Технологии автоматизации аналитических исследований

25. Технологии автоматизации управления в масштабах всего предприятия
26.Информационные технологии в образовании

Цель информатизации общества — создание гибридного интегрального интеллекта всей цивилизации, способного предвидеть и управлять развитием человечества. Образовательная система в таком обществе должна быть системой опережающей. Переход от консервативной образовательной системы к опережающей должен базироваться на опережающем формировании информационного пространства Российского образования и широком использовании информационных технологий.

Вхождение России в единое мировое информационное пространство ставит серьезные проблемы перед отечественным образованием. Начиная с 80-х годов, сумма знаний в обществе возрастает вдвое каждые 2 года. Изменится и структура знаний: доля традиционных знаний уменьшится с 70 до 40%, прагматических — с 15 до 10%, но возрастет доля новых знаний — с 5 до 15% и знаний, направленных на развитие творческих способностей личности — с 3 до 25%. Современное образование является поддерживающим, перспективное образование должно стать в информационном обществе опережающим.

Такое развитие информационного пространства требует обеспечения как психологической, так и профессиональной подготовленности всех участников образовательного процесса.

В условиях радикального усложнения жизни общества, его технической и социальной инфраструктуры решающим оказывается изменение отношения людей к информации, которая становится важнейшим стратегическим ресурсом общества. Успешность перехода к информационному обществу существенным образом зависит от готовности системы образования в кратчайшие сроки осуществить реформы, необходимые для ее приспособления к нуждам информационного общества.

По существу, речь идет о решении проблемы качественного изменения состояния всей информационной среды (пространства) обитания российского образования в сопряжении с отечественной наукой и общественной практикой, а также в сопряжении с мировой высшей школой и мировой наукой. Решение этой задачи открывает новые возможности для ускоренного прогрессивного индивидуального развития каждого человека в системе образования и для роста качества совокупного общественного интеллекта, что в перспективе окажет свое положительное влияние на все стороны общественной жизни России.

Эффективность процесса информатизации непосредственно зависит от эффективности процессов создания и использования информационного ресурса, т.е. всего информационного потенциала общества. Информационный ресурс фактически есть совокупность информации о прошлом и настоящем опыте человечества, база для воспроизводства новой информации.

По развитию информационного общества Россия отстала от многих западных стран. Это можно легко пронаблюдать на примере общего индекса зрелости информационного общества (Information Imperative Index). Он состоит из 20 четко сформулированных показателей из трех областей: социальной, информационной и компьютерной. Социальные показатели состоят из законодательной базы, регулирующих норм и политических факторов. Информационный показатель состоит в основном из сектора информатики и информационного бизнеса (программное обеспечение, мультимедиа и т.д.). Компьютерный показатель отражает объем и насыщенность рынка оборудования, такого как PC, Интернет, мобильные телефоны и пр. Россия находится на 34 месте из 54 стран, т.е. в группе III. Наилучшие показатели в России достигнуты в социальной сфере (20 место), затем идет информационная сфера (32 место), и наихудший уровень наблюдается в компьютерной сфере (46 место). Все это вместе составляет ясную картину, демонстрируя, что телекоммуникационная инфраструктура и аппаратное

обеспечение требуют в целом большего развития, чем законодательная база.

В процессе информатизации образования необходимо выделить следующие аспекты:

• методологический;

• экономический;

• технический;

• технологический;

• методический.

Проанализируем состояние и развитие каждого аспекта.

Методологический аспект. Здесь главной проблемой является выработка основных принципов образовательного процесса, соответствующих современному уровню информационных технологий. К сожалению, на данном этапе новые технологии искусственно накладываются на традиционные образовательные формы. Поэтому необходимо найти новые подходы к формированию основных требований к каждому уровню образования. Например, как сочетать традиционные требования умения грамотно писать и считать с возможностями компьютера, который это делает лучше и в силу присущей человеку лени не способствует формированию таких навыков. Аналогичный пример касается чтения. Легкий доступ к информационным ресурсам, создание которых никто не контролирует, атрофирует у человека стремление работать с литературой. Такие же тенденции прослеживаются в области черчения и других дисциплин. Реальные лабораторные исследования заменяются работой в виртуальной среде. Но поскольку технический прогресс остановить невозможно крайне важно выработать новые образовательные стандарты.

Экономический аспект. Экономической основой информационного общества являются отрасли информационной индустрии (телекоммуникационная, компьютерная, электронная, аудиовизуальная), которые переживают процесс технологической конвергенции и корпоративных слияний. Происходит интенсивный процесс формирования мировой «информационной экономики», заключающийся в глобализации информационных, информационно-технологических и телекоммуникационных рынков, возникновении мировых лидеров информационной индустрии, превращении «электронной торговли» по телекоммуникациям в средство ведения бизнеса.

К сожалению, наша страна активно не участвует в информационной индустрии, что во многом приводит к навязыванию западных стандартов в образовании.

Технический аспект. В настоящее время создано и внедрено достаточно большое число программных и технических разработок, реализующих отдельные информационные технологии. Но при этом используются различные методические подходы, несовместимые технические и программные средства, что затрудняет тиражирование, становится преградой на пути общения с информационными ресурсами и компьютерной техникой, приводит к распылению сил и средств. Наряду с этим различный подход к информатизации на школьном и вузовском уровнях вызывает большие трудности у учащихся при переходе с одного уровня обучения на другой, приводит к необходимости расходования учебного времени на освоение элементарных основ современных компьютерных технологий.

Отсутствие единой политики в области оснащения техническими и программными средствами в угоду сиюминутной выгоде инициирует использование устаревших информационных технологий, вызывает трудности при переходе с одного уровня обучения на другой, является препятствием для включения в мировую образовательную систему. Очень серьезным моментом, связанным с использованием низкосортной вычислительной техники, является игнорирование вопросов экологической безопасности работы с компьютерами. Этому аспекту за рубежом уделяется серьезное внимание и расходуются значительные средства на проведение в этой области научных исследований и практических мероприятий.

Поэтому необходима интеграция усилий участников образовательного процесса в рамках формирования единого информационного пространства общероссийского и регионального образования на единых концептуальных, методологических и технологических принципах. В связи с этим новизной данного проекта является разработка типовой модели информатизации со всеми компонентами компьютеризации и видами обеспечения. Научно-технический уровень современных базовых информационных технологий образования в общем, соответствует требованиям, предъявляемым прикладными информационными технологиями. Проблема заключается в недостаточном уровне проработки методологических вопросов.

При этом, как показывает анализ, огромные средства затрачиваются во всем мире на разработку многочисленных конкретных прикладных систем и уделяется совершенно недостаточное внимание методическим вопросам.

 

Технологический аспект. Технологической основой информационного общества являются телекоммуникационные и информационные технологии, которые стали лидерами технологического прогресса, неотъемлемым элементом любых современных технологий, они порождают экономический рост, создают условия для свободного обращения в обществе больших массивов информации и знаний, приводят к существенным социально-экономическим преобразованиям и, в конечном счете, к становлению информационного общества.

Методический аспект. Основные преимущества современных информационных технологий (наглядность, возможность использования комбинированных форм представления информации — данные, стереозвучание, графическое изображение, анимация, обработка и хранение больших объемов информации, доступ к мировым информационным ресурсам) должны стать основой поддержки процесса образования.

Усиление роли самостоятельной работы обучаемого позволяет внести существенные изменения в структуру и организацию учебного процесса, повысить эффективность и качество обучения, активизировать мотивацию познавательной деятельности в процессе обучения.

Основные факторы, влияющие на эффективность использования информационных ресурсов в образовательном процессе:

1. Информационная перегрузка — это реальность. Избыток данных служит причиной снижения качества мышления прежде всего среди образованных членов современного общества;

2. Внедрение современных информационных технологий целесообразно в том случае, если это позволяет создать дополнительные возможности в следующих направлениях:

• доступ к большому объему учебной информации;

• образная наглядная форма представления изучаемого материала;

• поддержка активных методов обучения;

• возможность вложенного модульного представления информации.

3. Выполнение следующих дидактических требований:

• целесообразность представления учебного материала;

• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала;

• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;

• своевременность и полнота контрольных вопросов и тестов;

• протоколирование действий во время работы;

• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом;

• наличие в каждом предмете основной, инвариантной и вариативной частей, которые могут корректироваться.

4. Компьютерная поддержка каждого изучаемого предмета, и этот процесс нельзя подменить изучением единственного курса информатики.

Положительным при использовании информационных технологий в образовании является повышение качества обучения за счет:

• большей адаптации обучаемого к учебному материалу с учетом собственных возможностей и способностей;

• возможности выбора более подходящего для обучаемого метода усвоения предмета;

• регулирования интенсивности обучения на различных этапах учебного процесса;

• самоконтроля;

• доступа к ранее недосягаемым образовательным ресурсам российского и мирового уровня;

• поддержки активных методов обучения;

 

• образной наглядной формы представления изучаемого материала;

• модульного принципа построения, позволяющего тиражировать отдельные составные части информационной технологии;

• развития самостоятельного обучения.

Отрицательными последствиями использования информационных технологий в образовании являются следующие:

• психобиологические, влияющие на физическое и психологическое состояние учащегося, и, в том числе, формирующие мировоззрение, чуждое национальным интересам страны;

• культурные, угрожающие самобытности обучаемых;

• социально-экономические, создающие неравные возможности получения качественного образования;

политические, способствующие разрушению гражданского общества в национальных государствах;

• этические и правовые, приводящие к бесконтрольному копированию и использованию чужой интеллектуальной собственности.

В этих условиях информатизация образования должна быть управляемой.

Наиболее важным при использовании компьютерных технологий являются следующие дидактические требования:

• целесообразность представления учебного материала;

• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала,

• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;

• своевременность и полнота контрольных вопросов;

• протоколирование действий во время работы;

• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом.

В настоящее время получили широкое применение следующие направления использования информационных технологий:

1. Компьютерные программы и обучающие системы, представляющие собой:

• компьютерные учебники, предназначенные для формирования новых знаний и навыков;

• диагностические или тестовые системы, предназначенные для диагностирования, оценивания и проверки знаний, способностей и умений;

• тренажеры и имитационные программы, представляющие тот или иной аспект реальности, отражающие его основные структурные и функциональные характеристики и предназначенные для формирования практических навыков;

• лабораторные комплексы, в основе которых лежат моделирующие программы, предоставляющие в распоряжение обучаемого возможности использования математической модели для исследования определенной реальности;

• экспертные системы, предназначенные для обучения навыкам принятия решений на основе накопленного опыта и знаний;

• базы данных и базы знаний по различным областям, обеспечивающие доступ к накопленным знаниям;

• прикладные и инструментальные программные средства, обеспечивающие выполнение конкретных учебных операций (об работку текстов, составление таблиц, редактирование графической информации и др.).

2. Системы на базе мультимедиа-технологии, построенные с применением видеотехники, накопителей на CD-ROM

 

3. Интеллектуальные обучающие экспертные системы, которые специализируются по конкретным областям применения и имеют практическое значение как в процессе обучения, так и в учебных исследованиях.

4. Информационные среды на основе баз данных и баз знаний, позволяющие осуществить как прямой, так и удаленный доступ к информационным ресурсам

5. Телекоммуникационные системы, реализующие электронную почту, телеконференции и т.д. и позволяющие осуществить выход в мировые коммуникационные сети.

6. Электронные настольные типографии, позволяющие в индивидуальном режиме с высокой скоростью осуществить выпуск учебных пособий и документов на различных носителях.

7. Электронные библиотеки как распределенного, так и централизованного характера, позволяющие по-новому реализовать доступ учащихся к мировым информационным ресурсам.

8. Геоинформационные системы, которые базируются на технологии объединения компьютерной картографии и систем управления базами данных. В итоге удается создать многослойные электронные карты, опорный слой которых описывает базовые явления или ситуации, а каждый последующий — задает один из аспектов, процессов или явлений.

9. Системы защиты информации различной ориентации (от несанкционированного доступа при хранении, от искажений при передаче, от подслушивания и т.д.).

При создании компьютерных обучающих средств могут быть использованы различные базовые информационные технологии. Новые возможности, открываемые при внедрении современных информационных технологий в образовании, можно проиллюстрировать на примере мультимедиа-технологий. Появилась возможность создавать учебники, учебные пособия и другие методические материалы на машинном носителе. Они могут быть разделены на следующие группы:

1. Учебники, представляющие собой текстовое изложение материала с большим числом иллюстраций, которые могут быть установлены на сервере и переданы через сеть на домашний компьютер. При ограниченном количестве материала такой учебник может быть реализован в прямом доступе пользователя к серверу.

2. Учебники с высокой динамикой иллюстративного материала, выполненные на CD-ROM. Наряду с основным материалом они содержат средства интерактивного доступа, анимации и мультипликации, а также видеоизображения, в динамике демонстрирующие принципы и способы реализации отдельных процессов и явлений. Такие учебники могут иметь не только образовательное, но и художественное назначение. Огромный объем памяти носителя информации позволяет реализовывать на одном оптическом диске энциклопедию, справочник, путеводитель и т.д.

3. Современные компьютерные обучающие системы для проведения учебно-исследовательских работ. Они реализуют моделирование как процессов, так и явлений, т.е. создают новую учебную компьютерную среду, в которой обучаемый является активным участником и может сам вести учебный процесс.

4. Системы виртуальной реальности, в которых учащийся становится участником компьютерной модели, отображающей окружающий мир. Для грамотного использования мультимедиа-продуктов этого типа крайне важно изучение их психологических особенностей и негативных воздействий на обучаемого.

5. Системы дистанционного обучения. В сложных социально-экономических условиях дистанционное образование становится особенно актуальным для отдаленных регионов, для людей с малой подвижностью, а также при самообразовании и самостоятельной работе учащихся. Эффективная реализация дистанционного обучения возможна лишь при целенаправленной программе создания высококачественных мультимедиа-продуктов учебного назначения по фундаментальным, естественнонаучным, общепрофессиональным и специальным дисциплинам. К сожалению, это требует значительных финансовых средств и пока не окупается на коммерческой основе, необходимы существенные бюджетные ассигнования в эту область. Реализация такой программы позволит по-новому организовать учебный процесс, увеличив нагрузку на самостоятельную работу обучаемого.

В процессе информатизации образования необходимо иметь в виду, что главный принцип использования компьютера — это ориентация на те случаи, когда человек не может выполнить поставленную педагогическую задачу. Например, преподаватель не может наглядно продемонстрировать большинство физических процессов без компьютерного моделирования. С другой стороны, компьютер должен помогать развитию творческих способностей учащихся, способствовать обучению новым профессиональным навыкам и умениям, развитию логического мышления. Процесс обучения должен быть направлен не на умение работать с определенными программными средствами, а на технологии работы с различной информацией: аудио- и видео-, графической, текстовой, табличной.

Современные инструментальные средства позволяют реализовать всю гамму компьютерных обучающих средств. Однако их использование требует достаточно высокой квалификации пользователя. Поэтому в настоящее время разработаны и широко используются специальные инструментальные средства, характеристика которых представлена в табл.

№ п/п	Название ИС, фирма-разработ­чик	Назначение	Возможности	Отличительные особенности
	Адаптивная диалоговая ин­формационная система АДОНИС (ADONIC), НПФ «Росфайл», г. Зеленоград	Организация библиотеки учеб­ных курсов (УК). Резервирование УК в библиотеке. Формирование и корректировка параметров УК. Интерпретация УК в режиме обу­чения	Резервирование УК в библиотеке, формирова­ние и корректировка па­раметров УК, интерпре­тация УК в режиме обу­чения и контроля с ана­лизом свободно конструи­руемых ответов обучае­мого с помощью разви­того анализатора ответов и сбором статистики ре­зультатов обучения, рас­печатка содержимого кур­са	Введены вектор­ные шрифты и трехмерная графи ка, расширены воз­можности тексто­вого редактора, вве­дены дополнитель­ные утилиты
	Автоматизи­рованная обу­чающая система АОСМИКРО (AOCMICRO), Московский инженерно- физический институт (МИФИ)	Создание ком­пьютерных обу­чающих программ	Связь между собой ос­новных блоков и блока переменных, архивиро­вание файлов графиче­ского материала. Рисун­ки формируются с помо­щью встроенного графи­ческого редактора	Удобный кно­почный интерфейс пользователя; раз­витые возможности ввода ответов в форме чисел, тек­стовой строки, ма­тематической фор­мулы, графики, струк­турной схемы; под­держка одновремен­ного движения на экране до 15 графи­ческих объектов с возможностью уп­равления с клавиа­туры; высокая сте­пень упаковки кад­ров

 

№ п/п	Название НС, фирма-разработ­чик	Назначение	Возможности	Отличительные особенности
	Универсаль­ный редактор обучающих курсов УРОК (UROK), ТОО ДиСофт, Мо­сква	Редактор обу­чающих курсов	Регистрация УК; форми­рование программ обуче­ния; спецификация и хранение результатов обу­чения; формирование про­токола обучения. Имеются однопользовательский и многопользовательский варианты для сетевой ОС Novell Netware	Развитые сред­ства для анимации и моделирования динамических про­цессов, наличие се­тевого варианта
	СЦЕНАРИЙ (SCENARIO), Институт ими­тационных тех­нологий, Санкт-Петер­бург	Создание ком­пьютерных обу­чающих программ	Формальное описание набора компонентов ком­пьютерной программы, порядка и правил их взаимодействия. Версии под MS DOS и Windows	Наглядная ви­зуализация созда­ваемой программы в виде многоуров­невой структурной схемы, каждый эле­мент которой мо­жет быть как от­дельным блоком, так и новой струк­турной схемой
	Слоистая машина (STRATUM COMPUTER), Уральский центр «Транс- лоерные техно­логии», г. Пермь	Разработка прикладных сис­тем в различных сферах: обучение; графический ди­зайн, мультипли­кация; моделиро­вание алгоритми­зация; манипули­рование данными и объектами	Фиксация неформаль­ных образцов в виде чер­тежей, картинок, текстов, графиков, каркасных трех­мерных изображений, му­зыкальных фрагментов. Моделирование, синте­зирование и расчет всех объектов, поведение ко­торых можно представить в математическом и алго­ритмическом видах
	Наставник (The Educator), Казанский на- учно-учебный центр НПО ВТИ	Разработка обу­чающих, контроли­рующих, демонст­рационных курсов, тестирующих про­грамм и рекламных «роликов» специа- листами-предмет- никами без исполь­зования програм­мирования	Позволяет создавать информационные ком­поненты (курсы, меню), служащие для объедине­ния в иерархическую систему множества кур­сов, и глоссарии, даю­щие возможность произ­вольного доступа к информации

 

К сожалению, большая часть учебных программных продуктов представляет собой аналоги существующих учебников. Более правильным является использование информационных технологий для изучения процессов и явлений, не поддающихся визуальному исследованию и изучению на основе существующих образовательных технологий. Другой сферой применения информационных технологий является домашнее образование.

Одним из направлений информатизации сферы образования, предлагаемых компанией ИВИТО (Интеграция и внедрение информационных технологий в образование) является разработка и поставка комплексных решений, включающих аппаратное и программное обеспечение, а также методическое сопровождение. В табл. 6.4 представлены программы, рекомендуемые для изучения компьютерных технологий в школе.

Виды технологий	Программное обеспечение для Macintosh
Технологии работы с оператив­ной информацией	1. Graphic Converter, Stufflt Deluxe, DiskCopy, Chooser, Textar Convenor 2. Adapted Toast, Camedia Master, Twinax Scanner 3. Adapted Toast, Camedia Master, Twinax Scanner
Сетевые технологии	1. AppleShare, AirPort 2. NetworkAssistant 3. Macintosh Manager, NetBoot
Технологии работы с операцион­ными системами	1. Mac OS 9.1 2. Mac OS X.Windows 98 3. Linux, Unix, Windows NT
Издательские технологии	1. SimpleText, Ìàýñòðî, AppleWorks 2. Adobe PegeMaker, PaiterClassic 3. QuarkXPress, Acrobat, Photoshop, Illustrator, Freehand
Виды технологий	Программное обеспечение для Macintosh
Технологии работы с табличной информацией	4. AppleWorks 5. MS Excel, FileMaker 6. MS Excel, FileMaker
Технологии презентаций	4. AppleWorks 5. PowerPoint 6. OneApp SlideShope
Технологии работы с аудионн формацией	4. SimpleSound, iTunes 5. ProTools 6. ProTools
Технологии работы с видеоин­формацией	4. iMovie 5. QuickTime, QuickTime VR 6. Final Cut Pro, Adobe Premiere
Технологии создания мультиме­дийных продуктов	1. KidPix, ËîãîÌèðû, HyperStudio 2. Macromedia Flash, Electrifine, LiveStage 3. Macromedia Director
Интернет-технологии	1. Internet Explorer, Netscape Communicator, Microsoft Outlook, BBEdit, Dreamweaver 2. Adobe GoLive 3. Adobe GoLive
Технологии прстрамирования	1. ПервоЛого, ЛогоМиры 2. Real Basic, JavaScript 3. AppIeScript, JavaScript, Code Warrior Cold

 

Использование компьютеров Macintosh связано с тем, что фирма Apple, одна из немногих ориентирующих свою деятельность специально на образование.

Большое распространение в сфере образования получил Интернет. Ресурсы Интернета чрезвычайно обширны от компьютерных учебников, энциклопедий до шпаргалок. Диапазон применения Интернета простирается от самостоятельной работы до дистанционного образования, а круг пользователей включает и учащихся, и учителей. Большинство учебных заведений имеет собственные сайты.

Все существующие образовательные сайты можно разделить на две группы: «стихийные» и «организованные».

«Стихийные» сайты, пользующиеся большой популярностью, содержат рефераты, курсовые, дипломы и т.п. Они однотипны по своей структуре, как правило, включают тематические рубрики. Наиболее известны из таких WEB-ресурсов следующие адреса:

www.referat.ru; allreferats.narod/ru; www.referatov.net, htpp://www.km/ ru//education

«Организованные» сайты, имеют определенную структуру, направленную на решение ряда образовательных задач, и ориентированы на более широкий круг пользователей (преподавателей, учащихся, родителей). Портал «Поколение. ru» (www.pokoleniye.ru) включает разделы, являющиеся полноценными сайтами со своей структурой: «Учитель ru.», «Родитель. ru», «Писатель ru.» и др. Сайт http://all.edu.ru представляет официальную информацию Минобразования РФ, Федерации образования в Интернете, «Учительской газеты» и других организаций об образовании. Сайт emigrant.com.ru рассказывает о возможностях /образования в Интернете за рубежом. Следует отметить, что дистанционное образование в Интернете, является бурно развивающимся направлением, приносящим большой доход. Основные достоинства такого обучения: низкая себестоимость, большая пропускная способность и интеграция в мировое образовательное пространство.

 

Моделирование

Объекты и явления окружающего мира, даже самые простые, на самом деле сложны. Чтобы понять, как объект или явление действу­ет, иногда приходится рассматривать их модели.

Модель - упрощенное представление, аналог реального объек­та, процесса или явления. При построении модели сам объект назы­вают оригиналом или прототипом. Например, каждая детская иг­рушка представляет реальный объект окружающего мира, но зачас­тую только одно или несколько свойств - внешний вид. Для любого объекта может существовать множество моделей, различных по сложности и степени сходства с оригиналом.

Модель необходима для того, чтобы:

· понять. как устроен реальный объект: какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружаю­щим миром;

• научиться управлять объектом и процессом: определить наи­лучшие способы управления при заданных целях и критериях (оп­тимизация);

· прогнозировать прямые или косвенные последствия реализа­ции заданных способов и форм воздействия на объект.

Моделирование — построение и изучение моделей с целью полу­чения новых знаний или дальнейшего совершенствования характе­ристик объектов исследования.

Моделирование — метод научного познания объективного мира

с помощью моделей. Модель строится таким образом, чтобы она наиболее полно воспроизводила необходимые для изучения качест­ва объекта. Модель должна быть проще объекта и удобнее для изу­чения. Таким образом, для одного и того же объекта могут сущест­вовать различные модели, классы моделей, соответствующие раз­личным целям его изучения.

 

Назначение моделей

· Моделировать можно внешний вид, структуру, поведение объ­екта, а также все их возможные комбинации. Это называется аспект моделирования.

· Структурой объекта называют совокупность его элементов, а также существующих между ними связей.

· Поведением объекта назовем изменение его внешнего вида и струк­туры с течением времени в результате взаимодействия с другими объектами.

· Моделирование внешнего вида используется для:

· идентификации (узнавания) объекта;

· долговременного хранения образа.

· Моделирование структуры объекта используется для;

· ее наглядного представления,

· изучения свойств объект а;

· выявления значимых связей;

· изучения стабильности объекта.

· Моделирование поведения применяется при:

· планировании, прогнозировании;

· установлении связей с другими объектами;

· выявлении причинно-следственных связей;

· управлении;

· конструировании технических устройств и т. д.

· В процессе моделирования каждый аспект раскрывается через совокупность свойств, но отражаются только существенные свойст­ва с точки зрения целей моделирования.

· Каждый аспект моделирования можно охарактеризовать набо­ром свойств:

· внешний вид — набором признаков;

· структуру — перечнем элементов и указанием от ношений ме­жду ними;

· поведение — изменением внешнего вида и структуры с тече­нием времени.

· Некоторые свойства объекта могут быть выражены числовы­ми значениями. Такие величины носят название параметров мо­дели

Основные этапы построения моделей

Моделирование можно разбить на следующие этапы.

· 1 Постановка цели моделирования.

· Анализ моделирования объекта и выделение всех его извест­ных свойств.

· Анализ его выделенных свойств с точки зрения цели моделиро­вания и определение, какие из них следует считать существенными.

· Выбор формы представления модели.

· Формализация.

· Анализ полученной модели на непротиворечивость.

· Анализ адекватности полученной модели объекты и цели мо­делирования.

Если условия моделирования позволяю!, то рекомендуется по­строить несколько моделей с разными наборами существенных свойств и затем оценить их на адекватность объекту и цели модели­рования.

 

Классификация моделей

Наиболее распространенными классификационными признаками для моделей являются:

1. Область использования.

2. Учет в модели временно от фактора (динамики).

3. Отрасль знаний»

4. Способ представления.

По области использования можно выделить следующие виды:

— Учебные модели используются при обучении. К ним можно отнести обучающие программы, тренажеры;

— Опытные модели — измененные в размерах копии проектируемых объектов, на основе которых объекты исследуются и прогнозируются их будущие характеристики. К ним можно отнести модель корабля в бассейне, модель автомобиля или самолета в аэродинамической трубе и др.;

— Научно-технические модели используются для исследования процессов и явлений (стена для тестирования телетехники)

—Игровые модели — это различные игры (военные, спортивные, деловые, экономические), проигрывающие реальные и потенци­альные ситуации;

Имитационные модели имитируют процессы реальной жизни с различной степенью точности. Эксперименты при различных ис­ходных данных позволяют сделать выводы. Этот метод подбора пра­вильного решения получил название метода проб и ошибок.

По учету фактора времени выделяют модели:

Статические — единовременный срез информации подан­ному объекту.

Динамические — представляют картину изменения объекта во времени.

Один и тот же объект можно охарактеризовать и статической, и динамической моделью.

По области знаний или деятельности человека модели делятся на биологические, социологические, экономические, исторические и т. а

По способу представления (из чего сделаны) модели делят на две группы — материальные и абстрактные (нематериальные). Послед­няя категория, в свою очередь, подразделяется на мысленные I вер­бальные) и информационные модели.

Обе содержат информацию об исходном объекте. В материальной модели эта информация имеет реальное воплощение (ее можно полу­чить с помощью органов чувств и измерительными приборами) — цвет, форму, пропорции и т. п. Исследователь материально воздейст­вует на модель. Материальные модели могут быть физическими, ана­логовыми и пространственными.

Физическое моделирование предназначено для воспроизводст­ва динамики процессов, происходящих в реальных объектах (испы­тания объектов в аэротрубе).

В пространственном моделировании используются модели, предназначенные для восприятия пространственных или геометри­ческих свойств изучаемого объекта (макеты, глобусы).

Аналоговое моделирование основано на аналогии математиче­ского описания моделей и объектов, т. е. связано с использованием материальных моделей, имеющих иную физическую природу, чем изучаемый объект, но описывающихся теми же математическими соотношениями, что и изучаемый объект.

В нематериальной модели та же информация представляется в абстрактной форме (мысль, формула, чертеж, схема) и основана на умозрительной связи между объектом и моделью. Этот вил моделей может быть формализованным и неформализованным.

В формализованном моделировании моделью служат системы знаков (знаковое моделирование) или образов (образное моделирование), вместе с коэффициентами задаются правила их преобразования и представления.

К знаковому моделированию относится математика, позволяющая для различных явлений применить одинаковые математические описания в виде совокупности формул, уравнений, подчиненных правилам логики и математики. В математических методах широко применяются аналитические и статистические модели. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки.

Аналитические модели учитывают меньшее число факторов, всегда включают допущения и упрощения. Но результаты расчета отчетливее отображают основные закономерности явления.

Статистические модели более точны и подробны, позволяют учесть большее число факторов. К их недостаткам можно отнести громоздкость, плохую обозримость и трудность поиска оптимального решения.

Наилучший результат получается при совместном применении аналитических и статистических моделей.

В образном моделировании модели строятся на наглядных элементах (фотография, рисунок, фильм или звукозапись). Анализ образных моделей осуществляется мысленно, поэтому они могут быть отнесены к формальному моделированию (например, столкновение двух молекул, как соударение шаров). В физике широко используются «мысленные эксперименты».

<