Формы представления информационных моделей

Формы представления информационных моделей.
Модели материальные и модели информационные.
Объектов моделирования огромное количество. И для того, чтобы
ориентироваться в их многообразии, необходимо все это классифицировать,
то есть каким-либо образом упорядочить, систематизировать.
При классификации объектов по «родственным» группам необходимо
выделить некий единый признак (параметр, а затем объединить те объекты, у
которых он совпадает).
Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные
(материальные) и модели информационные. Предметные модели
воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в
материальной
форме
(глобус,
анатомические
муляжи,
модели
кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.).
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной
или знаковой форме.
Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой
зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе
информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Широко используются
образные информационные модели в образовании (вспомните учебные
плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация
объектов по их внешним признакам (ботанике, биологии, палеонтологии и
др.).
Знаковые информационные модели строятся с использованием
различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель
может быть представлена в форме текста (например, программы на языке
программирования), формулы (например, второго закона Ньютона F = т • а),
таблицы (например, периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева)
и т.д.
Иногда при построении знаковых информационных моделей
используются одновременно несколько различных языков. Примерами таких
моделей могут служить чертежи, электрические и логические схемы,
географические карты, блок-схемы алгоритмов, графики и диаграммы и др.
Во всех этих моделях используются одновременно как язык графических
элементов, так символьный язык.
На протяжении своей истории человечество использовало различные
способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти
способы постоянно совершенствовались, так, первые информационные
модели создавались в форме наскальных рисунков. В настоящее время
информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием
современных компьютерных технологий.
Классификация информационных моделей.
По форме представления можно выделить следующие виды
информационных моделей:
1. Словесные модели — устные и письменные описания с использованием
иллюстраций.
2. Математические модели — математические формулы, отображающие
связь различных параметров объекта или процесса.
3. Геометрические модели — графические формы и объемные конструкции.
4. Структурные модели — схемы, графики, таблицы и т.д.
5. Логические модели — модели, в которых представлены различные
варианты выбора действий на основе умозаключений и анализа условий.
6. Специальные модели — ноты, химические формулы и т.п.
Для представления информационных моделей в той или иной форме
используются естественные и формальные языки.
Естественные языки используются для построения словесных,
описательных моделей. Например, различные литературные произведения
имеют непосредственное отношение к понятию модели, поскольку
фокусирует внимание читателя на определенных сторонах человеческой
жизни. Особенно можно выделить такой литературный жанр, как басня или
притча.
В истории науки также существуют многочисленные текстовые
информационные модели. Например, гелиоцентрическая модель мира
Коперника, которую он сформулировал следующим образом:
- не Солнце движется вокруг Земли, а Земля вращается вокруг своей оси и
Солнца;
- орбиты всех небесных тел проходят вокруг Солнца.
В учебнике по географии описаны природные процессы, происходящие
на Земле, а также основные географические объекты.
Словесные модели могут описывать ситуации, события, происходящие в
жизни, с целью их осмысления и использования опыта.
Со словесного описания начинается построение любой модели, так как
оно более или менее точно отражает оригинал. При создании словесной
модели важно уметь ясно и понятно строить фразы, выделять ключевые
моменты, правильно пользоваться терминологией, ссылаться на известные
исторические факты.
Инструментом создания словесных моделей в древности были папирус и
перья. Потом - типографские станки и пишущие машинки. Сегодня для
описания словесных моделей используется компьютер, а именно его
клавиатура и специальная программа, называемая текстовый редактор или
процессор.
С
помощью
формальных
языков
строятся
формальные
информационные модели (математические, логические и др.). Одним из
наиболее широко используемых формальных языков является математика.
Модели, построенные с использованием математических понятий и формул,
называются математическими моделями. Язык математики является
совокупностью формальных языков, с некоторыми из них (алгебра,
геометрия, тригонометрия) вы знакомитесь в школе, с другими (теория
множеств, теория вероятностей и др.), сможете ознакомиться в процессе
дальнейшего обучения.
Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости
между величинами. Так, Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему
мира, открыв законы механики и закон всемирного тяготения и записав их в
виде алгебраических функциональных зависимостей. В школьном курсе
физики
рассматривается
много
разнообразных
функциональных
зависимостей, выраженных на языке алгебры, которые представляют собой
математические модели изучаемых явлений или процессов.
Язык алгебра логики (алгебры, высказываний) позволяет строить
формальные логические модели. С помощью алгебры высказываний можно
формализовать (записать в виде логических выражений) простые и сложные
высказывания, выраженные на естественном языке. Построение логических
моделей позволяет решать логические задачи, строить логические модели
устройств компьютера (сумматора, триггера) и т.д.
Процесс построения информационных моделей с помощью формальных
языков называется формализацией.
В процессе познания окружающего мира человечество постоянно
использует моделирование и формализацию. При изучении нового объекта
сначала обычно строится его описательная информационная модель на
естественном языке, затем она формализуется, т.е. выражается с
использованием формальных языков (математики, логики и др.).
Контрольные вопросы
1. Какие бывают модели? Приведите примеры материальных
информационных моделей.
2. Приведите примеры описательных текстовых моделей.
3. Какие вы знаете формальные языки?
4. Что такое формализация?
5. Приведите примеры математических и логических моделей.
и
Практическая работа
Построение словесной модели в среде текстового редактора
Объект моделирования: одноклассник
Цель моделирования: построение словесной модели человека.
Параметры моделирования.
1. Фамилия, имя, отчество объекта.
2. Черты лица, телосложение (рост, вес).
3. Любимый учебный предмет объекта.
4. Хобби объекта.
Инструмент моделирования: текстовый редактор WordPad.
1.
2.
3.
4.
5.
Ход работы.
Откройте текстовый редактор WordPad.
Выберите объект моделирования (любого одноклассника).
Составьте его мысленный образ в соответствии с параметрами
моделирования.
Оформите мысленный образ средствами текстового редактора.
Покажите результат учителю.