12:45 § 5. Побудова інформаційних моделей | |
§ 5. Побудова інформаційних моделейДля кожної галузі знань, науки і техніки є свої способи моделювання. Для кравця моделлю людської фігури є манекен, для конструктора крісла для космонавта - гіпсовий відбиток тіла космонавта, для лікаря - скелет людини, рисунки, на яких відображено будову м'язів, інших органів.Моделювати, як ми вже знаємо, можна не тільки реальні об'єкти, але й такі, що існують в уяві людини. Художник, створюючи портрет людини, натюрморт, пейзаж, передає в малюнку не тільки форму та кольори об'єкту, але й відтворює своє ставлення до моделі, своє сприйняття дійсності. Композитор, створюючи мелодію і записуючи її нотами, створює повідомлення, яке описує стан його свідомості, його почуттів - отже, художні твори теж можна вважати моделями реальних об'єктів і ставлення до них людини. Кожна галузь діяльності людини має свої особливості, які визначаються особливостями об'єктів вивчення. Результатом вивчення людиною оточуючого світу й самої себе є знання, які відображаються у певним чином поданих відомостях щодо об'єктів і процесів. У природничих науках основні закономірності описують у формі математичних моделей. Там, де неможливо використання математичних моделей (у мистецтві, суспільних науках) - використовують словесні описи інші форми подання знань. Для того, щоб полегшити сприйняття і запам'ятовування знань, було створено засіб, дія якого ґрунтується на тому, що людина краще сприймає і запам'ятовує те, що побачить. Карта знань (англ.: Mind map - карта думок) - зображення, які наочно репрезентують знання. Така карта дозволяє відобразити певний процес або ідею повністю, а також утримувати одночасно у пам'яті значну кількість даних, знаходити зв'язки між окремими частинами, запам'ятовувати матеріали та відтворювати їх навіть через тривалий час як систему знань про певний об'єкт . Карти знань - це зручний і ефективний засіб унаочнення знань і процесу мислення. їх застосовують для формулювання нових ідей, класифікування і структурування даних, аналізу й упорядкування даних, прийняття рішень тощо. Цей спосіб має багато переваг перед звичайними загальноприйнятими способами запису. На відміну від тексту, карти знань не лише зберігають факти, але й демонструють взаємозв'язки між ними, тим самим забезпечуючи швидше і глибше розуміння матеріалу. Карти знань використовують при проведенні презентацій, мозкових штурмів, планування діяльності, запам'ятовування великих обсягів даних, самоаналізу, розроблення складних проектів, власного навчання й розвитку. Карти знань можуть бути подані у вигляді діаграми, на якій зображено слова, ідеї, завдання або і нігті поняття, зв'язані гілками, що відходять від центрального поняття або ідеї. Для створення електронних моделей знань (карт знань) можуть бути застосовані растрові й векторні редактори зображень. При створенні карт знань використовується незначна (порівняно зі створенням інших типів зображень) кількість візуальних об'єктів і варіантів їх зафарбовування, а важливим і суттєвим при цьому є встановлення зв'язків між ними. Тому для рисування карт знань було створено досить велику кількість програмних засобів. Одним з таких засобів є MindMap , використовуючи який можна побудувати як нескладні, так і досить складні, карти знань. Процес пізнання природи, будь-якого явища, з використанням його моделі, проходить такі етапи. 1. Постановка завдання (опис завдання, мета моделювання, аналіз об'єкта, формалізація задачі). 2. Розроблення моделі (інформаційна модель, комп'ютерна модель). 3. Експеримент з моделлю (план експерименту, проведення дослідження). 4. Аналіз результатів моделювання (результати відповідають меті чи ні). 5. Корегування моделі. Ці етапи можна відобразити у вигляді ментальної карти, яка, одночасно, буде й відображенням алгоритму процесів створення моделі та її використання для отримання нових знань про об'єкт. Оскільки всі позначення на рисунку 2.4. нумеровані, то для описання етапів процесу зручно використовувати послідовність їх номерів. Такі рисунки досить часто використовують для планування не тільки наукової діяльності, але й для створення бізнес-планів, планування схем управління впровадженням інновацій тощо. 1 етап (4,3,2,1) - Постановка завдання Отримання первинних відомостей про об'єкт. Здійснюється аналіз об'єкта. Визначення можливого способу постановки задачі. У результаті аналізу даних проводиться формулювання вимог до моделі. Формулюється Мета моделювання. Виявляються суттєві фактори, від яких залежить поведінка моделі. Робиться перша спроба визначити зв'язки простих об'єктів, що входять до складу модельованого об'єкта. 2 етап (1,5,8). Розроблення моделі За результатами аналізу об'єкта створюється інформаційна модель (сукупність відомостей про об'єкт). Інформаційна модель має бути описана у формі сукупності даних, виражених певними кодами. Якщо передбачається здійснити комп'ютерне моделювання, то інформаційну модель здебільшого необхідно перетворити на математичну. 3 етап (11,(13,14),6,10,15). Комп'ютерний експеримент Після створення комп'ютерної моделі проводиться її тестування. Дуже важливо передбачити всі можливі варіанти отримання результатів, створити план проведення експериментів (13,14). На цьому етапі, як і на наступних, можливе корегування моделі (шлях дугою 12), оскільки в процесі дослідження майже завжди виникають нові дані, які потребують уточнення моделі. 4 етап (10,15 і далі). Аналіз результатів моделювання За отриманими даними перевіряється, наскільки результати відповідають цілям моделювання. Дослідник має вміти побачити реальний об'єкт або процес у його моделі, поданій у вигляді числових описань. Перевіряємо себе 1. Які об'єкти дослідження або вивчення потребують створсппя моделей? 2. Чому для людини важливо не просто прослухати повідомлення, а й побачити деяку модель, подану графічно? 3. Наведіть приклад використання зображень, які можуть вважатися ментальними картами, у побуті. 4. Чи можна виокремити серед етапів 1 - 4 найважливіший? 5. Чи завжди є правильним твердження, що даним, отриманим в процесі моделювання, можна довіряти менше, ніж даним, отриманим безпосередньо від об'єкта дослідження? 6. Чи завжди с потрібним процес, відображений на рисунку дугою 12? 7. Яким чином можуть бути описані знання про об'єкти природи? Що ми називаємо «галузевим знанням»? Музику можна описати за допомогою нот, а можна і за допомогою наборів чисел, які позначають висоту, тривалість і гучність звуків. Чи не означає цс, що в дійсності все на світі можна описати таким чином? Виконуємо 1. У графічному редакторі спробуйте відобразити відношення Об'єкт (Властивості) -Модель (Властивості). Як відобразити те, що властивостей об'єкта може бути набагато більше, ніж властивостей моделі? 2. У редакторі FreeMind, або іншому, створіть карту, показану на рисунку, доповніть з максимально можливим урахування отриманих знань щодо процесу моделювання. Вказівки до роботи зі створення карт знань 1. Розташувати основне поняття в середині карти знань. Сформулювати його стисло й точно, додати зображення. 2. Розділити створити розгалуження до найголовніпшх складників поняття, від яких, в свою чергу відходять розгалуження до інших, підлеглих. Відстежувати, щоб на одному розгалуженні знаходились поняття одного рівня. 3. На гілках розміщувати слова або зображення, що ілюструють поняття відповідного рівня . 4. На всіх розгалуженнях подавати ключові слова, що їх характеризують та змушують згадати те чи інше поняття. 5. Знайти всі асоціації (зв'язки) й подати їх на карті. 6. Розставити пріоритети (кольором, стрілками). Завдання 1 Зобразити у вигляді ментальної карти структуру диска С: комп'ютера, за яким ви працюєте. Вказівка. Виконання завдання розпочати з отримання на екрані списку кореневих каталогів, копіювання вмісту екрану в графічний редактор. Після цього подібним же чином отримати вміст каталогу Користувачі, призначення підкаталогів якого викласти в коротких (кілька слів) текстових поясненнях. Завдання 2 Зобразити у вигляді ментальної карти відношення понять: комп'ютер - принтер - клавіатура - миша - дисплей - сканер - модем, доповнити карту необхідними складниками, не вказаними у переліку. Завдання 1 Зобразити у вигляді ментальної карти відношення понять: природа - жива природа - нежива природа - біологія - фізика - хімія - астрономія - Марс - Венера - Земля - людина - планети. Необхідні зображення знайти в Інтернеті. Завдання 2 Зобразити у вигляді ментальної карти відношення понять: комп'ютерна мережа - комп'ютер - сервер - роутер - домен, доповнити карту необхідними складниками, не вказаними у переліку. ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ Всю історію людства можна вважати історією розвитку й уточнення моделей. Відомо, що Ніколай Коперник у 1543 p., маючи інформаційну модель руху планет Сонячної системи, подану у формі таблиць, побудував математичне подання геліоцентричної моделі Сонячної системи, згідно з якою планети рухаються навколо Сонця по певних орбітах, що дало можливість точніше обчислювати місцезнаходження планет. До появи моделі Н. Коперника існувала інша модель, згідно з якою всі планети, Сонце і Місяць рухалися навколо Землі. Нині вчені користуються ще більш точною математичною моделлю Сонячної системи, завдяки якій можна обчислювати маси та закони руху планет. Решебник ответы 7 класс по украинскому языку, математике Новые учебники 7 класс 2015 алгебре, информатике | |
