Мектептегі информатика курсында

Ө. А. Байқоңыров атындағы Жезқазған университеті.

Гуманитарлық педагогтік институты

Дипломдық жұмыс

Жаратылыстану кафедрасы

Мектептегі информатика курсында

"Имитациялық модельдеу" тақырыбын зерттеу әдістемесі.

Орындаған:инф-17-1т. ст. АйбековаҰ. Ғылыми жетекшісі:ф. -м. ғ. д., профессор Кудайкулов А.

Қазіргі уақытта информатиканың негізгі ғылыми бағыттарының бірі модельдеу болып отыр.

Зерттеудің мақсаты: мамандандырылған оқытудың жоғары сынып оқушыларына арналған "жыртқыш-құрбандық" есебінің мысалында "модельдеу және формалдау" тақырыбында факультативті курс әзірлейміз.

Зерттеу пәні: "модельдеу және формальдау"тақырыбын зерттеу.

Дипломдық жұмыс кіріспеден, екі тараудан, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.

Дипломдық жұмыстың зерттеу проблемасының өзектілігі негізделген, зерттеудің мақсаты, объектісі, пәні және міндеттері тұжырымдалған.

Бірінші тарауда модельді жіктеудің негізгі ұғымдары, ақпараттық модельдеудің кезеңдерінмен бірге модельдеу құрылымының ерекшеліктерін, мектептегі информатика курсында "модельдеу және формалдау" мазмұндық желісін талдау және информатика курсының басқа тақырыптарымен байланысын қарастырамыз.

Екінші тарауда қосымша курсты ұйымдастыру қажеттігі туындағаннан "модельдеу және формалдау" тақырыбы бойынша факультативтік курсты ұйымдастырудың әдістемелік ерекшеліктерін көрсеттік - EXCEL бағдарламалау тілдерінде моделге компьютерлік сараптамалар жасалынады.

Қорытынды бөлімінде тақырып бойынша қорытындылар мен жалпылама тұжырымдар беріледі.

МЕКТЕПТІҢ ИНФОРМАТИКА КУРСЫНДА "МОДЕЛЬДЕУ ЖӘНЕ ФОРМАЛДАУ" МАЗМҰНДЫҚ ЖЕЛІСІНІҢ ТЕОРИЯЛЫҚ АСПЕКТІЛЕРІ

Информатика тұрғысынан кез келген өндірістік немесе ғылыми мәселенің шешімі келесі технологиялық тізбекпен сипатталады:

"нақты объект - модель - алгоритм - нәтижелер - нақты объект".

Бұл тізбекте "модель" буыны мәселені шешудің қажетті, міндетті кезеңі ретінде өте маңызды рөл атқарады.

Модель - бұл ұқсас объект немесе құбылыс, яғни белгілі бір модельдеу мақсаттары үшін маңызды модельденген объектінің немесе құбылыстың(прототиптің) қасиеттерін жеткілікті түрде қайталайды.

Модельдерді жіктеу және өндіру модельдеу жүйелік тәсіл негізінде алдымен модельді құру үшін түпнұсқа ретінде "жүйе" ұғымын анықтаған жөн.

Модельдеу дегеніміз - модельдерге алынған ақпаратты түпнұсқаға беру немесе, модель қасиеттерін түпнұсқаға жатқызу.

Модельдеу теориясы орта ғасырларда пайда болды.

Информатика математикалық модельдермен тікелей байланысты, өйткені олар әртүрлі сипаттағы есептерді шешуде компьютерді қолданудың негізі болып табылады: зерттелетін процестің немесе құбылыстың математикалық моделі зерттеудің белгілі бір кезеңінде компьютерлік (есептеу) модельге айналады, содан кейін алгоритм мен компьютерлік бағдарламаға айналады.

Зерттеу есебін бізді қызықтыратын сұрақтарға қатысты мағыналы деңгейде сипаттау.

Есепті нақтылау, есептің концептуалдық қойылымы - пəндік аймақтағы терминологиямен танысу, модельдің i p параметрлерін, i x кіріс жəне i y шығыс айнамалыларын анықтау.

Математикалық модельдеу үдерісі мынадай кезеңдерден тұрады.

Есепті формальдау - нақты құбылысты сипаттайтын математикалық модельді құру.

Математикалық есепті оны өлшемсіз түрге келтіру арқылы жалпылау. Бұл процедура есеп параметрлерінің санын қысқартуға мүмкіндік береді.

Құрылған модельдің нақты құбылысты дұрыс сипаттайтындығын тексеру жəне тестілеу. Ол үшін тəжірибелік берілгендер, сақталу заңдары мен модельдердің қарапайым нұсқалары пайдаланылады.

Құрылған математикалық есепті шешудің тиімді əдісін таңдау. Əдіс түрлі қателіктерге орнықты, үнемді жəне қарапайым алгоритмге ие болуы тиіс.

Есепті шешу алгоритмін компьютерде жүзеге асыратын бағдарламаны құру.

Бағдарлама көмегімен біз құрған математикалық модель сипаттайтын нақты құбылысты, үдерісті зерттеу.

Есептеуіш машиналардың құрылуы математикалық модельдердің жаңа ішкі класының -имитациялық дамуына әкеледі. Имитациялық модельдеу белгілі бір алгоритм - компьютерлік бағдарлама түрінде ұсынуды қамтиды, оның орындалуы жүйеде күйлердің өзгеру тізбегін модельдейді және осылайша модельденген жүйенің әрекетін білдіреді.

Математикалық модельдер

аналитикалық

имитациялық

аралас

Имитациялық модельдеу - бұл процестерді іс жүзінде қалай жүретінін сипаттайтын модельдер құруға мүмкіндік беретін әдіс.

Имитациялық модельдеу жағдайында имитациялық модель бағдарлама компьютерде жүзеге асырылады. Егер объектіні зерттеу тек аналитикалық немесе имитациялық модельдеуді қолдану қиын болса, онда аралас, аналитикалық имитациялық модельдеу қолданылады.

Ақпараттық модельдеудің бес негізгі кезеңі бар:

1) Есептің қойылуы. Тапсырма шешілуі керек белгілі бір мәселені білдіреді. Есепті қою кезеңінде: 1) есепті сипаттау; 2) модельдеу мақсаттарын анықтау; 3) объектіні немесе процесті талдау қажет.

2) Модельді әзірлеу. Бұл кезеңде қарапайым объектілердің қасиеттері, күйлері, әрекеттері және басқа сипаттамалары кез-келген түрде анықталады: ауызша, схемалар, кестелер түрінде.

3) Компьютерлік модельдің құрылысы. Компьютерлік модель-бұл бағдарламалық орта құралдары арқылы жүзеге асырылатын модель.

4) Компьютерлік эксперимент. Компьютерлік модельдеудің бір түрі-есептеу эксперименті, яғни эксперимент жүргізуші зерттелетін жүйеде компьютерлік орта, технология көмегімен жүзеге асырылады.

5) Модельдеу нәтижелерін талдау Модельдеудің түпкі мақсаты - алынған нәтижелерді жан-жақты талдау негізінде жасалуы керек. Бұл кезең шешуші - не зерттеуді жалғастырамыз, не аяқтаймыз.

Модельдеу мен формальдауды зерттеу информатика курсының міндеттерінің бірін шешуге мүмкіндік береді - студенттерде әлемнің жүйелік-ақпараттық бейнесін қалыптастыру, ал объект, жүйе, жүйелік эффект, жүйелік талдау, модель, модельдеу, формалдау сияқты осы маңызды сызықтың негізгі ұғымдары қуатты аналитикалық құралдар болып табылады.

Сонымен, біз негізгі мектепте ақпараттық модельдеуге оқыту әдістемесімен таныстық. "Модельдеу" тақырыбын ашу мектептің көптеген оқулықтарында қарастырылған. «Модельдеу» тақырыбы өте күрделі болып табылады. Себебі ол адам қызметінің барлық салаларында дерлік қолданылатындықтан әр түрлі саладан білімді қажет етеді: физикалық процесстерде физикадан, экологиялық процесстерде - биология заңдылықтарын, экономикалық процесстерді моделдеу кезінде - экономикадан хабарымыз болуы керек. Осылайша, модельдеу бойынша қосымша курсты ұйымдастыру қажеттігі туындайды.

Жоғары сынып оқушыларына арналған "модельдеу және формалдау" курсы жаратылыстану-математикалық бейінде оқитын оқушыларға арналған, бірақ әлеуметтік-гуманитарлық бейінде де қызықты болуы мүмкін. Алдын-ала дайындық деңгейіне қойылатын негізгі талап-информатика бойынша "базалық курсты" игеру.

"Модельдеу және формалдау" курсында: -модельдерді құрудың, редакциялаудың және сақтаудың негізгі мәселелері; -модельдерді құруға арналған бағдарламаларда иллюстрациялар жасау әдістері қарастырылады.

Курс соңында оқушылар ақпараттық, математикалық және компьютерлік модельдерді жасай алады. Ақпараттық моделдеуде жоғарыда атап өткендей ақпараттық процестерді, яғни ақпараттың пайда болуын, берілуін, өзгеруін және қолданылуын сипаттайды десек, оқушылар ақпараттың дұрыс өңделуіне бірден бір себепші - есептің қойылуын дұрыс формалдай біледі.

Практикалық жұмыс :«Жыртқыш- құрбандық моделі» 1. Есептің қойылымы 1. 1 Есептің сипаттамасы Егер қасқырлардың бастапқы саны 20 болса және көрсетілген кезеңде өзгермесе, 1, 3, 5 және 10 жылдан кейін қоян популяциясының саны қандай болатынын есептеңіз. Осы кезеңдегі қояндар санының өзгеруін графикалық түрде көрсету.