Сетевой ресурс mindomo (создание информационных карт), learning.aps (создание различных заданий)

2.Законы Грассмана. Цветовые модели.

В основе изучения света лежат законы Германа Грассмана.( (1809-77) - немецкий математик, физик и филолог. В середине прошлого века немецкий ученый сформулировал три закона аддитивного синтеза цвета. Первый закон (трехмерности) - Любой цвет однозначно выражается тремя, если они линейно независимы. Линейная независимость заключается в том, что ни один из этих трех цветов нельзя получить сложением двух остальных. Цвет трехмерен — для его описания необходимы три компонента. При этом не обязательно применять для описания «смесь» должно быть три. Второй закон (непрерывности) - При непрерывном изменении излучения цвет смеси также меняется непрерывно. Не существует такого цвета, к которому нельзя было бы подобрать бесконечно близкий. Третий закон (аддитивности) - Цвет смеси излучений зависит только от их цвета, а не от спектрального состава.. Фактически законы Грассмана постулируют, что любому цвету можно однозначным образом поставить в соответствие некоторую точку трехмерного пространства. Точки пространства, которые соответствуют цветам, воспринимаемым человеческим глазом, образуют в пространстве некоторое выпуклое тело. Абсолютно черному цвету всегда соответствует точка {0, 0, 0}. Таким образом, цвета можно рассматривать как точки или векторы в трехмерном цветовом пространстве.

Цветовые модели (цветовое пространство) — это способ описания цвета с помощью количественных характеристик. Различают три вида моделей: аддитивная, основанная на сложении цветов; * субтрактивная, основанная на вычитании цветов;* перцепционная, базирующаяся на восприятии цветов человеком.

Каждая цветовая модель задает в трехмерном цветовом пространстве некоторую систему координат, в которой основные цвета модели играют роль базисных векторов С учетом существования двух видов света, появились две цветовые модели (способы описания цветовых оттенков): Для излучаемого света - Аддитивная

addition – сложение RGB; для отраженного света – Субтрактивная subtraction – вычитание

Аддитивный цвет (от англ. add — добавлять, складывать) получается при соединении лучей света разных цветов. В этой системе отсутствие всех цветов представляет собой черный цвет, а присутствие всех цветов — белый. Система аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например, от монитора компьютера. В этой системе используются три основных цвета: красный, зеленый и синий (RGB). Значения каждого из каналов R, G и В лежат в диапазоне от 0 до 255, черному цвету соответствует значение RGB (0, 0, 0), белому — RGB (255, 255, 255), красному — RGB (255, 0, 0) и т. д.

CMYK - эта цветовая модель используется при подготовке публикаций к печати. Каждому из основных цветов ставится в соответствие дополнительный цвет (дополняющий основной до белого). Получают дополнительный цвет за счет суммирования пары остальных основных цветов. Значит, дополнительными цветами для красного является голубой (Cyan,C) = зеленый + синий = белый - красный, для зеленого - пурпурный (Magenta, M) = красный + синий = белый - зеленый, для синего - желтый (Yellow, Y) = красный + зеленый = белый - синий.

65. В основном такой метод принят в полиграфии. Но там еще используют черный цвет (BlacК, так как буква В уже занята синим цветом, то обозначают буквой K). Это связано с тем, что наложение друг на друга дополнительных цветов не дает чистого черного цвета.

Цветовая модель CMY применяется в устройствах, работающих на принципе поглощения (вычитания) цветов. К ним в первую очередь относятся цветные принтеры. Используется три цвета — голубой, пурпурный и желтый. В системе субтрактивных цветов (от англ. subtract — вычитать) происходит обратный процесс: вы получаете какой-либо цвет, вычитая другие цвета из общего луча отраженного света. В этой системе белый цвет появляется в результате отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие дает черный цвет. Система субтрактивных цветов работает с отраженным светом, например, от листа бумаги. Белая бумага отражает все цвета, окрашенная — некоторые поглощает, а остальные отражает.

 

1.Содержательная линия «Информации и информационных процессов». Ключевые понятия данной линии и методика обучения на разных уровнях школьного курса информатики

Ключевыми вопросами данной содержательной линии являются:

определение информации; измерение информации; хранение информации; передача информации; обработка информации; кодирование информации

сравнить изучение данной темы в 8 классе и 10 классе.

2.Модель. Классификации моделей

Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.

Объект – некоторая часть окружающего нас мира, которая может быть рассмотрена как единое целое. Под моделированием понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Обычно такой процесс абстрагирования от несущественных параметров объекта называют формализацией. Более точно, формализация – это замена реального объекта или процесса его формальным описанием.

Цели моделирования:

• исследование оригинала - изучение сущности объекта или явления

• анализ («что будет, если …») - научиться прогнозировать последствия различных воздействиях на оригинал

• синтез («как сделать, чтобы …») - научиться управлять оригиналом, оказывая на него воздействия

• оптимизация («как сделать лучше») - выбор наилучшего решения в заданных условиях

Свойства модели:

• Адекватность – совпадение существенных свойств модели и оригинала:

• Универсальность модели характеризует полноту отражения в ней свойств реального объекта.

• Точность модели оценивается степенью совпадения значений выходных параметров реального объекта и значений тех же параметров, рассчитанных с помощью модели

Модели по фактору времени Статическая модель Динамическая модель

Модели по характеру связей детерминированные (связи между входными и выходными величинами жестко заданы) вероятностные

Модели по форме представления: знаковая, образная, смешанная

Модели по структуре: табличные модели (пары соответствия) иерархические (многоуровневые) модели сетевые модели (графы)

К информационным моделям можно отнести вербальные и знаковые модели

Компьютерная модель – это модель, реализованная средствами программной среды.

Таблица типа «объекты-свойства» (ОС) Таблица типа «объекты-объекты-один» — это таблица, содержащая информацию о некотором одном свойстве пар объектов, чаще всего принадлежащих разным классам. Таблица типа «объекты-объекты-несколько» — это таблица, содержащая информацию о нескольких свойствах пар объектов, принадлежащих разным классам. Таблица типа «объекты-свойства-объекты» — это таблица, содержащая информацию и о свойствах пар объектов, принадлежащих разным классам, и об одиночных свойствах объектов одного из классов.

Этапы компьютерного моделирования

1. Постановка задачи. 2. Разработка модели. 3. Компьютерный эксперимент. 4. Анализ результатов моделирования.

Постановка задачи: 1.Описание задачи 2. Задача (или проблема) формулируется на обычном языке, и описание должно быть понятным. Главное на этом этапе – определить объект моделирования и понять. Что собой должен представлять результат. 3.Формулировка цели моделирования

Целями моделирования могут быть: познание окружающего мира, создание объектов с заданными свойствами («как сделать, чтобы…»), определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения («что будет, если…»), эффективность управления объектом (процессом) и т.д. 4. Анализ объекта (На этом этапе, отталкиваясь от общей формулировки задачи, четко выделяют моделируемый объект и его основные свойства)

2. Разработка модели: 1.Информационная модель выявляются свойства, состояния и другие характеристики элементарных объектов, определить существенные свойства оригинала,

• построить формальную модель это модель, записанная на формальном языке математика, логика,

• разработать алгоритм работы модели, 2. Знаковая модель

Информационная модель, как правило, представляется в той или иной знаковой форме, которая может быть либо компьютерной, либо некомпьютерной. Компьютерная модель

3. Компьютерный эксперимент: 1.План моделирования План моделирования должен отражать последовательность работы с моделью. Первыми пунктами в таком плане должны стоять разработка теста и тестирование модели. Тестирование – процесс проверки правильности модели. Тест – набор исходных данных, для которых заранее известен результат. В случае несовпадения тестовых значений необходимо искать и устранять причину. 2. Технология моделирования Технология моделирования – совокупность целенаправленных действий пользователя над компьютерной моделью.

4.Анализ результатов моделирования:Конечная цель моделирования – принятие решения, которое должно быть выработано на основе всестороннего анализа полученных результатов. Этот этап, решающий – либо исследование продолжается (возврат на 2 или 3 этапы), либо заканчивается.

 

1.Содержательная линия «Компьютер». Ключевые понятия данной линии и методика обучения на разных уровнях школьного курса информатики.

Одна из содержательных линий базового курса информатики—линия компьютера. Линия

компьютера проходит через весь курс и по двум целевым направлениям:

1) теоретическое изучение устройства, принципов функционирования и организации данных в ЭВМ; 2) практическое освоение компьютера; получение навыков применения компьютера для выполнения различных видов работы с информацией.

Требования к знаниям и умениям учащихся по линии компьютера: Учащиеся должны знать

правила техники безопасности при работе на компьютере; состав основных устройств компьютера, их назначение и информационное взаимодействие; основные характеристики компьютера в целом и его (различных накопителей, устройств ввода и вывода информации); структуру внутренней памяти компьютера (биты, байты); понятие адреса памяти; типы и свойства устройств внешней памяти; типы и назначение устройств вводавывода; сущность программного управления работой компьютера; принципы организации информации на дисках: что файл, каталог (папка), файловая структура; назначение программного обеспечения и его состав; основные этапы развития информационно-вычислительной, техники, программного обеспечения ЭВМ и информационных технологий; принципы архитектуры ЭВМ Джона фон Неймана; состав и функции операционной системы. учащиеся должны уметь: включать и выключать компьютер;пользоваться клавиатурой; вставлять дискеты в накопители; ориентироваться в типовом интерфейсе: пользоваться меню, обращаться за справкой, работать с окнами; инициализировать выполнение программ из программных файлов; просматривать на экране директорию диска; выполнять основные операции с файлами и каталогами (папками): копирование, перемещение, удаление, переименование, поиск; работать с сервисными программами: архиваторами, антивирусниками и др.;с помощью системных средств управлять диалоговой средой операционной системы (оболочкой NC для MS-DOS, «Рабочим столом» для Windows).

2.Классификации систем счисления. Способы перевода из одной системы счисления в другую.

Требования к знаниям и умениям

при изучении темы «Арифметические

основы компьютера»Учащиеся должны знать:функции языка как способа представления информации;

что такое естественные и формальные языки;что такое «система счисления»;в чем различие между позиционными и непозиционнымисистемами счисления;Учащиеся должны уметь:переводить целые числа из десятичной системы счисления в другие системы и обратно;выполнять простейшие арифметические операции с двоичными числами;осуществлять перевод целых и дробных десятичных чисел вдругие позиционные системы счисления и обратный перевод;переходить от записи двоичной информации к восьмеричнойи шестнадцатеричной форме и осуществлять обратный переход.

Система счисления – это особая знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита.

Непозиционная система счисления – система счисления, в которой значение цифры не зависит от ее позиции в записи числа. Примеры непозиционных систем счисления: унарная (единичная) система счисления, римская система счисления, алфавитная система счисления. Унарная (единичная) система счисления характеризуется тем, что в ней для записи чисел применяется только один вид знаков – палочка. Каждое число в этой системе счисления обозначалось с помощью строки, составленной из палочек, количество которых равнялось обозначаемому числу. Неудобства такой системы счисления очевидны: это громоздкость записи больших чисел, значение числа сразу не видно, чтобы его получить, нужно сосчитать палочки.

В позиционных системах счисления количественный эквивалент (значение) цифры зависит от ее места (позиции) в записи числа. Основные достоинства любой позиционной системы счисления — простота выполнения арифметических операций и ограниченное количество символов (цифр), необходимых для записи любых чисел.

Смешанные системы счисления - это такие системы, в которых числа, заданные в системе счисления с основанием Р изображают с помощью цифр другой системы с основанием Q, где Q < P. Такая система называется (Q-P)-ичной со старшим основанием P и младшим основанием Q.. В смешанной системе счисления во избежании разночтения для изображения каждой P-ичной цифры отводится одинаковое количество Q-ичных разрядов, достаточное для представления любой P-ичной цифры. Примером смешанной системы счисления является двоично-десятичная система. В двоично-десятичной системе счисления для изображения каждой десятичной цифры отводится 4 двоичных разряда, поскольку максимальная десятичная цифра 9 кодируется как 1001₂. Например, 925₁₀ = 1001 0010 0101_2-10. Здесь последовательные четверки (тетрады) двоичных разрядов изображают цифры 9, 2 и 5 десятичной записи соответственно. Хотя в двоично-десятичной записи используются только цифры 0 и 1, эта запись отличается от двоичного изображения данного числа. Например, двоичный код 1001 0010 0101 соответствует десятичному числу 2341, а не 925.

Смешанная система — в каждом разряде (позиции) числа набор допустимых символов (цифр) может отличаться от наборов других разрядов. Яркий пример — система измерения времени. В разряде секунд и минут возможно 60 различных символов (от «00» до «59»), в разряде часов – 24 разных символа (от «00» до «23»), в разряде суток – 365 и т. д.

 

1.Содержательная линия «Формализации и моделирования». Ключевые понятия данной линии и методика обучения на разных уровнях школьного курса информатики.

Линия моделирования, наряду с линией информации и информационных процессов, является теоретической основой базового курса информатики. Тема натуральных моделей затрагивается лишь в самом начале, в определением понятия модели и разделением моделей на материальные (натурные) и информационные. Модель —упрощенное подобие реального объекта или процесса. Важнейшим понятием в моделировании является понятие цели. Цель моделирования —это назначение будущей модели. Цель определяет те свойства объекта-оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели. Моделировать можно не только материальные объекты, но и процессы.Информационная модель —это описание объекта моделирования.Классификация моделей объектов и процессов производится по форме представления.По этому признаку модели делятся на графические, вербальные табличные, математические и объектно-информационные. Последний тип моделей возник и

развивается в компьютерных технологиях: в объектно-ориентированном программировании и современном системном и прикладном ПО. Развитие темы объектного моделирования также можно отнести к поисковому направлению в базовом курсе.Можно выделить три типа задач из области информационного моделирования, которые по возрастанию степени сложности для восприятия Учащимисярасполагаются в таком порядке:дана информационная модель объекта; научиться ее понимать, делать выводы, использовать для решения задач;дано множество несистематизированных данных о реальном объекте (системе, процессе); систематизировать и, таким образом, получить информационную модель;дан реальный объект (процесс, система); построить информационную модель, реализовать ее на компьютере, использовать для практических целей.Формализация -это замена реального объекта или процесса его формальным описанием, т.е. его информационной моделью. Табличные информационные модели.Приведение данных к табличной форме является одним из приемов систематизации информации —типовой задачи информатики.Среди разделов базового курса, относящихся к линии информационных технологий, непосредственное отношение к таблицам имеют базы данных и электронные таблицы. Предварительный разговор о таблицах, их классификации, приемах оформления является полезной пропедевтикой к изучению этих технологий.Процесс выделения существенных для моделирования свойств объекта, связей между ними с целью их описания называется системным анализом.Дополнительный уровеньизучения темы моделирования в курсе связан с обсуждением таких понятий, как: система, структура, граф, деревья, сети. Понятие системы для информатики оно является одним из фундаментальных и требует разъяснения: Под системой понимается любой объект, состоящий из множества взаимосвязанных частей, и существующий как единое целое.Задача системного анализа, который проводит исследователь —упорядочить свои представления об изучаемом объекте, для того чтобы в дальнейшем отразить их в информационной модели. Структура—это определенный порядок объединенияэлементов, составляющих систему. Наиболее удобным и наглядным способом представления структуры систем являются

графы. Деревоэто графическое представление иерархической структуры системы. Углубленный уровеньсодержание данного раздела позволяет реализовать на уроках следующий перечень дидактических целей:Научить учеников рассматривать окружающие объекты как системы взаимосвязанных элементов; осознавать, в чем проявляя системный эффект в результате объединения отдельных элементов в единое целое.Раскрыть смысл модели «черного ящика». Внутренне устройство системы не раскрывается, а система рассматривается лишь с точки зрения ее взаимодействия с

окружающей средой. Дать представление о некоторых методах системного анализа, в частности, декомпозиции, классификации.Научить читать информационные модели, представленные в виде графов и строить граф-модели.Научить учеников разбираться в различных типах таблиц, подбирать наиболее подходящий тип таблицы для организации данных, грамотно оформлять таблицы.Содержательная линия формализации и моделирования выполняет в базовом курсе информатики важную педагогическую задачу: развитие системного мышления учащихсяОсновные признаки компьютерной информационной модели:наличие реального объекта моделирования;отражение ограниченного множества свойств объекта по принципу целесообразности;реализация модели с помощью пределенных компьютерных средств;•возможность манипулирования моделью, активного ее использования.Электронные таблицы являются удобной инструментальной средой для решения задач математического моделирования. Что же такое математическая модель? Это описание состояния поведения некоторой реальной системы (объекта, процесса) на языке математики, т.е. с помощью формул, уравнений и других математических соотношений. Реализация математической модели—это применение определенного метода расчетов значений выходных параметров по значениям входных параметров. технология электронных таблиц один из возможных методов реализации математической модели. Другими методами реализации математической модели может быть составление программ на языках программирования, применение математических пакетов (MathCad, Математика и др.), применение специализированных программных систем для моделирования. Реализованные такими средства

ми математические модели будем называть компьютерными математическими моделямиЦель создания компьютерной математической модели —проведение численного эксперимента, позволяющего исследовать моделируемую систему, спрогнозировать ее поведение, подобрать оптимальные параметры и пр.Итак, характерные признаки компьютерной математической модели следующие:наличие реального объекта моделирования;наличие количественных характеристик объекта: входных и выходных параметров;наличие математической связи между входными и выходными параметрами;реализация модели с помощью определенных компьютерных средств.Требования к знаниям и умениям учащихся по линии формализации и моделированияУчащиеся должны знать:что такое модель; в чем разница между натурной и информационной моделью;какие существуют формы представления информационных моделей (графические, табличные, вербальные, математические);что такое реляционная модель данных; основные элементы реляционной модели: запись, поле, ключ записи; что такое модель знаний, база знаний;какие проблемы решает раздел информатики «Искусственный интеллект»;Учащиеся должны уметь:приводить примеры натурных и информационных моделей;проводить в несложных случаях системный анализ объекта (формализацию) с целью построения его информационной модели;ставить вопросы к моделям и формулировать задачи;проводить вычислительный эксперимент над простейшей математической моделью;ориентироваться в таблично организованной информации;описывать объект (процесс) в табличной форме для простых случаев;различать декларативные и процедурные знания, факты и правила.

2.Алгоритм, способы записи алгоритмов. Блок-схемы.

Алгоритм (по УгриновичуН.Д.) – это строго детерминированная последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд.

Алгоритм (по Семакину, Шеиной, Шестаковой): понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность действий, приводящих от исходных данных к искомому результату.

Свойства алгоритма:

Результативность (Конечность) - выполнение последовательности действий должно завершаться получением определенных результатов. Получение результата за конечное количество шагов. Конечность - завершение работы в целом за конечное число шагов каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения. Результативность и конечность. Работа алгоритма должна завершаться за определенное число шагов, при этом задача должна быть решена.

Дискретность – расчлененность на отдельные элементарные действия; разбиение процесса на последовательность шагов. Дискретность (в данном случае, разделенность на части) и упорядоченность. Алгоритм должен состоять из отдельных действий, которые выполняются последовательно друг за другом. Разбиение алгоритма на шаги. Упорядоченность – строгий порядок выполнения действий. по Угриновичу = Результативности.

Массовость – пригодность для решения не какой-либо одной, а целого класса задач. Одну и ту же последовательность действий можно использовать с разными исходными данными. Использование алгоритма для решения однотипных задач = Универсальность

Детерминированность (однозначная определенность, последовательность). Каждое действие должно строго и недвусмысленно определено. Многократное применение одного алгоритма к одному и тому же набору исходных данных всегда дает один и тот же результат.

Определенность – однозначность результата при заданных исходных данных; любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае. Выполнимость - (во время исполнения алгоритма исполнитель не должен задумываться над сутью выполняемых действий).

Понятность - (алгоритм составляется в соответствии с системой команд исполнителя).

Формальность. Алгоритм не должен допускать неоднозначности толкования действий для исполнителя.

Способы записи алгоритмов

Словесный (описание алгоритма с помощью слов русского языка).