Информационное моделирование на компьютере

Тема урока: Информационное моделирование на компьютере.

Цели:

Образовательные:определить возможности моделирования на компьютере.

Развивающие: развивать познавательные интересы,умение составлять конспект, выделять главное.

Воспитательные: способствовать воспитанию информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование:компьютер, мультимедийный проектор, компьютерная презентация.

ХОД УРОКА:

1.Организацинный момент.

2.Актуализация опорных знаний.

Современным и самым удобным инструментом для информационного моделирования является компьютер.

-Какие виды информационных моделей на сегодняшний день вы знаете?(Натурные, Информационные).

-Какое программное обеспечение для их создания на компьютере необходимо?(Текстовые редакторы, графические редакторы, электронные таблицы).

Но это еще не все. Феноменальной возможностью компьютера является быстрый счет (миллиарды операций в секунду). Эти возможности широко используются при компьютерном математическом моделировании.

3.Введение новой темы.

• Математическая модель-это описание моделируемого процесса на языке математики (уравнения, системы уравнений и т.п).

До появления ЭВМ ученые создавали модели, которые можно было просчитать вручную, поэтому модели были относительно простыми. Но простая модель не всегда хорошо описывает процесс, ошибка в расчетах по такой модели может обесценить результат.

Появление ЭВМ дало возможность создавать сложные математические модели.

• Компьютерная математическая модель – это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели.

Ее использование называется вычислительным экспериментом. Примеры таких экспериментов: прогноз погоды, испытание оружия, космические испытания.

Для визуализации результатов используются компьютерная графика.

План проведения компьютерного моделирования:

1. Постановка задачи. Задача формулируется на обычном языке:

а) Задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него: «что будет, если...?»

б) Задачи, в которых необходимо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию: «как сделать, чтобы…?»

1. Определение цели моделирования (определить, какие свойства объекта будут для нас существенными, а какими можно пренебречь).

2. Анализ объекта (выявление его составляющих (элементарных объектов) и определения связей между ними).

3. Разработка информационной модели объекта.

4. Технология моделирования (управление компьютерным экспериментом происходит обычно в форме диалога человека и компьютера).

2. Анализ результатов моделирования (принятие решения, которое должно быть выбрано на основе всестороннего анализа полученных результатов; в итоге вы либо продолжаете исследования (корректируете модель), либо заканчиваете (принимаете решение).

При моделировании на компьютере необходимо иметь представление:

• О классах программных средств

• Об их назначении

• Об инструментарии

• О технологических приемах работы

Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могут вести случайным образом, т.е. поведение которых заранее предсказать нельзя.

Такое поведение в математике называется стохастическим. Из курса физики вам знакомо явление броуновского движения: хаотического перемещения легких частиц на поверхности жидкости из-за неравномерных ударов молекул с разных сторон. Нельзя точно рассчитать траекторию броуновской частицы, но ее можно сымитировать на экране компьютера. Отсюда происходит название – имитационные модели.

К имитационным моделям относятся модели систем массового обслуживания: например, системы торговли, автосервиса, скорой помощи, в которых появление заявок на обслуживание и длительность обслуживания одной заявки – события случайные.

Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключается в поиске режимов работы служб сервиса (магазинов, автозаправок и т.д), уменьшающих время ожидания клиентов.

Еще одним популярным объектом для имитационного моделирования являются транспортные системы: сеть городских дорог, перекрестки, светофоры, автомобили. Модель имитирует движение транспортных потоков по городским улицам. Эксперименты на такой модели позволяют найти режимы управления движением (работа светофоров), уменьшающие возможности возникновения пробок. Работа имитационной модели всегда визуализируется на экране компьютера.

4.Закрепление

1. Установите правильную последовательность: моделирование, постановка задачи, программирование, алгоритмизация (постановка задачи, моделирование, алгоритмизация, программирование).

2. Что общего и в чем различие понятий «Математическая модель» и «Компьютерная математическая модель»?

3. В каких ситуациях используется имитационное моделирование?

5. Физкультминутка.

6. Практическая часть

1. Расчет прогноза погоды на современном компьютере с быстродействием 1 млн. операций в секунду длится 1 ч. Оценить, сколько времени понадобилось человеку, имеющему в своем распоряжении арифмометр (механический калькулятор). (1 000 000: 3600 = 278 ч).

2. Решите задачу, используя двоичную матрицу.

Миша, Олег, Иван и Витя – одноклассники. Каждый из них занимается каким-нибудь видом спорта и говорит на одном из иностранных языков: английском, немецком, французском, итальянском. Секции и языки у них разные. Миша играет в футбол. Мальчик, который говорит по – французски, играет в баскетбол. Олег играет в бадминтон. Миша не знает итальянского языка, а Олег не владеет английским. Иван не занимается легкой атлетикой, а бадминтонист не говорит по – итальянски. Определите, каким видом спорта занимается каждый мальчик, и каким иностранным языком он владеет.

(Миша – футболом, английским; Олег – бадминтоном, немецким; Иван – баскетболом, французским; Витя – легкой атлетикой, итальянским).

7.Выставление оценок

8. Домашнее задание

Параграф.9, зад. 6 на стр 60.

Тема урока: Информационное моделирование на компьютере.

1. Актуализация опорных знаний.

- Что такое модель?

Ответ:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

-Какие виды информационных моделей на сегодняшний день вы знаете?

Ответ: _______________________________________________________________________

Что такое информационная модель?

Ответ:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Что относится к графическим информационным моделям?

Ответ:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Какие типы таблиц вы знаете?

Ответ:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

-Какое программное обеспечение для создания информационных моделей на компьютере необходимо?

Ответ:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Но это еще не все. Феноменальной возможностью компьютера является быстрый счет (миллиарды операций в секунду). Эти возможности широко используются при компьютерном математическом моделировании.

2.Введение новой темы.

• Математическая модель-это описание моделируемого процесса на языке математики (уравнения, системы уравнений и т.п).

До появления ЭВМ ученые создавали модели, которые можно было просчитать вручную, поэтому модели были относительно простыми. Но простая модель не всегда хорошо описывает процесс, ошибка в расчетах по такой модели может обесценить результат.

Появление ЭВМ дало возможность создавать сложные математические модели.

• Компьютерная математическая модель – это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели.

Ее использование называется вычислительным экспериментом. Примеры таких экспериментов: прогноз погоды, испытание оружия, космические испытания.

Для визуализации результатов используются компьютерная графика.

План проведения компьютерного моделирования:

1. Постановка задачи. Задача формулируется на обычном языке:

а) Задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него: «что будет, если...?»

б) Задачи, в которых необходимо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию: «как сделать, чтобы…?»

1. Определение цели моделирования (определить, какие свойства объекта будут для нас существенными, а какими можно пренебречь).

2. Анализ объекта (выявление его составляющих (элементарных объектов) и определения связей между ними).

3. Разработка информационной модели объекта.

4. Технология моделирования (управление компьютерным экспериментом происходит обычно в форме диалога человека и компьютера).

5. Анализ результатов моделирования (принятие решения, которое должно быть выбрано на основе всестороннего анализа полученных результатов; в итоге вы либо продолжаете исследования (корректируете модель), либо заканчиваете (принимаете решение).

При моделировании на компьютере необходимо иметь представление:

• О классах программных средств

• Об их назначении

• Об инструментарии

• О технологических приемах работы

Имитационная модель воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могут вести случайным образом, т.е. поведение которых заранее предсказать нельзя.

Такое поведение в математике называется стохастическим. Из курса физики вам знакомо явление броуновского движения: хаотического перемещения легких частиц на поверхности жидкости из-за неравномерных ударов молекул с разных сторон. Нельзя точно рассчитать траекторию броуновской частицы, но ее можно сымитировать на экране компьютера. Отсюда происходит название – имитационные модели.

К имитационным моделям относятся модели систем массового обслуживания: например, системы торговли, автосервиса, скорой помощи, в которых появление заявок на обслуживание и длительность обслуживания одной заявки – события случайные.

Задачи, решаемые с помощью имитационных моделей систем массового обслуживания, заключается в поиске режимов работы служб сервиса (магазинов, автозаправок и т.д), уменьшающих время ожидания клиентов.

Еще одним популярным объектом для имитационного моделирования являются транспортные системы: сеть городских дорог, перекрестки, светофоры, автомобили. Модель имитирует движение транспортных потоков по городским улицам. Эксперименты на такой модели позволяют найти режимы управления движением (работа светофоров), уменьшающие возможности возникновения пробок. Работа имитационной модели всегда визуализируется на экране компьютера.

3.Закрепление

1. Установите правильную последовательность: моделирование, постановка задачи, программирование, алгоритмизация

Ответ:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. Что общего и в чем различие понятий «Математическая модель» и «Компьютерная математическая модель»?

Ответ:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

1. В каких ситуациях используется имитационное моделирование?

Ответ:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Практическая часть

1. Расчет прогноза погоды на современном компьютере с быстродействием 1 млн. операций в секунду длится 1 ч. Оценить, сколько времени понадобилось человеку, имеющему в своем распоряжении арифмометр (механический калькулятор).

2. Решите задачу, используя двоичную матрицу.

Миша, Олег, Иван и Витя – одноклассники. Каждый из них занимается каким-нибудь видом спорта и говорит на одном из иностранных языков: английском, немецком, французском, итальянском. Секции и языки у них разные. Миша играет в футбол. Мальчик, который говорит по – французски, играет в баскетбол. Олег играет в бадминтон. Миша не знает итальянского языка, а Олег не владеет английским. Иван не занимается легкой атлетикой, а бадминтонист не говорит по – итальянски. Определите, каким видом спорта занимается каждый мальчик, и каким иностранным языком он владеет.

5. Домашнее задание

Параграф.9, зад. 6 на стр. 60.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/559114-informacionnoe-modelirovanie-na-kompjutere