Рограммные средства для моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области).

      Комментарии к записи Рограммные средства для моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области). отключены

В настоящее время имеется большой набор компьютерных проектных сред, предназначенных для использования в учебном процессе. Одним из таких примеров является пакет «Живая геометрия». Он предназначен для построения и изучения основных геометрических объектов и их характеристик. Это электронных аналог готовальни, позволяющий создавать интерактивные чертежи, а также выполнять различные измерения. Программа позволяет организовать деятельность учащихся по построению моделей геометрических объектов и исследованию их свойств. Подобные пакеты могут использоваться на уроках: либо учениками – в качестве средства решения задач, либо учителем – в качестве средства предоставления учебной задачи путем оформления определенного сценария, позволяющего организовать демонстрацию задачи и ее решения, вызов справочной информации и т.п

Пакет «Живая физика» — это компьютерная проектная среда, с помощью которой можно организовать деятельность по моделированию объектов, процессов и явлений. Набор объектов, законы, формулы и т. п. уже заданы. Пользователь выбирает из предоставляемого набора какой-либо объект, устанавливает его параметры, связи с другими объектами и внешние условия проведения эксперимента. Есть возможность использования виртуальных измерительных инструментов и выбора способа представления результатов: мультипликация, график, таблица, диаграмма, вектор. Пакет может быть востребован при изучении школьного курса физики или в старших классах на уроках математики или информатики при рассмотрении тем, связанных с компьютерным моделированием. Он призван помочь учащимся понять теорию, научиться решать задачи, самостоятельно организовать и провести эксперименты.

«Живая физика» — это виртуальная лаборатория, в которой легко и быстро «создаются» экспериментальные установки и проводятся лабораторные работы по изучению движения в гравитационном, электростатическом, магнитном и других полях. Способы представления результатов (мультипликация, график, таблица, диаграмма, вектор) задаются пользователем.

«Живая физика» — русская версия одной из наиболее известных обучающих программ по физике Interactive Physics, разработанной американской фирмой MSC. Working Knowledge. Программа представляет собой компьютерную проектную среду, максимально приспособленную для использования в учебных целях. Современный вычислительный аппарат, средства анимации, многочисленные вспомогательные функции делают «Живую физику» удобным и одновременно исключительно мощным инструментом изучения и преподавания физики в школах ж институтах. Ученик (или учитель) создает собственные модели физических явлений и проводит численный эксперимент с автоматическим отображением процесса в виде компьютерной анимации, графиков, таблиц, диаграмм, векторов.

25) Понятие «модель». Виды моделей.

25.1) Понятие «модель».

В основе любого моделирования лежит модель. Соответствие модели реальному объекту базируется на их общем качестве. Реальный объект обладает некоторой формальной структурой, поэтому структура модели должна соответствовать структуре реального объекта или изучаемой стороне этого объекта.

Все многообразие моделей отличает нечто общее, а именно – моделью может стать искусственно созданный человеком абстрактный или материальный объект. Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего более сложного объекта, процесса или явления, называемого прототипом или оригиналом.

Слово «модель» произошло от латинского слова «modulus», означает «мера», «образец». Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью.

Термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. В этом разделе мы будем рассматривать только такие модели, которые являются инструментами получения знаний.

Таким образом, модель– упрощенное представление о реальном объекте, процессе или явлении. Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.

иды моделей.

По способу отображения действительности различают три основных вида моделей — эвристические, натурные и математические.

Эвристические модели

Эвристические модели, как правило, представляют собой образы, рисуемые в воображении человека. Их описание ведется словами естественного языка (например, вербальная информационная модель) и, обычно, неоднозначно и субъективно. Эти модели неформализуемы, то есть не описываются формально-логическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений.
Эвристическое моделирование — основное средство вырваться за рамки обыденного и устоявшегося. Но способность к такому моделированию зависит, прежде всего, от богатства фантазии человека, его опыта и эрудиции. Эвристические модели используют на начальных этапах проектирования или других видов деятельности, когда сведения о разрабатываемой системе ещё скудны. На последующих этапах проектирования эти модели заменяют на более конкретные и точные.

Натурные модели

Отличительной чертой этих моделей является их подобие реальным системам (они материальны), а отличие состоит в размерах, числе и материале элементов и т. п. По принадлежности к предметной области модели подразделяют на следующие:

Физические модели. Это — реальные изделия, образцы, экспериментальные и натурные модели, когда между параметрами системы и модели одинаковой физической природы существует однозначное соответствие. Выбор размеров таких моделей ведется с соблюдением теории подобия. Физические модели подразделяются на объемные (модели и макеты) и плоские (тремплеты):

  • в данном случае под (физической) модельюпонимают изделие или устройство, являющееся упрощенным подобиемисследуемого объекта или позволяющее воссоздать исследуемый процесс илиявление. Например, предметные модели, как уменьшенная копия оригинала(глобус как модель Земли, игрушечный самолёт с учётом его аэродинамики);
  • под тремплетом понимают изделие, являющееся плоскиммасштабным отображением объекта в виде упрощенной ортогональной проекцииили его контурным очертанием. Тремплетеотанарныевырезают из пленки, картона и т. п. и применяют при исследованиии проектировании зданий, установок, сооружений;
  • под макетом понимают изделие, собранное из моделей и/или тремплетов.
  • Физическое моделирование — основа нашихзнаний и средство проверки наших гипотез и результатов расчетов.Физическая модель позволяет охватить явление или процесс во всём ихмногообразии, наиболее адекватна и точна, но достаточно дорога, трудоемкаи менее универсальна.

Математические модели

Математические модели — формализуемые, то есть представляют собой совокупность взаимосвязанных математических и формально-логических выражений, как правило, отображающих реальные процессы и явления (физические, психические, социальные и т. д.). По форме представления бывают:

  • аналитические модели. Их решения ищутся в замкнутом виде, в видефункциональных зависимостей. Удобны при анализе сущности описываемогоявления или процесса и использовании в других математических моделях, ноотыскание их решений бывает весьма затруднено;
  • численные модели. Их решения — дискретный ряд чисел(таблицы). Модели универсальны, удобны для решения сложных задач, но ненаглядны и трудоемки при анализе и установлении взаимосвязей междупараметрами. В настоящее время такие модели реализуют в виде программныхкомплексов — пакетов программ для расчета на компьютере. Программные комплексы бываютприкладные, привязанные к предметной области и конкретному объекту,явлению, процессу, и общие, реализующие универсальные математическиесоотношения (например, расчет системы алгебраических уравнений);
  • формально-логические информационные модели — это модели, созданные на формальномязыке.

Построение математических моделей возможно следующими способами:

  • аналитическим путем, то есть выводом изфизических законов, математических аксиом или теорем;
  • экспериментальным путем, то есть посредствомобработки результатов эксперимента и подбора аппроксимирующих (приближенно совпадающих)зависимостей.

Промежуточные виды моделей

К промежуточным видам моделей можно отнести:

1) трёхмерная компьютерная модель;

2) графические модели. Занимают промежуточное место между эвристическими и математическими моделями. Представляют собой различные изображения:

  • графы;
  • схемы;
  • эскизы. Этому упрощенному изображению некоторогоустройства в значительной степени присущи эвристические черты;
  • чертежи. Здесь уже конкретизированы внутренние и внешниесвязи моделируемого (проектируемого) устройства, его размеры;
  • графики;
  • полигональная модель в компьютерной графике как образ объекта,«сшитый» из множества многоугольников.

3) аналоговые модели. Позволяют исследовать одни физические явления или математические выражения посредством изучения других физических явлений, имеющих аналогичные математические модели;

4) и др.

Выбор типа модели зависит от объема и характера исходной информации о рассматриваемом устройстве и возможностей инженера, исследователя. По возрастанию степени соответствия реальности модели можно расположить в следующий ряд: эвристические (образные) — математические — натурные (экспериментальные).

Статьи к прочтению:

2Введение в бизнес моделирование


Похожие статьи: