Как сделать структурную модель

Урок по теме: «Структурная модель»

Цели урока: создать условия для восприятия и закрепления учебного материала по теме “Моделирование в текстовом процессоре”

Развитие приемов умственной деятельности (обобщение, анализ, синтез, сравнение), памяти (лучше всего запоминается то, что связано с преодолением препятствия), развитие модельного стиля учащихся.

Развитие познавательных способностей учащихся, посредством рассмотрения разнообразных задач на моделирование в среде текстового процессора.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование урока: компьютер, проектор, презентация (приложение 1), карточки с заданием для практической работы (приложение 2).

Ход урока:

I. Орг. момент.

Постановка целей урока, сообщение учащимся основных этапов урока.

II. Актуализация опорных знаний учащихся.

– Какие модели называю знаковыми?

– Назовите известные вам виды знаковых моделей?

– Какую знаковую модель называют словесной?

– Какой текстовый документ называется составным?

– Приведите примеры оформительских задач, решаемых с помощью создания составных документов в текстовом редакторе.

III. Изучение нового материала.

Структурой называется взаимное расположение составных частей чего либо.

Структура данных – совокупность элементов информации находящихся в определенной, заранее заданной взаимосвязи, а также способ описания такой взаимосвязи. (Приложение 1 слайд 3),

Структурная модель данных – модель данных, представленная в виде структуры – множества типов данных и связей между ними.

Наиболее распространенными в текстовых документах являются следующие виды информационных структур: (приложение 1 слайд 4)

Внешне схема классификации напоминает перевернутое дерево, и представляет иерархию объектов. В иерархических схемах каждый объект имеет только одного предка и может иметь несколько потомков. Самый верхний уровень (корень дерева) не имеет предка и задает основные признаки, позволяющие отличить объекты этого класса от других.

С подобными схемами вы встречаетесь в биологии, истории и других предметах.

Задание: Постройте структурную схему для родословной по следующему описанию:

Молодожены нормально владеют правой рукой. В семье женщины было еще две сестры, нормально владеющие правой рукой, и три брата левши. Мать женщины – правша, отец – левша. У отца есть сестра и 2 брата правши. Дед по линии отца – правша, бабка – левша. У матери женщины есть два брата и сестра – все правши. Мать мужа – правша, отец – левша. (Приложение 1 слайд 6)

На уроках русского языка вам приходилось делать синтаксический разбор предложения, а поскольку предложение является системой, состоящей из слов, можно построить схему, которая показывает главные и второстепенные члены предложения. (Приложение 1 слайд 7)

Очень часто в жизни мы встречаемся с различного рода документами. Это справки, заявления, приказы и многое другое. Любой из перечисленных документов является носителем информации и должен быть оформлен юридически правильно. В настоящее время все чаще для составления таких документов используется прикладная среда текстового редактора.

Вам, конечно же, приходилось составлять протокол ведения классного собрания.

– Что такое протокол? (Протокол – документ фиксирующий ход обсуждения вопросов и принятия решения на собраниях, совещаниях и т.д.)

– Какая обязательная информация на ваш взгляд должна быть отражена в протоколе? (дата заседания; количество присутствующих; повестка дня; ход обсуждения; решения собрания) (Приложение 1 слайд 9)

На слайд 10 приложения 1 приведен образец оформления протокола классного собрания.

IV. Закрепление изученного материала.

Выполнение практической работы “Создание знаковой структурной модели” на компьютере (приложение 2)

V. Итог урока.

1. Анализ итогов выполнения практической работы:

– что получилось?
– что не получилось?
– какие трудности испытывали при выполнении заданий?

2. Выставление отметок за выполнение практической работы.

VI. Домашнее задание.

Составить в рабочих тетрадях (в текстовом процессоре) схему классификации школьных принадлежностей.

Источник

Как сделать структурную модель

11. Структурные и функциональные модели. Программирование как моделирование.

Функциональная модель предназначена для изучения особенностей работы (функционирования) системы и её назначения во взаимосвязи с внутренними и внешними элементами.

Функция — самая существенная характеристика любой системы, отражает её предназначение, то, ради чего она была создана. Подобные модели оперируют, прежде всего, с функциональными параметрами. Графическим представлением этих моделей служат блок-схемы. Они отображают порядок действий, направленных на достижение заданных целей (т. н. функциональная схема). Функциональной моделью является абстрактная модель.

Четкого определения структурной модели не существует. Так, под структурной моделью устройства могут подразумевать:

· структурную схему, которая представляет собой упрощенное графическое изображение устройства, дающее общее представление о форме, расположении и числе наиболее важных его частей и их взаимных связях;

· топологическую модель, которая отражает взаимные связи между объектами, не зависящие от их геометрических свойств.

Под структурной моделью процесса обычно подразумевают характеризующую его последовательность и состав стадий и этапов работы, совокупность процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействие участников процесса.

Например, — это могут быть упрощенное изображение звеньев механизма в виде стержней, плоских фигур (механика), прямоугольники с линиями со стрелками (теория автоматического управления, блок-схемы алгоритмов), план литературного произведения или законопроекта и т. д. Степень упрощения зависит от полноты исходных данных об исследуемом устройстве и потребной точности результатов. На практике виды структурных схем могут варьироваться от несложных небольших схем (минимальное число частей, простота форм их поверхностей) до близких к чертежу изображений (высокая степень подробности описания, сложность используемых форм поверхностей).

Возможно изображение структурной схемы в масштабе. Такую модель относят к структурно-параметрической. Её примером служит кинематическая схема механизма, на которой размеры упрощенно изображенных звеньев (длины линий-стержней, радиусы колес-окружностей и т. д.) нанесены в масштабе, что позволяет дать численную оценку некоторым исследуемым характеристикам.

Для повышения полноты восприятия на структурных схемах в символьном (буквенном, условными знаками) виде могут указывать параметры, характеризующие свойства отображаемых систем. Исследование таких схем позволяет установить соотношения (функциональные, геометрические и т. п.) между этими параметрами, то есть представить их взаимосвязь в виде равенств f (x1, х2, …) = 0, неравенств f (x1, х2, …) > 0 и в иных выражениях.

Состояние прототипа – это совокупность свойств его составных частей, а также его собственных. Состояние – «моментальная» фотография прототипа для выбранного момента времени. С течением времени состояние может изменяться – тогда говорят о существовании процесса. В соответствии со сказанным возможно построение модели состояния и модели процессов. Модели первого типа называются структурными моделями, второго типа – функциональными моделями. Примерами структурных моделей являются чертеж какого-либо устройства, схема компьютера, блок-схема алгоритма и пр. Примерами функциональных моделей являются макет, демонстрирующий работу чего-либо; протез. Важнейшим классом функциональных моделей являются модели имитационные.

По характеру отображаемых свойств объекта ММ делятся на структурные и функциональные.

Структурные ММ предназначены для отображения структурных свойств объекта. В свою очередь, структурные ММ делятся на топологические и геометрические.

Описание математических соотношений на уровнях структурных, логических и количественных свойств принимает конкретные формы в условиях определенного объекта.

Функциональные ММ предназначены для отображения физических или информационных процессов, протекающих в технологических системах при их функционировании.

Обычно функциональные ММ представляются системой уравнений, описывающих фазовые переменные, внутренние, внешние и выходные параметры.

В проектных процедурах, связанных с функциональным аспектом проектирования, как правило, используются ММ, отражающие закономерности процессов функционирования объектов, т.е. функциональные модели. Типичная функциональная модель представляет собой систему уравнений, описывающих либо электрические, тепловые, механические процессы, либо процессы преобразования информации.

В то же время в процедурах, относящихся к конструкторскому аспекту проектирования, преобладает использование математических моделей, отражающих только структурные свойства объекта, например его геометрическую форму, размеры, взаимное расположение элементов в пространстве, т. е. структурные модели. Структурные модели чаще всего представляются в виде графов, матриц инциденций и смежности, списков и т. п. [ 38 ].

Как правило, функциональные модели более сложные, поскольку в них отражаются также сведения о структуре объектов. Однако при решении многих задач конструирования использование сложных функциональных моделей неоправданно, так как нужные результаты могут быть получены на основе более простых структурных моделей. Функциональные модели применяют преимущественно на завершающих этапах верификации описаний объектов, предварительно синтезированных с помощью структурных моделей.

Проектирование технологического процесса изготовления изделия также характеризуется различными иерархическими уровнями : самый высокий уровень — разработка принципиальной схемы технологического процесса, который включает отдельные этапы, причем этап может содержать несколько или одну операцию. В данном случае оператором будет являться этап технологического процесса. Моделирование технологических процессов разного уровня происходит с помощью различных моделей и алгоритмов.

Программирование как моделирование

Составление любой модели проходит несколько этапов. На первом этапе выполняется словесная постановка задачи. Здесь определяется объект модели, начальные условия и что должно получиться в результате. Ключевая фраза: «Я хочу, чтобы. ». Следующим этапом является формализация, где уясняются существенные свойства объекта и их взаимосвязь. Так как различные свойства существенны в различной степени для данной модели, то часть из них отбрасывается как несущественные. В силу последнего замечания адекватность модели реальности будет в той или иной степени приближенной.

Последний этап состоит в программировании, то есть в перенесении полученной математической модели в среду ЭВМ. На этом этапе выбирается конкретная среда работы, или среда языка программирования, или среда существующего приложения, или то и другое. Создается, собственно, модель в виде программы или пользовательского документа. Проводятся тестирования модели с целью выяснения работоспособности и степени адекватности полученной модели. По завершению создаются инструменты работы с моделью (интерфейс).

Приведенное выше разделение моделирования на этапы носит в известной степени условный характер, так как они могут пересекаться, дополнять друг друга.

Источник

Как сделать структурную модель

Разберем пример на построение структурной модели реальной системы. В качестве объекта для моделирования (предметной об­ласти) выберем процесс приема абитуриентов в высшее учебное заведение. Пусть это будет университет.

Построение модели начинается с системного анализа предмет­ной области. В данном случае предметной областью является работа приемной комиссии университета. Представим себя в роли системных аналитиков и начнем работу.

Поставленная нами задача является непростой. Процесс прие­ма в университет проходит через несколько стадий. Опишем их.

1. Подготовительный этап: предоставление информации о вузе, его факультетах для принятия решения молодыми людьми о поступлении на конкретный факультет, на конкретную специальность.

2. Прием документов от абитуриентов, оформление докумен­тации.

3. Сдача абитуриентами приемных экзаменов, обработка ре­зультатов экзаменов.

4. Процедура зачисления в университет по результатам экзаменов.

Все эти этапы связаны с получением, хранением, обработкой и передачей информации, т. е. с осуществлением информацион­ных процессов.

На первом, подготовительном этапе от нашей информацион­ной модели в первую очередь потребуются сведения о плане прие­ма в университет: на каких факультетах какие специальности от­крыты для поступления; сколько человек принимается на каж­дую специальность. Кроме того, абитуриентов (и их родителей) интересует, какие вступительные экзамены сдаются на каждом факультете, какие засчитываются по результатам ЕГЭ.

На втором этапе приемная комиссия будет получать и обра­батывать информацию, поступающую от абитуриентов, подающих заявления в университет.

На третьем этапе приемная комиссия будет заносить в инфор­мационную базу результаты ЕГЭ и вступительных экзаменов для каждого поступающего.

Наконец, на четвертом этапе в систему вносятся окончатель­ные результаты приема: сведения для каждого абитуриента о том, поступил он в университет или нет.

Все данные, о которых говорилось выше, могут быть объеди­нены в трехуровневую иерархическую структуру, представленную в виде графа на рис. 1.8. За каждой из вершин этого графа кроется

совокупность данных по каждому из названных (записан­ных в овале) объектов. Эти совокупности данных сведем к табли­цам, т. е. получим структуру данных в форме табличной модели.

Для каждого уровня дерева 1.8 создается таблица своего типа. Вот как выглядят таблицы для уровней факультетов и специаль­ностей (табл. 1.1 и 1.2).

Таблицы 1.1 и 1.2 представляют собой экземпляры таблиц ФАКУЛЬТЕТЫ и СПЕЦИАЛЬНОСТИ. При описании структуры таблицы достаточно указать ее имя и перечислить заголовки всех столбцов.

На каждого абитуриента готовится анкета, куда заносятся его исходные данные (фамилия, имя, отчество, дата рождения и дру­гие сведения, нужные приемной комиссии), сведения о факульте­те и специальности, на которую он поступает.

В процессе сдачи экзаменов (на третьем этапе) в анкету будут заноситься полученные оценки. Последней записью в анкете бу­дет запись «зачислен» или «не зачислен». Всю таблицу с перечис­ленными данными назовем АБИТУРИЕНТЫ.

Подведем итог: нами построена структура данных, состоящая из трех взаимосвязанных таблиц, являющаяся табличной формой информационной модели предметной области «Приемная кампа­ния в университете».

Система основных понятий

Вопросы и задания

1. а) Перечислите задачи, которые должна решать проектируемая инфор­мационная модель приемной кампании в университет.

б) Какая информация представляется важной при приеме в вуз с точки зрения поступающего? С точки зрения вуза?

2. Разработайте по аналогии информационную модель «Школа». Модель должна быть представлена в графической и табличной формах.

Источник

Как сделать структурную модель

В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероятность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов, приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепроектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

Структурный аспект предполагает построение:

Для отображения структурного аспекта моделей предметных областей в основном используются графические методы, которые должны гарантировать представление информации о компонентах системы. Главное требование к графическим методам документирования — простота. Графические методы должны обеспечивать возможность структурной декомпозиции спецификаций системы с максимальной степенью детализации и согласований описаний на смежных уровнях декомпозиции.

Графическое изображение нередко оказывается наиболее емкой формой представления информации. При этом проектировщики должны учитывать, что графические методы документирования не могут полностью обеспечить декомпозицию проектных решений от постановки задачи проектирования до реализации программ ЭВМ. Трудности возникают при переходе от этапа анализа системы к этапу проектирования и в особенности к программированию.

Главный критерий адекватности структурной модели предметной области заключается в функциональной полноте разрабатываемой ИС.

Оценочные аспекты моделирования предметной области связаны с разрабатываемыми показателями эффективности автоматизируемых процессов, к которым относятся:

Объектная структура

Объект — это сущность, которая используется при выполнении некоторой функции или операции (преобразования, обработки, формирования и т.д.). Объекты могут иметь динамическую или статическую природу: динамические объекты используются в одном цикле воспроизводства, например заказы на продукцию, счета на оплату, платежи; статические объекты используются во многих циклах воспроизводства, например, оборудование, персонал, запасы материалов.

На внешнем уровне детализации модели выделяются основные виды материальных объектов (например, сырье и материалы, полуфабрикаты, готовые изделия, услуги) и основные виды информационных объектов или документов (например, заказы, накладные, счета и т.д.).

На концептуальном уровне построения модели предметной области уточняется состав классов объектов, определяются их атрибуты и взаимосвязи. Таким образом строится обобщенное представление структуры предметной области.

Источник

Моделирование структурными уравнениями

8.1. Основные понятия

Наметившийся в последнее время прогресс в области многомерного статистического анализа и анализа корреляционных структур вместе с новейшими вычислительными алгоритмами послужил отправной точкой для создания новой, но уже получившей признание техники моделирования структурными уравнениями (SEPATH). Эта по сути всеобъемлющая и необычайно мощная техника многомерного анализа включает большое количество методов из различных областей статистики.

причинное моделирование, или анализ путей, при проведении которого предполагается, что между переменными имеются причинные взаимосвязи. Возможна проверка гипотез и подгонка параметров причинной модели, описываемой линейными уравнениями. Причинные модели могут включать явные или латентные переменные, а также те и другие одновременно;

подтверждающий факторный анализ, используемый в развитие обычного факторного анализа для проверки определенных гипотез о структуре факторных нагрузок и корреляций между факторами;

факторный анализ второго порядка, являющийся модификацией факторного анализа, при проведении которого для получения факторов второго порядка анализируется корреляционная матрица общих факторов;

построение регрессионных моделей, что является модификацией многомерного линейного регрессионного анализа, при котором коэффициенты регрессии могут быть зафиксированы равными друг другу или каким-нибудь заданным значениям;

моделирование ковариационной структуры, позволяющее проверить гипотезу о том, что матрица ковариации имеет определенный вид. Например, с помощью этой процедуры можно проверить гипотезу о равенстве дисперсий у всех переменных;

построение моделей корреляционной структуры, которое позволяет проверить гипотезу о том, что матрица корреляции имеет определенный вид. Классическим примером является гипотеза о том, что матрица корреляции имеет циклическую структуру;

построение моделей структуры средних, которые позволяют исследовать структуру средних, например, одновременно с анализом дисперсий и ковариаций.

Поскольку многие виды моделей подпадают сразу под несколько из названных категорий, при практическом анализе структурной модели ее довольно сложно классифицировать. Впрочем, в этом нет особой необходимости.

Структурные уравнения, включающие только линейные связи между явными и латентными переменными, могут быть изображены в виде диаграмм путей. Поэтому даже начинающий пользователь может провести сложный анализ с минимальными затратами времени на обучение.

8.2. Основы структурного моделирования

Эта идея может быть различными способами распространена на несколько переменных, связанных системой линейных уравнений. При этом правила преобразований становятся более громоздкими, а вычисления более сложными. Но основной смысл остается прежним: проверить, связаны ли переменные линейной зависимостью, можно, изучая их дисперсии и ковариации.

Чтобы проверить, имеет ли ковариационная матрица заданную структуру, статистики используют несколько процедур. Процесс структурного моделирования включает в себя следующие этапы:

Последовательность процесса структурного моделирования можно представить в виде блок-схемы (рис. 8.1).

Хотя логика математических вычислений при проведении структурного моделирования очень сложна, основные этапы соответствуют пяти шагам на схеме (см. рис. 8.1). Однако следует помнить, что по ряду причин не разумно ожидать идеального соответствия модели и данных. Структурные модели с линейными зависимостями являются только приближениями реальных явлений. Природные зависимости далеки от линейных. Поэтому истинные зависимости между переменными скорее всего не линейны. Более того, истинность многих статистических предположений, накладываемых на проверяемую модель, остается под большим вопросом.

На практике важна не идеальность согласованности модели с данными, а ее пригодность для практического использования и разумного объяснения структуры наблюдаемых данных. Кроме того, следует помнить, что идеальное соответствие модели данным не обязательно означает, что модель верна. Возможно, существует другая модель, которая ничуть не хуже согласуется с теми же данными. И вообще, умение доказывать правильность модели эквивалентно умению предсказывать будущее.

Источник