Формализация предметной задачи. Уровни формализации задач

4. Формализация предметной задачи. Уровни формализации задач

Формализация задачи состоит в переводе на формальный (математический) язык описания цели, определении объектов и свойств, способов вычисления свойств, формализации требований к результату, проверке согласованности требуемого результата с целью.

Процесс выбора способа решения задачи включает все этапы анализа данных и корректировки информации, а также определение алгоритма решения задачи, обеспечивающего получение требуемого результата.

На этапе решения задачи осуществляется в автоматизированном режиме преобразование схемы в технологическую (машинную) схему решения задачи и прохождение этой схемы на ЭВМ. Затем проводится формальный анализ полученных результатов, т.е. проверка соответствия результата критериям оценки результата.

Содержательная интерпретация результатов состоит в согласовании результатов с целью исследования, сформулированными требованиями к результату и принятии решения об использовании результатов либо об уточнении модельных представлений и формулировки задачи.

5. Общая схема постановки и решения предметных задач

2) Представления о модели

3) Исходные данные

4) Результат

5) Критерий оценки

8. Понятие о модели.

Всякое представление информации о внешнем мире связано с построением некоторой модели.

Модель - материальный или идеальный аналог оригинала (объекта, явления или процесса), создаваемый для хранения и расширения знания о нем; совокупность свойств и отношений между ними, выражающих существенные стороны изучаемого объекта, явления или процесса.

Существует множество типов моделей и способов их классификации: по цели использования, областям применения, по сложности, целям моделирования и т.д. Модели внешнего подобия, такие как модели самолетов, машин, манекены и т.п., - используются для предварительных испытаний. Учебные схемы (глобус как модель планеты, модель кристаллической решетки и т.п.), тренажеры, имитирующие поведение реальных объектов в сложных ситуациях, служат для обучения. Функциональные модели или модели-эрзацы заменяют объекты при выполнении определенных функций (протезы, искусственный сердечный клапан и т.п.). Исследовательские модели - математические и имитационные - заменяют реальные объекты в ходе научных исследований. В зависимости от области применения модели могут быть естественнонаучными (например, F = m _* a), космогоническими (модель мира, времена года), общественного устройства (школа, общинно-родовые отношения, Римская республика, семья, мафия), литературными, компьютерными.

Информационные модели - модели, в которых изучаемое явление или процесс представлены в виде процессов передачи и обработки информации.

Среди информационных моделей наибольшее распространение получили языковые модели. Устройство языковой модели определяется устройством языка. Для ее построения нужно выделить существенные отношения в изучаемом явлении (объекте, процессе) и описать их средствами языка. По сути дела, каждый объект заменяется его именем, а связи между объектами обозначаются именами отношений.

Таким образом, при описании модели наше внимание сосредоточено не на отдельных элементах, а на системе - совокупности частей, элементов объекта (процесса) и отношениях между ними, придающих объекту (процессу) целостность. Такой перенос центра внимания называется системным подходом. Этот подход был впервые явно сформулирован в 1937 г. американским биологом Людвигом фон Берталанфи (Ludwig von Bertalanffy (1901-1972)).

В 1937 г. на философском семинаре Л. фон Берталанфи - американец немецкого происхождения, биолог Чикагского университета - выступил с докладом о системном подходе для определения понятия вид. Доклад был совершенно не понят, и автор «сложил все свои бумаги в ящик стола» Позднее, после войны, он достал свои старые записки, повторил свой доклад и обнаружил совершенно новый интеллектуальный климат. Что же он предложил? Никто из биологов не знает, что такое вид. Каждый знает, что есть собака, и есть ворона, и есть лещ, фламинго, жук, клоп... Все это знают, но определить, что это такое, никто не может, кроме узких специалистов-ученых. И почему животные одного вида и растения одного вида связаны каким-то образом между собой? Берталанфи предложил определение вида как открытой системы.

6. Представление о системном подходе

Системный анализ - это такой метод анализа, когда внимание обращается не на персоны, особи, которые составляют вид, а на отношения между особями.

Модель позволяет многое узнать об изученных явлениях и процессах. Но всякая модель кое-что «урезает». Важно научиться строить модель таким образом, чтобы в них отражались самые существенные стороны изучаемого явления.

Модель важна не сама по себе, а как способ познания. Поэтому кроме модели необходим также инструмент для ее изучения. В последнее десятилетие таким инструментом все чаще выступает компьютер. Строгих правил построения модели сформулировать невозможно. Но человечество накопило богатый опыт в этой сфере деятельности.

Использование компьютера для изучения модели имеет свою специфику, обусловленную возможностью компьютера. Любая модель для компьютерного анализа должна быть формализована.

Совершенно неважно, какие свойства выбираются в качестве моделирующих. Важно, что с их помощью отражают наиболее существенные черты изучаемого объекта или процесса.

Никакая модель не может заменить сам объект, но при решении задачи, когда нас интересуют сравнительно немногие свойства изучаемого объекта, модель может оказаться очень полезным или нередко даже единственным инструментом исследования

7. Схема коммуникаций

При работе с информацией всегда имеется ее источник и потребитель (получатель). Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщений от источника информации к ее потребителю, называются информационными коммуникациями.

Всякий процесс коммуникации - это, как правило, передача информации о модели, т.е., цель коммуникации состоит в том, чтобы приемник стал обладателем той же модели, которая имеется у источника информации. Ниже представлена схема коммуникации.

Чтобы передаваемое сообщение было понятно должны выполняться следующие условия:

1. предметная область А должна содержаться в предметной области В приемника информации;

2. кодирование и декодирование должны быть взаимно обратными операциями.

3. модельные предположения, имеющиеся у источника и приемника, должны совпадать и не могут изменяться во время передачи информации.

Выполнения последнего требования добиваются, как правило, формализацией языка, то есть переходом с естественного языка на язык с жесткой фиксацией смысла употребляемых слов (например, на математический язык). Язык, в котором каждое слово имеет только один смысл, называют формализованным.

Всякий информационный процесс может осуществляться лишь при наличии языка, описывающего объекты и отношения между ними. В дальнейшем нас будут интересовать совокупности предметов, каждый из которых имеет имя, и вполне определенные связи между предметами. Это множество мы называем предметной областью. Предметная область отражает уровень познания человеком окружающего мира и самого себя. Поэтому она постоянно меняется.

Похожие работы

Основное и дополнительное образование в области информатики глазами старшеклассников

Скачать

26646

6

5

... мотивы указываются респондентами достаточно часто (более 60% респондентов указывают этот мотив). Ряд мотивов упоминается в анкетах не очень часто (от 20% до 45%). Есть мотивы, которыми при выборе дополнительного образования в области информатики школьники руководствуются редко (до 10%). В соответствии с этим условно все мотивы были разделены на три группы. Неожиданным для нас явился тот факт, что ...

Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика

Скачать

158303

36

0

... -педагогическая или научно-техническая проблема, являющаяся новым научным вкладом в теорию определенной области знаний (педагогику, технику и другие). 4.   ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЬ ИНФОРМАТИКА   4.1. Положение о выпускной квалификационной работе бакалавра физико-математического образования: ...

Структура информатики

Скачать

16405

0

1

... , нейрокибернетика и гомеостатика теснейшим образом связаны с развитием искусственного интеллекта. И конечно, работы в этой области немыслимы без развития систем программирования (рис. 1). Рис. 1 - Структура информатики Основная цель работ в области искусственного интеллекта - стремление проникнуть в тайны творческой деятельности людей, их способности к овладению знаниями, навыками и ...

Проектирование содержания непрерывного обучения информатике с 1 по 11 класс средней общеобразовательной школы

Скачать

106950

19

0

... обучения информатике. Опыт таких разработок уже имеется как в нашей стране, так и за рубежом, описаны их положительные и отрицательные стороны. 1.3 Отечественный и зарубежный опыт непрерывного обучения информатике с 1 по 11 класс средней общеобразовательной школы Возраст, с которого дети начинают изучать информатику, неуклонно снижается. Об этом свидетельствует, как зарубежный, так и ...