1. Що таке модель об’єкта? Які існують типи моделей за способом подання?

2. У яких формах можуть бути подані інформаційні моделі?

3. Які види інформаційних моделей можуть бути подані з використанням графічних редакторів, редакторів презентацій, текстових процесорів?

Етапи побудови інформаційної моделі

Подати інформаційну модель можна з використанням різноманітних засобів. Раніше архітектори, створюючи графічну модель майбутньої будівлі, виконували креслення на великих аркушах паперу, використовуючи креслярські інструменти та олівці (мал. 2.4). Геологи, створюючи інформаційну модель майбутньої експедиції, прокладали її маршрут на географічній карті, а розрахунки майбутніх витрат занотовували у вигляді таблиці в зошиті.

У наш час подання інформаційної моделі можна виконувати на комп’ютері з використанням різноманітних програмних засобів. Для словесного подання моделей можуть бути використані текстові процесори, для графічного - графічні редактори. Якщо для дослідження зручно поєднати в моделі текстове та графічне подання, то для цього можуть бути використані як текстові проце-

сори, так і редактори презентацій. Структурне подання моделі може бути виконано з використанням діаграм, таблиць або схем у текстових процесорах.

Вибір засобу залежить від того, якою є мета створення моделі та яким способом можна ефективніше відобразити суттєві властивості об’єкта.

Побудова інформаційної моделі об’єкта для певного дослідження виконується за таким алгоритмом:

1. Визначити мету створення моделі.

2. Визначити предметну область дослідження, для якого створюється модель.

3. Виділити ті властивості об’єкта, які є суттєвими для даного дослідження.

4. Установити взаємозв’язки між даним об’єктом та іншими об’єктами предметної області, суттєвими для даного дослідження.

5. Вибрати форму подання інформаційної моделі об’єкта.

6. Вибрати засіб, з використанням якого буде подано модель.

7. Зобразити модель відповідно до вибраної форми подання, відобразивши в ній суттєві властивості та встановлені взаємозв’язки (мал. 2.5).

Побудова інформаційних моделей

Розглянемо послідовність побудови інформаційних моделей у різних програмних середовищах.

Задача 1. Побудувати інформаційну модель океанічних западин для вивчення на уроках географії найглибших океанічних западин, їх глибин і розподілу між океанами світу.

1. Мета створення моделі - вивчення океанічних западин та їх розподілу по океанах.

2. Предметна область охоплює всі океани Землі. У різні часи та в різних державах виділяли різну кількість океанів. Міжнародна гідрографічна організація з 2000 року виділяє 5 океанів. Саме такою будемо вважати предметну область під час побудови нашої моделі. Для створення медепі використаємо дані, отримані з інтернет-енциклопедії Вікіпедія.

3. Суттєвими властивостями об’єктів моделювання є назви западин, їх глибина, належність западин до океанів. Несуттєві властивості - солоність води в западинах, морські мешканці западин, океанічні течії та інші.

4. У моделі суттєвими є взаємозв’язки між западинами та океанами, у яких розташовані ці западини.

5. Виберемо для даної моделі структурну форму подання у вигляді схеми, яка сприятиме кращому сприйняттю відомостей про суттєві властивості океанічних западин.

6. Зобразити структурну модель можна в текстовому процесорі, у якому є засоби для вставлення схем.

7. Як результат отримуємо модель, наведену на малюнку 2.6.

Зауважимо, що для моделі можуть бути використані інші форми подання: таблиця, у якій наведено дані про западини (табл. 2.3), діаграма порівняння середніх і найбільших глибин океанів (мал. 2.7), карта з нанесеними позначеннями глибин океанічних западин (мал. 2.8) тощо.

Мал. 2.6. Схема даних про найглибші океанічні западини

Таблиця 2.3

Інформаційна модель - таблиця найглибших западин океанів

Порівняння середніх і найбільших глибин океанів

Задача 2. Побудувати інформаційну модель іншого об’єкта - рослини ромашка лікарська. Ця модель може використовуватися на уроках біології для вивчення особливостей будови рослин.

1. Мета побудови моделі - вивчення будови рослини.

2. Предметна область охоплює рослинний світ.

3. Суттєвими властивостями є будова органів рослини: коріння, стебла, листків, квітів. Несуттєві властивості - запах, час цвітіння, лікарські властивості, місця розповсюдження тощо, оскільки вони не стосуються будови рослини.

4. Для цієї моделі суттєвим є взаємне розташування органів рослини.

5. Виберемо для моделі графічну форму подання, яка наочно відобразить суттєві властивості об’єкта дослідження.

6. Засіб для подання графічної моделі - графічний редактор.

Під час відтворення графічної моделі потрібно зобразити органи рослини за таким описом: стебло - пряме, циліндричне, голе, розгалужене; листки - чергові, розсічені; квітки - білі пелюстки, жовті серединки; коріння - стрижневе, малорозгалужене, тонке, неглибоко проникає у ґрунт.

У результаті отримуємо графічне подання моделі, зображене на малюнку 2.9. Звертаємо вашу увагу, словесний опис рослини, який наведено для створення графічного подання моделі, також є інформаційною моделлю цього об’єкта, але поданою в іншій формі.

Побудова математичної моделі

Для розв’язування багатьох задач потрібно побудувати математичні моделі, що описують взаємозв’язки між об’єктами з умови задач.

Ви вже знаєте, що математична модель - це інформаційна модель, у якій залежності між властивостями об’єкта та його зв’язки з іншими об’єктами описуються математичними формулами, функціями, рівняннями, нерівностями тощо.

Розглянемо послідовність побудови математичної моделі на прикладі задачі 3.

Задача 3. Коли Софійка навчалася в 6-му класі, її батько отримав премію та поклав на депозитний рахунок у банк під певні відсотки річних. Тепер Софійка навчається у 7-му класі, і її батько знов отримав премію. Чи вистачить батькові грошей, щоб відправити Софійку на екскурсію до Львова, якщо зняти гроші з відсотками з депозитного рахунку та додати цьогорічну премію?

Проаналізуємо умову задачі, визначимо ті дані, які потрібно знати перед початком розв’язування задачі - вхідні, або початкові, дані, та введемо для них умовні позначення:

• х - розмір премії у гривнях, яку батько отримав, коли Софійка навчалася в 6-му класі;

• р - відсотки, які визначені банком для депозитних рахунків;

• у-розмір премії у гривнях, яку батько отримав, копи Софійка навчалася в 7-му класі;

• а - вартість екскурсії до Львова в гривнях.

Кінцевим результатом (вихідними даними) розв’язування задачі буде відповідь: Так, вистачить або Ні, не вистелить.

Для отримання кінцевого результату будуть потрібні проміжні результати - сума нарахувань за депозитними відсотками у та повна сума грошей s, яку матиме батько.

Для обчислення проміжних результатів використаємо такі формули:

• обчислення суми нарахувань за відсотками: v = х: 100 ■ р;

• обчислення всієї суми грошей: s = х + v + у.

Відповідь залежить від того, чи буде кінцева сума більшою або рівною вартості екскурсії. Якщо s > а, то кінцевий результат: Так, вистачить, інакше - кінцевий результат: Ні, не вистачить.

Для використання цієї моделі потрібно підставити конкретні значення вхідних даних, виконати обчислення проміжних результатів та отримати кінцевий результат. Наприклад, якщо х = 300 грн, р = 15 %, у = 270 грн, а = 600 грн, то отримуємо:

1) v= 300 : 100 ■ 15 = 45;

2) s= 300+ 45+ 270 = 615;

3) 615 > 600? - Так, кінцевий результат: Так, вистачить.

Для інших значень вхідних даних, наприклад, якщо а = 700 грн, результат буде Ні, не вистачить.

Отже, для побудови математичної моделі спід:

1. Проаналізувати умову задачі та визначити, що буде вхідними даними, кінцевими результатами (вихідними даними) та проміжними результатами.

2. Увести позначення для усіх даних.

3. Записати формули та співвідношення, які пов’язують вхідні дані з кінцевими результатами.

Працюємо з комп'ютером

Увага! Під час роботи з комп’ютером дотримуйтеся вимог безпеки життєдіяльності та санітарно-гігієнічних норм.

Завдання. Створіть презентацію для відображення етапів побудови інформаційної моделі для розв’язування такої задачі: Для реставрації музейного експоната потрібно покрити лаком кришку старовинного столу. Визначити витрати лаку для реставрації.

1. Відкрийте редактор презентацій. Створіть презентацію за таким планом:

1. Слайд 1: заголовок - Побудова інформаційної моделі, підзаголовок - ваше прізвище.

2. Слайд 2: заголовок - Задача, текст - умова задачі, зображення, наприклад з папки Розділ 2\Пункт 2.2, підпис під зображенням - адреса сайту, з якого взято зображення uad.exdat.com/docs/index-822981.html?page=2

3. Слайд 3: заголовок - Мета та предметна область дослідження, текст: Мета дослідження: визначити витрати лаку. Предметна область: меблеве виробництво.

4. Слайд 4: заголовок - Суттєві властивості та взаємозв’язки, текст: Суттєві властивості: площа кришки столу витрати лаку на одиницю площі. Взаємозв’язки: Площа залежить від форми кришки та розмірів. Якщо кришка прямокутна, то площа дорівнює добутку довжини на ширину. Маса лаку дорівнює добутку площі на витрати лаку на 1 см².

5. Слайд 5: заголовок - Математична модель, текст: Позначимо: а, Ь- розміри столу (у см), k - витрати лаку (у г на 1 см²). Знайти: х - маса лаку (у кг). Площа прямокутника: S = а ■ b (см²). Маса лаку: х = S ■ k (у г), х = х/1000 (у кг).

6. Слайд 6: заголовок - Застосування моделі під час дослідження, текст: Припустимо: форма кришки - прямокутна, довжина кришки а = 75 см, ширина -b = 48 см, витрати лаку k = 1,5 г на 1 см². Площа: S = 75 ■ 48 = 3600 (см²). Маса лаку: х = 3600 ■ 1,5 = 5400 (г), х = 5400/1000 = 5,4 (кг).

2. Виберіть тему оформлення презентації за власним уподобанням.

3. Збережіть презентацію у вашій папці у файлі з іменем вправа 2.2.

Приклад слайдів презентації наведено на малюнку 2.10.

Найважливіше в цьому пункті

Побудова інформаційної моделі об’єкта для певного дослідження виконується за таким алгоритмом:

1. Визначити мету створення моделі.

2. Визначити предметну область дослідження, для якого створюється модель.

3. Виділити ті властивості об’єкта, які є суттєвими для даного дослідження.

4. Установити взаємозв’язки між даним об’єктом та іншими об’єктами предметної області, суттєвими для даного дослідження.

5. Вибрати форму подання інформаційної моделі об’єкта.

6. Вибрати засіб, з використанням якого буде подано модель.

7. Зобразити модель відповідно до вибраної форми подання.

Подання інформаційної моделі можна виконувати з використанням різноманітних

програмних засобів: текстових процесорів, графічних редакторів, редакторів презентацій тощо.

Вибір засобу залежить від того, яким способом можна ефективніше відобразити властивості об’єкта, суттєві для дослідження.

Математична модель - це інформаційна модель, у якій залежності між властивостями об’єкта та його зв’язки з іншими об’єктами описуються математичними формулами, функціями, рівняннями, нерівностями тощо.

Для побудови математичної моделі слід:

1. Проаналізувати умову задачі та визначити, що буде вхідними даними, кінцевими результатами (вихідними даними), проміжними результатами.

2. Увести позначення для усіх даних.

3. Записати формули та співвідношення, які пов’язують вхідні дані з кінцевими результатами.

Лайте вілповілі на запитання

1*. За яким алгоритмом виконується побудова інформаційної моделі об’єкта?

2°. Які засоби можуть бути використані для подання інформаційних моделей?

3°. Для яких форм подання інформаційних моделей використовуються текстові процесори? Наведіть приклади.

4°. Для яких форм подання інформаційних моделей використовуються графічні редактори? Наведіть приклади.

5°. Для яких форм подання інформаційних моделей використовуються редактори презентацій? Наведіть приклади.

6*. Від чого залежить вибір форми подання інформаційної моделі?

7*. Яку форму подання доцільно вибрати для інформаційної моделі вашого класу для проведення дослідження учнівських захоплень?

8*. Чим будуть відрізнятися інформаційні моделі туристичного походу, створені перед його проведенням і після його завершення?

9°. Що таке математична модель?

10*. Яка послідовність побудови математичної моделі?

11°. Що називають вхідними даними, кінцевими результатами (вихідними даними), проміжними результатами в математичній моделі?

Виконайте завлання

1°. Зобразіть з використанням графічного редактора інформаційну модель карася у графічній формі для вивчення будови риб. Збережіть зображення у вашій папці у файлі з іменем завдання 2.2.1.jpg.

2°. Зобразіть з використанням текстового процесора структурну модель одиниць вимірювання довжини, часу, площі поверхні, об’єму для використання на уроках фізики. Збережіть документ у вашій папці у файлі з іменем завдання 2.2.2.docx.

З*. Подайте з використанням текстового процесора математичну модель та результати її застосування для розв’язування такої задачі: Учні планують одноденний пішохідний похід для збору лікарських рослин поблизу свого населеного пункту Визначити, на яку найбільшу відстань від населеного пункту можна віддалятися учням, якщо вони планують витратити на похід не більше ніж

5 год, іти пішки зі швидкістю не більше ніж 4 км/год та зробити привал тривалістю не менше ніж 1 год. Збережіть документ у вашій папці у файлі з іменем завдання 2.2.3.

4^е. Об’єднайтесь у групу з 3-4 осіб. Побудуйте інформаційну модель для демонстрації процесу вирощування гороху від окремої горошини до дорослої рослини з плодами. Розподіліть між собою завдання зі створення зображення окремих етапів розвитку рослини. Об’єднайте окремі зображення у спільному документі. Засіб для об’єднання створених зображень оберіть самостійно. Документ з поданням моделі збережіть у файлі з іменем завдання 2.2.4 та розширенням імені, що відповідає вибраному програмному засобу.

5*. Побудуйте інформаційну модель для вивчення видів географічних карт. Відомо, що географічні карти поділяються за охопленням території, змістом і призначенням. Інші відомості знайдіть у вашому підручнику з географії. Виберіть структурну форму подання моделі, засіб подання оберіть самостійно. Документ з поданням моделі збережіть у вашій папці у файлі з іменем завдання 2.2.5 і розширенням імені, що відповідає вибраному програмному засобу.

6*. Створіть інформаційну модель служби електронного листування. Форму подання та засіб оберіть самостійно. Документ з поданням моделі збережіть у вашій папці у файлі з іменем завдання 2.2.6 і розширенням імені, що відповідає вибраному програмному засобу. Надішліть документ електронною поштою вашому вчителю/вчительці інформатики.

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № З

«Побудова інформаційних моделей у різних програмних середовищах»

Увага! Під час роботи з комп’ютером дотримуйтеся вимог безпеки життєдіяльності та санітарно-гігієнічних норм.

Завдання. Створіть інформаційну модель для вивчення вимірювальних приладів на уроках фізики.

1. Зобразіть у текстовому процесорі структурну модель для вивчення вимірювальних приладів. Відобразіть у моделі призначення приладів (для вимірювання часу: метроном, секундомір, годинник; для вимірювання лінійних розмірів: лінійка; для вимірювання об’єму: мензурка), їхні назви, одиниці вимірювання відповідних фізичних величин. Збережіть отриманий документ у вашій папці у файлі з іменем практична З.сіосх.

2. Створіть презентацію Вимірювальні прилади:

1. Розмістіть на першому слайді заголовок Вимірювальні прилади та підзаголовок - ваше прізвище та ім’я.

2. Скопіюйте з текстового документа структурну модель вимірювальних приладів і вставте її на другий слайд презентації.

3. На третьому слайді презентації створіть математичну модель для визначення кількості секунд в інтервалі часу, якщо відома його тривалість як сума годин і хвилин.

4. Збережіть отриману презентацію у вашій папці у файлі з іменем практична 3.pptx.

 

Це матеріал з підручника Інформатика за 7 клас Ривкінд 2020