Моделирование. Виды моделей(презентация)

М о де л ь (л атинс к о е m o d u lu s — о б р аз е ц) к ак по ня т ие в о з ник л о в а нт ич ны е в р е м е на и с в я з ано с
п р ак т и ч е с к о й д е я т е л ь н о с т ь ю ч е ло в е к а.
В о б ы де нно й ж изн и м ы п рив ы кл и, ч то м о де ль — это им ита ц ия , по вто ре ние в ум е нь ш е нно м
м а с ш т а б е к а к о го - л и б о р е а л ь н о г о о б ъ е к т а ( е го н а з ы в а ю т м о д е л и р у е м ы м о б ъ е к т о м ) . Г ло б ус ,
н а п р и м е р ,— э т о м о д е л ь з е м н о го ш а р а , п л ю ш е в ы й м е д в е д ь — м о д е л ь ж и в о г о м е д в е д я .
В с о врем е нно м по ним а н и и м о д е ль не все гд а вне ш не
по хо ж а на м о д е лируе м ы й о б ъ е кт. Н апр им е р, ле тч ик и, по казы вая д руг д ругу о с об е нно с ти ф иг ур
в ы с ш е го п и л о т а ж а , ч а с т о и с п о л ь з у ю т л а д о н ь р у к и . Л а д о н ь в э т о м с л у ч а е с т а н о в и т с я м о д е л ь ю
с а м о ле т а . А э л е к т р о н н а я м о д е л ь с е р д ц а в о о б щ е п р е д с т а в л я е т с о б о й р а д и о т е х н и ч е с к у ю с х е м у
(рад ио д е тали, с о е д ине н ны е п ро во д ам и).
М о д е л ь — э т о о б ъ е к т , к о то р ы й д л я к а к и х - т о ц е л е й р а с с м а т р и в а е т с я в м е с т о д р у г о го о б ъ е к т а .
М од ел и ро в ан и е — это про це с с с озд ания и ис по ль зо в ания м о д е ле й д ля ре ш е ния пр акт ич е с ких
зад ач .
Ж из нь по с то я нно с тав ит пе р е д ч е л о веч ес к им о б щ ес тв о м р аз но о б р аз не йш ие з ад ач и: к ак по з н ать
не ве до м о е , как со зд ать но вы е м аш ин ы и м е хан изм ы , ка к по с тро ить б о лее удо б ны е ж ил ищ а и
про изво д с тве нны е с оо руж е н ия , как уб е ре чь пр иро д у о т разруш е н ия , к ак изб авить с я о т го лод а и
б о лезне й и м но гие , м но гие д руг ие . М о д е лиро в ан ие по зв о ляе т ре ш ать эти зад ач и б ы с тре е и с
м е нь ш им и затр атам и с ре д с тв.
В а р и а н т ы р е ш е н и я в о з н и к а ю щ и х з а д а ч в с е ч а щ е п р о в е р я ю тс я н а м о д е л я х , п о т о м у ч т о и с п ы т а н и я
с л о ж н ы х и д о р о г о с т о ящ и х с и с т е м т р е б у ю т б о л ь ш и х з а т р а т и н е в с е гд а в о зм о ж н ы в п р и н ц и п е .
Н а п р и м е р , ч т о б ы и з у ч и т ь с е й с м и ч е с к и е с в о й с т в а г о т о в о го зд а н и я
п р о щ е и д е ш е в л е с о з д ать м о д е л ь зд ан и я и и с п ы тать е г о н а в и б р а ц и о н н о м у с тр о й с тв е .
М од е л и д а ю т возм ож н ос т ь пол уч а т ь на ил уч ш ие ре зуль т а т ы пр и ре ш е н и и с л ож ны х
м од е лир ов а н ия ра с т е т , пот ом у ч т о ра с т ет с лож н ос т ь за да ч в на ук е и т е хн ик е .
зад ач . Р оль
Из истории моделирования…
п р им е р эп ох и ит а ль я нс ког о В озр ож д е н ия . А рх ит е кт ор Ф и л и п пе Б ру не ле с к и пр и с о ор уж е н и и ку п ола
Ф л оре нт и йс ког о с об ора изгот ов и л с на ч а ла м а лую м од е ль куп ола . С пе ц иа ль н ое ж ю р и ут ве рд ил о е го в ид , и
б ы ла изгот ов ле на б оле е кр у п на я ра б оч а я м од е ль . Р а б оч а я м од е ль ис поль з ова ла с ь ка к об ра зе ц в п ро це с с е
п ос т ро йк и.
у с кор ос т ны х па р ох од ов от ф орм ы ко р пус а в с и ль н о й с т е пе н и за в ис е л ра с ход т оп л ива и д а ль нос т ь п ла ва н ия .
Р е ш ит ь за д ач у в ы б ора ф орм ы к о р пус а п ря м ы м опы т ны м п ут е м не в озм ож но. С л и ш к ом д ор огое
уд ово ль с т вие с озд а ва т ь с уд а с ра зны м и ф орм а м и ко р пус а т оль к о д ля ис пы т а н и й. З а д а ча б ы ла ре ш е на с
п ом ощ ь ю м а лы х м од е ле й с уд ов в с пе ц иа ль ны х б а с с е йна х.
М од е л ир ова н ие по луч ил о пр из на н ие не с ра зу. П оуч ит е ль ны м пр им е ром с лу ж ит ис т ор ия б ро не н ос ца « К э пт е н», к от о ры й б ы л п ос т рое н в А нг л и и в 18 70 г. В о в ре м я с т роит е ль с т в а с уд на уч е ны й-к ора б ле с т ро ит е ль В . Р ид
ис с ле д ова л е го м од е ль и ус т а н ов ил , ч т о п р и м а ле йш е м вол не н и и б ро не нос е ц д ол ж е н о п ро к и нут ь с я .
Н о за я вле н ие уч е но го с е го « игр уш е ч но й м од е ль ю » н икт о с е рь е зн о не ра с с м от ре л. П ри вы ход е в м оре
б ро не н ос е ц пе ре ве р ну лс я и 52 3 м оря ка п ог иб л и.
П оня т ие м од е ли т е с но с в я за н о с по ня т ие м и нф орм а ц и и.
С ущ н ос т ь лю б ой м од е л и за клю ч е на в т ом , ч т о с е е пом ощ ь ю м ож н о по луч ит ь и н ф о рм а ц ию о с во йс т ва х
м од е лир уе м ого об ъ е кт а .
Д л я о д но г о и то г о ж е о б ъ е к та м о г у т б ы ть по с тр о е ны с о ве р ш е нно не по х о ж ие м о д е л и. О д на м о д е л ь
м о ж е т пре д с тав ля ть инф о рм ац ию о б о д них с в о йс тв ах, д руг ая — о д ругих.
М о д е л ь п р е д с т а в л я е т и с с ле д о в а т е л ю и н ф о р м а ц и ю о с в о й с т в а х м о д е л и р у е м о го о б ъ е к т а .
А д е к в а т н о с т ь м о д е л и — э т о с т е п е н ь с о в п а д е н и я с в о й с т в м о д е л и и м о д е л и р у е м о го о б ъ е к т а .
П р и э т о м о ц е н и в а ю т с я т е с во й с т в а м о д е л и р у е м о го о б ъ е к т а , к о т о р ы е м о д е л ь п р е д с т а в л я е т .
О це нк а ад е кват но с ти м о д е ли м о ж е т б ы ть с ам о й разно й: о т по лно й ад е кватно с ти д о ч ас тич но й
ад е кватно с ти и не ад е кватно с ти.
З д е сь с ле д у е т и с к ат ь р аз у м н у ю с е р е д и н у : м о д е л ь д о л ж н а и м е т ь д о с т ат о ч н у ю
ад е кватно с ть и не б ы ть о че нь с ло ж но й.
д л я з а д ач и
Особенности моделей зависят от:
Виды моделей в зависимости от формы
представления
Модель называется предметной если она является объемным
предметом.Они создаются специально или подбираются из
имеющихся объектов.Н-р,глобус,электронная модель сердца.
Модель называется образно-знаковой если является описанием
моделируемого объекта в виде образов и знаков.Н-р,
Л ю б ую ф от огра ф ию об ъ е к т а м ож но с ч ит а т ь е го м од е ль ю , т а к к а к ф от огра ф ия ра с с м ат рив а е т с я в м е с т о
о б ъ е к т а (по о пр е д е л е н ию м о д е л и). Ф о т о гр а ф ия о б ъ е м ны м пр е д м е т о м не я в л я е т с я. Э т о о пис а н ие о б ъ е к т а в
в ид е об ра за , поэт ом у я в ля е т с я об ра зно-з на ков о й м од е ль ю .
О б ра зно-з на к о в а я м од е ль — эт о оп ис а н ие м од е ли руе м ого об ъ е к т а в в ид е об ра зов и зна к ов . О п ис а н ие т а к ог о
род а в и н ф о рм а т ик е на зы в а ю т и н ф о рм а ц ие й. П оэт ом у с т оч к и зре н ия и н ф орм а т ик и об ра зн о-з на к ов а я м од е ль
— эт о и н ф о рм а ц ия о м од е л ир уе м ом об ъ е к те , за п ис а н на я на к а к ом -т о нос ит е ле
П р и с о зд а н и и м о д е л ей ч а щ е вс е го и с п о л ь зую т п а м я т ь ч е л о ве к а , б ум а г у и
п ам ять к о м п ью тер а. П о этом у о сн о вн ы м и явл яю тся сл ед ую щ и е ви д ы о б р азн о зн аковы х м оделей :
Мысленные модели
Документальные модели
Компьютерные модели
Мысленные модели
— это мысленный образ моделируемого объекта в памяти человека.
Человек способен представить в своей памяти, в своем воображении самые разные
предметы, ситуации, явления. Такие представления человека и есть мысленные
модели.
Каждый из нас, например, хотя бы раз попадал в ситуацию, когда приходилось
передвигаться по комнате в полной темноте. Если комната вам хорошо знакома, то вы
легко находите выход. Это означает, что в вашем сознании сложилась мысленная
модель комнаты.
Хороший автомеханик всегда знает, как устранить неисправность в автомобиле, потому
что в его сознании существует мысленная модель исправного автомобиля.
Неисправность при сравнении с моделью в его памяти становится заметной.
Специалист выделяется именно тем, что в его сознании есть достаточное количество
нужных мысленных моделей.
Мысленными моделями являются игры детей, когда они моделируют разные
человеческие отношения и ситуации, деловые игры взрослых.
Документальные модели
пример, заполнена описаниями событий прошедших дней, т. е.
моделями событий.
Со многими объектами окружающего мира мы знакомы только
по их документальным моделям: фотографиям, описаниям.
Мало кто из нас, например, воочию видел Эйфелеву башню,
однако все представляют, как она выглядит. В этом помогли ее
документальные модели.
Документальными моделями являются также географические
карты, чертежи машин и механизмов, картины художников и т. п.
Компьютерные модели
— это описание или изображение моделируемого объекта в
памяти компьютера.
Примерами компьютерных моделей служат исполнители “Робот”
и “Чертежник”, компьютерные игры. Компьютерная модель
текста создается в памяти компьютера и на экране дисплея с
помощью текстового редактора. Компьютерную модель (чертеж)
механизма или устройства можно создать с помощью
графического редактора.
Компьютерные модели создаются с помощью различных
программных средств: систем программирования, электронных
таблиц, текстовых и графических редакторов.
Виды моделей в зависимости от внешних размеров
От внешних размеров
масштабные
немасштабные
Модель называется масштабной, если внешние размеры модели получены
увеличением или уменьшением размеров моделируемого объекта.
Масштабную предметную модель обычно называют макетом. Глобус Земли —
масштабная модель. Сюда же относятся чучела животных, муляжи.
Документальная или компьютерная модель также может быть масштаб ной.
Например, географическая карта, чертеж.
Если внешние размеры модели не отражают внешних размеров моделируемого
объекта, то такую модель называют немасштабной.
Немасштабной моделью, например, является любо описание моделируемого
объекта в виде текста и формул.
Виды моделей в зависимости от времени
От времени
динамической
статической
имитационная
Если модель учитывает зависимость свойств моделируемого объекта от времени,
то модель называют динамической. В противном случае модель называют
статической.
Например, движущиеся модели судов являются динамическими моделями, а
модели судов в музеях—статическими. Плюшевый медведь — статическая модель
медведя, а заводная игрушка — динамическая модель.
Если динамическая модель полностью имитирует поведение моделируемого
объекта во времени, то такая модель называется имитационной.
Виды моделей по отраслям знаний
По отраслям знаний
простейшие
математическая
биологические
статистическая
социологические
Каждая наука при описании фактов и явлений пользуется своим языком: для математики — это язык
цифр и математических формул, для физики — язык физических закономерностей. Свои подходы
имеют химия, биология, генетика, социология и т. д.
Использование научных знаний в процессе моделирования повышает адекватность моделей.
Поэтому при создании моделей обычно используются язык, законы, методы той или иной науки. В
зависимости от этого модели разделяют по отраслям знаний: математические модели,
статистические модели, биологические модели, социологические модели и т. д. Если модель с
определенной отраслью знаний не связана, то ее называют простейшей.
Чаще других используются математические модели, потому что математика дает возможность
учитывать важные числовые свойства объектов (размеры, скорость, углы, дальность, массу,
плотность и т. п.).
Отнесение модели к определенному виду
Вид любой модели определяется отдельно по каждой особенности.
Рассмотрим, например, электронную модель сердца. Это предметная модель (по форме
представления), немасштабная (в зависимости от внешних размеров), динамическая (в
зависимости от времени), электронная (по отрасли знаний).
Другой пример: фотография. Документальная (образно-знаковая) модель, масштабная,
статическая, простейшая (с определенной отраслью знаний не связана).
Исполнитель “Робот” — компьютерная (образно-знаковая) модель, немасштабная,
динамическая, отрасль знаний — информатика.
Текст в рабочем окне текстового редактора — компьютерная (образно-знаковая) модель,
масштабная, статическая, отрасль знаний — информатика.
При рассмотрении моделей могут учитываться и другие их особенности: способ решения
(аналитические и численные модели), способ записи (алгоритмические и неалгоритмические
модели) и т. д.
Следует представлять себе, что для одного и того же объекта могут быть построены модели
разных видов. Например, модель участка земной поверхности можно представить мысленно
(мысленная модель), в виде рельефного макета (предметная модель), в виде карты
(документальная модель) или в виде графического объекта на экране компьютера
(компьютерная модель).
А теперь проверь свои силы
К какому виду моделей следует
отнести:
плюшевого зайца
Сделайте задание сами, а затем проверь
себя, посмотрев правильный ответ
К какому виду моделей следует
отнести:
заводную машинку
Сделайте задание сами, а затем проверь
себя, посмотрев правильный ответ
К какому виду моделей следует
отнести:
игру малышей в дочкиматери
Сделайте задание сами, а затем проверь
себя, посмотрев правильный ответ
Урок закончен
Правильный ответ
В зависимости от формы:
предметная
От внешних размеров:
масштабная
В зависимости от времени:
статическая
Правильный ответ
В зависимости от формы:
предметная
От внешних размеров:
масштабная
В зависимости от времени:
динамическая
Правильный ответ
В зависимости от формы:
образно-знаковая, мысленная
От внешних размеров:
немасштабная
В зависимости от времени:
динамическая, имитационная