспект уроку підготувала студентка-практикантка групи МІ-53 Гуменна Марія

Мета уроку:

Навчальна. Дати загальне поняття про тему. Ознайомити з основними етапами розв’язування задач на ЕОМ. Ввести поняття інформаційної моделі. Навчити учнів створювати моделі задачі.

Розвиваюча. Розвивати розумову активність учнів, цілеспрямованість. Логічне мислення, пам’ять.

Виховна. Виховувати уміння проводити об’єктивну самооцінку, вміння самостійно приймати рішення.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Хід уроку

І. Організаційний момент.

Взаємне привітання вчителя та учнів, перевірка відсутніх.

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

Сьогодні ми починаємо вивчати нову тему: «Комп’ютерне моделювання. Основи алгоритмізації та програмування». На вивчення даної теми відводиться 12 годин. Під час вивчення даної теми ми ознайомимось з поняттям інформаційної моделі, етапами комп’ютерного моделювання; поняттям алгоритму, основними властивостями алгоритму, структуру опису алгоритму навчальною алгоритмічною мовою та мовою програмування та ін.

ІІІ. Актуалізація навчальних знань.

1. Як ви думаєте, як людина підходить до рішення складної задачі?

2. Як ви думаєте, на які частини можна поділити такий підхід?

3. Як ви думаєте, чому потрібні будувати моделі явищ та об’єктів?

ІV. Вивчення нового матеріалу.

Людина в будь-якій діяльності постійно користується моделями. У дитинстві люди граються з ляльками, будиночками, машинами зменшеними копіями реальних об'єктів. Для гри застосовуються не тільки готові моделі, а й створені власними руками з пластиліну, деталей конструктора. Коли дитина стає школярем, вона знайомиться з іншими моделями: глобусом, гербарієм, картою зоряного неба тощо. У кожного віку свої моделі. Дорослі люди також використовують моделі під час спорудження будинку або пошиття костюма, створення ілюстрованого журналу або розрахунку польоту ракети.

Модель - це прообраз, опис або зображення якогось об'єкта

Класифікація моделей:

  • Знакові моделі – абстрактні моделі, які можна подати за допомогою набору знаків (геометричних фігур, символів, фрагментів тексту);
  • Вербальні моделі. Абстрактна модель, перед тим як оформитися у знакову модель, спочатку народжується в голові людини. Вона може усно передаватися від людини до людини. У цих випадках модель ще не є знаковим способом, оскільки не має вигляду креслення, формули, тексту. Модель у голові людини існує у формі не до кінця усвідомлених уявних зображень. Такі моделі, отримані внаслідок висновків називаються вербальними.

Наведена класифікація моделей – це найпростіша класифікація за способами зображення. Можливі й інші класифікації, скажімо, за предметною ознакою фізичні, хімічні, моделі будівельних конструкцій, різних механізмів тощо

Знакові моделі прийнято поділяти на інформаційні та математичні моделі.

Математична модель – це модель, сформульована мовою математики і логіки. З елементами математичної моделі можна виконувати відповідні математичні операції. Наприклад, у моделі знаходження найменшого числа виконуються операції порівняння, а в моделі обчислення кореня рівняння – різні арифметичні операції.

Інформаційна модель – це модель, що описує інформаційні процеси або містить інформацію про властивості і стан об'єктів, процесів, явищ.

Найпростішими прикладами інформаційних моделей є різні загадки, де описуються властивості, за якими маємо вгадати назву об'єкта («влітку сірий, взимку білий», «взимку і влітку одним кольором»). До інформаційних моделей можна віднести тексти довідкових видань, енциклопедій.

Якщо модель формулюється таким чином, що її можна обробити на комп'ютері, вона називається комп'ютерною.

Комп'ютерна модель - це модель, реалізована за допомогою програмних засобів.

Комп'ютерні моделі звичайно розрізняють за програмним забезпеченням, яке застосовується під час роботи з моделлю. Для обробки комп'ютерних моделей використовуються існуючі програмні додатки (математичні пакети, електронні таблиці, графічні редактори тощо) або розробляються оригінальні програми за допомогою мов програмування (Ваsіс, Раsсаl, Dеlphi, С++ )

Отже, у процесі пізнання і практичної діяльності людина широко застосовує різноманітні моделі. Створення і дослідження моделей позначається одним словом – моделювання. Людина постійно моделює, оскільки моделі, спрощуючи об'єкти і явища, допомагають людині зрозуміти реальний світ. Більше того, будь-яка наука починається з розробки простих і адекватних моделей. Під час вивчення інформатики нас цікавитимуть моделі, створені за допомогою комп'ютера. Ця галузь діяльності називається комп'ютерним моделюванням.

Етапи комп’ютерного моделювання:

ПОСТАНОВКА.jpg

Постановка задачі та її змістовний аналіз

1. Визначити умову задачі: що дано? що необхідно? які дані припущення? які результати і в якому вигляді мають бути отримані?

2. Провести змістовний аналіз спрямований на уточнення мети розв’язання задачі, її смислових компонентів, вихідних даних.

3. Визначити, за яких умов можливо отримання необхідних результатів, а за яких – ні.

4. Визначити, які результати вважатимуться вірними.

Формалізація задачі, вибір методу її розв’язування

1. Розгорнути змістовний опис задачі, замінити її математичною моделлю за допомогою математичних залежностей.

2. Обґрунтовано обрати метод розв’язання задачі.

Складання алгоритму на основі обраного методу

Алгоритм більшою мірою визначається обраним методом, хоча один і той самий метод може бути реалізований за допомогою різних алгоритмів. Під час складання алгоритму

V. Закріплення вивченого.

Приклад

Формулювання задачі. Дано три числа. Потрібно перевірити, чи існує трикутник, довжини сторін якого збігаються з цими числами, й у разі позитивної відповіді, обчислити площу трикутника .

1) Вказуємо вихідні дані і необхідні результати. Які у нас вихідні дані? Вихідні дані – числа a,b, c. Вони можуть набувати будь-яких значень. Що ми повинні отримати у кінці?

Необхідні результати:

- відповідь на запитання : «Чи є твердження «Існує трикутник, довжини сторін якого дорівнюють a, b, c»істиним чи хибним?»;

-у випадку, якщо такий трикутник існує, обчислити його площу S.

Площа трикутника повинна бути невід’ємною величиною.

2) Для побудови алгоритму потрібно визначити, за яких умов можливе отримання необхідних результатів, а за яких – ні. Вибір умов для відповіді на питання про існування трикутника із даними довжинами сторін. Яка це умова? (одночасне виконання трьох нерівностей a<b+c, b<a+c, c<a+b ) Формули, за якими обчислюється площа трикутника. Яка нам підійде формула? (формула Герона S=√(p(p-a)(p-b)(p-c)), де p=(a+b+c)/2).

3) Вибираємо мову програмування або конкретне програмне забезпечення (оскільки цю задачу можна зробити як в, наприклад Pascal, так і в Exel)

4) Комп’ютер перероблює текст програми написаний вибраною мовою чи програмним забезпеченням на машинну мову. І якщо щось буде незрозуміло, комп’ютер видає помилки, які ми маємо виправити.

5) Тестуємо програму. Вводимо заздалегідь підібрані числа і підставляємо замість a,b, c. Числа підбираємо таким чином, щоб у нас утворювався трикутник, а при іншому наборі – ні. Дивимось чи правильно програма працює, тобто чи правильно дає відповідь на питання . Якщо трикутник утворюється, то перевіряємо чи правильно рахує площу (число обраховане вами повинно співпадати з числом, яке видає комп’ютер)

V. Підсумки уроку.

Контрольні запитання:

1. Що таке модель? Наведіть приклади матеріальних і абстрактних моделей.

2. Що розуміється під знаковою моделлю?

3. Що таке математична та інформаційна модель? У чому різниця між ними?

4. Що таке комп'ютерна модель?

5. Назвіть основні етапи створення комп'ютерної моделі.

6. Назвіть тип програмного забезпечення, яке використовується для реалізації ком-п'ютерних моделей

VІ. Домашнє завдання.

Вивчити конспект.