Урок 19. Комп’ютерна модель. Види комп’ютерних моделей.

Цілі:

  • навчальна: сформувати поняття комп'ютерної моделі, познайомити з видами комп'ютерних моделей;
  • розвивальна:  розвивати логічне мислення; формувати вміння діяти за інструкцією, планувати свою діяльність, аналізувати i робити висновки;
  • виховна:  виховувати інформаційну культуру учнів, уважність, акуратність, дисциплінованість.

Тип уроку: засвоєння нових знань;  

Хід уроку

І. Організаційний етап

  • привітання
  • перевірка присутніх
  • перевірка готовності учнів до уроку

ІІ. Актуалізація опорних знань

Дайте відповіді на запитання:

  • якими бувають моделі;
  • як описують математичну модель;
  • приклади інформаційних моделей;
  • для чого призначені глобуси та географічні карти?
  • хто такі модельєри? Що створюють представники цієї професії?

ІІІ. Оголошення теми та мети уроку . Мотивація навчальної діяльності

На сьогоднішньому уроці ви дізнаєтесь:

  • що таке комп'ютерна модель
  • дізнаєтесь, чим відрізняються  комп'ютерні моделі

IV. Вивчення нового матеріалу

Що таке комп’ютерна модель та які її особливості?

Ви знаєте, що у процесі пізнання та практичної діяльності людина використовує різноманітні моделі для дослідження реального об’єкта в різних умовах. Модель — це матеріальний або уявний об’єкт, яким у про­цесі дослідження деякої предметної галузі замінюють реальний об’єкт- оригінал, зберігаючи важливі для цього дослідження суттєві властивості оригіналу. Якщо модель подають за допомогою спрощеного матеріально­го об’єкта, то отримують матеріальну модель. Якщо модель подають за допомогою описів, формул, зображень, схем, таблиць, креслень, графі­ків, то в такому разі мають справу з інформаційною моделлю. Оскільки інформаційні моделі доступні для опрацювання на комп’ютері, то для них у різних середовищах створюють комп’ютерну модель.

Комп’ютерна модель — це інформаційна модель, подана у знаковій формі та реалізована за допомогою комп’ютера.

Комп’ютерна модель допомагає спостерігати й досліджувати явища й процеси в динаміці їх розгортання, здійснювати багаторазові випробу­вання моделі, отримувати різноманітні кількісні показники в числовому або графічному поданні, зокрема такі, які потребують виконання склад­них, численних або трудомістких розрахунків.

За допомогою комп’ютерного моделювання вивчаються об’єкти та явища, які неможливо, дорого або небезпечно відтворювати в реальних умовах. Це дає змогу не лише економити матеріальні ресурси, а й збері­гати екологічні умови існування людини, уникати можливих шкідливих або руйнівних наслідків проведення випробувань.

Комп’ютерне моделювання є унікальним інструментом пізнання швидкоплинних або надповільних процесів. Їх можна досліджувати на комп’ютері, розтягуючи чи стискаючи час або навіть зупиняючи його для вивчення певних етапів процесу. Моделювати й вивчати за допомогою комп’ютера можна й такі явища, які не відбувалися, або невідомо, чи від­будуться коли-небудь у реальному житті, як, наприклад, зустріч нашої планети з іншим небесним тілом.

Комп’ютерне моделювання застосовують для розв’язування широкого кола завдань, зокрема:

  • конструювання транспортних засобів;
  • аналіз поширення забруднюючих речовин в атмосфері;
  • комп’ютерні тренажери для тренування пілотів;
  • емуляція роботи електронних пристроїв;
  • дослідження поведінки будівель, конструкцій і деталей під меха­нічним навантаженням;
  • проектування виробничих процесів, наприклад хімічних;
  • прогнозування цін на фінансових ринках;
  • моделювання роботів й автоматичних маніпуляторів тощо.

Різні сфери застосування комп’ютерних моделей висувають різні ви­моги до надійності одержуваних за їх допомогою результатів. Для моде­лювання будівель, деталей літаків, елементів нафтогазового обладнання потрібна висока точність і ступінь достовірності, тоді як моделі еволюції міст і соціально-економічних систем використовуються для отримання наближених результатів.

Чим відрізняються комп’ютерні моделі?

Розрізняють різні види комп’ютерних моделей.

Фізична комп’ютерна модель передбачає, що комп’ютер є частиною деякого експериментального пристрою чи тренажера, який за допомогою датчиків сприймає зовнішні сигнали, здійснює відповідні розрахунки та видає сигнали, що впливають на управління відповідними маніпулятора­ми. Наприклад, під час підготовки пілотів літальних апаратів використо­вують навчальну модель літака, яка оснащена відповідною комп’ютерною технікою, що «реагує» на дії пілота, змінює нахил кабіни, покази прила­дів, вид з ілюмінатора, тим самим моделюючи політ реального літака.

Графічна комп’ютерна модель — це сукупність певним чином організованих даних (знаків, сигналів), що відображають найістотніші властивості об’єктів дослідження. До таких моделей належать наочні, графічні, анімаційні, текстові, табличні інформаційні моделі, реалізова­ні засобами різних програмних середовищ. Це можуть бути також схеми, графи, графіки, діаграми, малюнки, відео, карти тощо, робота з якими здійснюється з використанням комп’ютера.

Імітаційна модель реалізується деякою комп’ютерною програмою чи пакетом програм, що імітує поведінку складної технічної, економіч­ної, біологічної, соціальної чи іншої системи з потрібною точністю. Такі моделі використовують для дослідження змін об’єктів обраної системи дослідження, для створення комп’ютерних ігор, «віртуальних світів», навчальних програм та анімацій. Наприклад, гру Міпесraft  можна вико­ристати для імітації археологічних розкопок, зміни ландшафту залежно від кліматичних умов, будівництва власних будинків, застосовуючи сти­лі різних епох тощо.

Обчислювальна комп’ютерна модель реалізується програмою для розрахунку стану системи, що моделюється за її математичною моделлю. Її застосовують для моделювання різних фізичних, біологічних, соціаль­них та інших явищ. Наприклад, коливання маятника, поширення хвиль, зміни чисельності населення, популяції певного виду тварин тощо. Такі моделі часто застосовують для багаторазового проведення випробувань, у тому числі — зі зміною параметрів, з подальшим збором та опрацюван­ням отриманих результатів чи для розв’язування задач на найкращий розкрій деталі, мінімальні витрати чи максимальний прибуток.

Логічні комп’ютерні моделі ґрунтуються на моделюванні знань, побу­дові системи штучного інтелекту, в основі якої лежить база знань деякої предметної галузі. Бази знань складаються з фактів — даних і правил.

Наприклад, комп’ютерна програма, яка «уміє» грати в шахи, складається з алгоритмів дій кожної шахової фігури, реалізує правила взаємодії фігур різних кольорів та пропонує логіку дії комп’ютера у відповідь на дію реального гравця.

V.  Інструктаж з ТБ

VI. Засвоєння нових знань, формування вмінь

Практичне завдання .

Вправа 1, 2 ст. 94

Вправа 3, 4 ст. 95

VІІ. Підсумки уроку

Рефлексія

  • Що ми навчились на уроці
  • Що виявилось занадто важким

VІІI. Домашнє завдання

Підручник п. 12.1-12.2   ст. 92- 95

IХ.  Оцінювання роботи учнів