Информатика курсында білімді моделдеу

Математикалық модельдеу – процестер мен құбылыстарды олардың математикалық модельдерінде зерттеу әдісі. Тәжірибе жасауға мүмкіндік болмаған, қиын немесе қолайсыз жағдайларда ғана пайдаланылады. Жеке жағдайда аналитикалық  модельдеу болып табылады.

Математикалық модельдер химия, биология, экология, гуманитарлық және әлеуметтік ғылым салалары үшін дәстүрлі модель түрі болып табылады.

Имитациялық алгоритмдік  модельдеу – объектінің кездейсоқ факторлардың әсерін ескеретін, уақыт бойынша формалану процесімен құрылымын бейнелейтін алгоритм формасындағы сипаттамалық мазмұны.

Гноселогиялық модельдер – табиғаттың объективті заңдарын оқып үйренуге бағытталған (Күн жүйесі моделі, биосфераның  дамуы т.с.с.)

Концептуалдық модель – зерттелетін объектіге және анықталған зерттеу шеңберіне қатысты себеп  - салдарлық байланыстар мен заңдылықтарды айқындауды сипаттайды.

Сенсуалдық  модельдер – адам сезіміне ықпал ететін сенімсіздік, эмоциялық (музыка, поэзия) модельдер.

Аналогтық модельдер - өзін нақты объект ретінде іс атқаратын, бірақ дәл сондай бейнеде көрінбейтін объект аналогы.

 

Ақпараттық  модельдеу тәсілдері.

Информатиканың мамандыққа баулу курстарының бірі – «модельдеу». Қазіргі информатиканы оқыту  әдістерінде ақпараттық технологиялар, алгоритмдеу және программалау мәселелері терең,жан-жақты зерттелуде, ал модель, модельдеу процесіне назар аударылмай отыр.

Модель - жасанды құрылған объект. Ол схема, сызба, математикалық  таңбалар, физикалық формулалар және т.б түрінде беріледі. Қазіргі кезде неғұрлым кең таралған қарапайым модельдерге: графикалық модель, сөздік модель, математикалық модель, информациялық модель, аналитикалық модель, стохастикалық модель, көрнекі модель, т.с.с.

Модель құру процесі  модельдеу деп аталады. Модельдеу  - зерттелетін объектінің қасиеттерін, өзара байланысын және арақатынасын аналогиялық түрде сипаттау. Қазіргі кезде модельдеудің көптеген түрі белгілі. Мысалы, детерминдік модельдеу – табиғатта және қоғамда кездесетін оқиғаларды, құбылыстарды, оның ішінде адамның еркі мен мінезінің өзара байланысының себептерінің заңдылықтарын зерттейді; динамикалық модельдеу – неғұрлым күрделі математикалық теңдеулерді қарастырады, дискретті және үздіксіз процестерді сипаттайды.

Жалпы жағдайда модельдеу нақты және абстрактылы болып бөлінеді. «Абстрактылы модельдеу» ұғымы әдістемелік  әдебиеттерде «ақпараттық модельдеу» ұғымына балама түрде  қолданылады. Информациялық модельдеу объектілер мен процестерді модельдеу және білімді модельдеу болып бөлінеді. Объектілер мен процестерді модельдеу кескіндеу, сипаттау, бейнелеу жағдайында болады. Оған жоғарыда айтылған графикалық, математикалық, т.б. модельдер мысал болады. Ал, білімді модельдеу мәселесінде жасанды интеллект ұғымы ізделінеді сипатқа ие болады. Мұндай модельдеу түріне эксперттік жүйелер, берілгендер қоры, компьютер-атқарушы, бастапқы модельдеу, информацияны тарату жүйелері, т.б. жатады. Демек, қолданылу саласы бойынша:

• дәстүрлі математикалық модельдеу;
• процестер мен құбылыстарды визуальды модельдеу;
• арнайы қолданбалы технологиялармен компьютерлік технологиялар арқылы жасақталған «жоғары» технологиялар арқылы модельдеу, т.б. болып бөлінеді.

Информациялық модельдеудің кең таралған түрлерінің бірі –  ақпаратты кесте түрінде бейнелеу. Мысалы, екілік матрица берілген. Бұл матрица компьютерлік желідегі бірнеше серверлердің өзара байланысын сипаттайды. Осы матрица бойынша көрсетілген 5 сервердің қайсысының түйінді сервер болатынын анықтау керек.

Шешуі: Есеп шарты бойынша  түйінді сервер басқа барлық серверлермен өзара байланыста болуы қажет. Демек, оқушылар матрицадан 0-дік элементі жоқ қатарды таңдауы қажет.Бұл  қатар С4  қатары. Олай болса, С4 – түйінді сервер болып табылады. Оның моделін 2- кесте түрінде бейнелеп көрсетуге болады.

	С1	С2	С3	С4	С5
С1	1	0	0	1	0
С2	0	1	0	1	0
С3	0	0	1	1	0
С4	1	1	1	1	1
С5	0	0	0	1	1

 

1-кесте

Ақпараттық модельдеу  негізінен информатиканың қолданбалы бөлігін сипаттайды. Ақпараттың үлкен  көлемімен тиімді жұмыс істеу жүйелі ойлауға десек, негізгі мақсат – оқушылардың жүйелі ойлауын дамыту. Мұндай модельдеуде қолданылатын әдістемелік тәсілдердің бірі – жүйелік тәсіл.Бұл тәсіл модельдеу объектісін жүйе ретінде қарастырады.Барлық жүйенің маңызды сипаттамасы оның құрылымы болып табылады. Құрылымның жалпы түрін 3-кесте түрінде көрсетуге болады.

Сонымен, информатика  пәнінің мұғалімі «Модельдеу» тақырыбын  өту барысында ақпараттық модельдерді  пайдалана алуы және оларды өңдей  алуы қажет.

 

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-кесте

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-кесте

 

 

Табиғи тілдерді ақпараттық моделдеуде қолдану ерекшеліктері.

    Ақпараттық моделдерді құру барысында таным, қарым-қатынас пен практикалық іс-әрекеттердің нәтижелері қолданылады.

     Ақпаратты  моделдеудің кең тараған түрі – бұл табиғи тілде сөздік сипаттау болып табылады. Мұндай сипаттау көп жағдайда мәтін деп аталады.

     Кітап мәтіні, түсіндірме мәтін, есеп тапсырмасы  – бұлар тілдің элементар белгілерінен құралған тілдік конструкциялар. Бірақ барлық дерлік белгіле мәтін деп айтуға келмейді.

    Мәліметтерді  еркін формада мәтін түрінде  дайындау ұзақ уақытты қажет  етеді. Бұл жағдайда мәлімет  дайындаушыданәдеби көркем тіл  меноды қысқа әрі нұсқа етіп  әзірлеу қабілеті үлкен рөл  атқарады.

    Іс қағаздарын  жүргізуде  қарапайым мәтін мазмұнын  енгізудің бекітілген стандартты ережелері мен формалары қатаң сақталады. Ақпаратты моделдеудің бұл түрі мітіндік ақпаратты формалдауға мысал бола алады.

    Мәліметтерді  арнайы формада даярлаудың төмендегідей  тиімділіктері бар:

• мәліметті қабылдаушыға нақты қажет ақпаратты теріп алуға мүмкіндік береді;
• мәліметті қабылдаушы статистикалық мәліметтерді тез өңдеуге мүмкіндік алады;
• қажетті сандық және сапалық талдау мәліметтері тез әзірленеді.

    Ақпаратты  кодтау тілдерін келесі схемамен бейнелеуге болады:

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Адамдар тарапынан  арнайы мақсатқа бағытталып құрылған  тілдер жасанды тілдер деп аталады. Ақпараттық модел дегеніміз – бұл объектінің  қандай да бір ақпаратты кодтау тіліндегі сипаттамасы.

    Мәтінді кодтауға пайдаланылатын символдардың толық жиынын  алфавит немесе азбука деп атайды. Мысалы, қазақ, орыс, латын, және басқа тілдердің алфавиті, араб цифрларының, екілік цифрлардың, блок схема тілінің алфавиті, Морзе алфавиті, кодтық кестеден тұратын алфавит және т.б.

    Мысалы:

А∙ −	Л∙ − ∙∙	Ц ─ ∙ ─ ∙
Б − ∙∙∙	М─ ─	Ч ─ ─ ─ ∙
В ∙ ─ ─	Н ─ ·	Ш ── ─ ─
Г ─ ─ ·	О ─ ─ ─	Щ─ ─ ∙ ─
Д − ··	П·─ ─·	Ъ ∙ ─ ─ · ─  ∙
Е ·	Р · ─ ·	Ы ─ · ──
Ж ··· ─	С ∙∙∙	Ь ─ ∙ ∙ ─
З ─ ─ ∙∙	Т ─	Э ∙∙─∙∙
И ∙∙	У ∙∙─	Ю ∙ ∙ ─ ─
Й ∙─ ─ ─	Ф ··─·	Я· ─ · ─
К ─ ∙ ─	Х∙∙∙∙

Мынада не жазылғанын оқы:

─ ─   ─ ─ ─    ∙ − ∙∙   ─ ─ ─   − ··   ─ ∙ ─ ∙   ∙ −

Компьютерлерді пайдалануда  тілдің коммуникативтік және директивтік  функциялары кең қолданылады. Кез-келген тілдің негізін төменде келтірілген  тіл белгілері құрайды:

• ауызша сөзде: дыбыс, сөз/сөз тіркесі, оқиға, эмоция, мәтін т.с.с.
• жазбаша сөзде: әріп, сөз, сөйлем, мәтін т.с.

Кез-келген белгілер жүйесін, табиғи тілді үйрену мен, қолданудың семантика, синтактика, прагматика днп бөлінетін үш аспектісі бар. Бұл аспектілер табиғи тілдерді моделдеу тілі ретінде қолданудың ерекшеліктерін көрсетуде үлкен рөл атқарады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ақпараттық модельдердің негізгі сандық  бағаларының бірі оның күрделілігі.

Модельдерді келесі параметрлер  бойынша сандық бағалауға болады:

Объектінің  сыртқы түрін модельдеуде:

• физикалық-химиялық сипаттамалардан берілетін дәлдік;
• прпорцияны, масштабты сақтау;

объект құрылымын  модельдеуде:

нақты көрсеткіштер:

• бейнеленетін элементтер мен олардың өзара байланыстарының үлесі
• элемнттер салмағы мен олардың арасындағы байланысты бейнелеу дәлдігі
• объект құрылымын деталдау

ықтимал көрсеткіштер:

• элементтер санының орташа мәні мен бұл мәннен орташа ауытқуы
• орта бағалардың дәлдігі

объект күйін  модельдеуде :

нақты көрсеткіштер:

• объект қатысатын себеп-салдарлық байланыстардыескеру дәлдігі;
• дискретті модеоьдер көмегімен үзіліссіз процестерді модельдеуде дискреттеу қадамдары;
• модельдеу процесінің уақыт параметрі бойынша бейнеленуінің прпоционалдығы

ықтимал көрсеткіштер:

• модельденуші объект күйі  параметрлері таратылымының ықтимал заңдары;
• объектінің бақыланатын күйі мен оның моделі арасындағы айырымның статистикалық мәнділік деңгейі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пайдаланылған әдебиеттер:

 

1. «Компьютерлік моделдеу негіздері.» Алматы 2006.
3. С.А. Бешенков, Е.А.Ракитина. Лаборотория Базовых Знаний, Моделирование и формализация. Методическое пособие.  Москва-2002. 336 б.
5. «Программалау тілдері» С.М. Кеңесбаев.

                                                          Г.И Салғараева

Журналдар:

1. «Информатика негіздері» 2002 жыл №3

 

2. «Информатика негіздері» 2003 жыл № 6

 

3. «Информатика негіздері» 2005 жыл №2

 

4. «Информатика негіздері» 2005 жыл №7