Какие свойства реальных объектов
Объектами принято называть всё то, на что обращено внимание человека.
Объект — это любая часть окружающей действительности (предмет, процесс, явление), воспринимаемая
человеком как единое целое.
Так, телефон, стол, книга, кошка — примеры объектов-предметов. Каникулы, учёба, чтение, поездка — примеры объектов-процессов. Гроза, солнечное
затмение, снегопад — примеры объектов-явлений.
Каждый объект имеет имя, которое позволяет отличать его от других объектов.
Например, собака — это объект реального мира, домашнее животное.
Общаясь, люди передают друг другу самые разнообразные сведения о реальных и воображаемых объектах, обозначая объекты именами — словами языка. Но в различных ситуациях один и тот же объект
может получать разные имена.
Например, собаку можно назвать Каштанкой, пёсиком или просто животным.
Имена бывают общими, обозначающими множество объектов, и единичными, обозначающими конкретный объект в некотором множестве.
Общее имя выбирают так, чтобы оно не только подходило каждому объекту из множества, но и наиболее точно описывало рассматриваемое множество.
Например, городам Лондон, Манчестер и Ливерпуль можно дать такие общие имена: «город», «европейский город», «город в Великобритании». Наиболее точным в данном случае будет общее имя
«город в Великобритании». А для городов Москва, Париж, Лондон и Мадрид наиболее точным будет общее имя «столичный европейский город».
Все упоминавшиеся здесь города образуют множество с общим именем «европейский город».
Разные науки изучают и исследуют разные объекты или одни и те же объекты, но с разных сторон. Например, космические тела изучаются на уроках астрономии, земная поверхность —
на уроках физической географии, растительный и животный мир — на уроках биологии, прошлое человечества — на уроках истории, принципы
работы некоторых технических устройств — на уроках физики и технологии, пространственные формы и количественные отношения — на уроках
математики.
Кроме имени в сообщении об объекте человек может подробно перечислить его признаки: свойства,
действия, поведение, состояния.
Например, собаки могут отличаться друг от друга окрасом, города — численностью населения, реки — длиной; при редактировании документа его размер может уменьшиться, при
нагревании воды увеличивается её температура.
Каждое свойство определяется некоторой величиной и тем значением, которое она принимает.
Примеры величин: цвет, материал, форма, длина.
Человек может рассказать не только о свойствах объекта, но и об отношениях, в которых этот объект находится с другими объектами.
Пример:
«Иван — сын Андрея»;
«Эверест выше Эльбруса»;
«Винни Пух дружит с Пятачком»;
«21 кратно 3»;
«Кострома такой же старинный город, как и Москва»;
«Текстовый процессор входит в состав программного обеспечения компьютера».
В каждом из приведённых предложений выделено имя отношения, которое обозначает характер связи между двумя объектами.
Отношения могут существовать не только между двумя объектами, но и между объектом и множеством объектов.
Пример:
«Дискета является носителем информации»;
«Камчатка — это полуостров (является полуостровом)».
В каждом из этих предложений описано отношение «является элементом множества».
Отношение может связывать два множества объектов.
Пример:
«Колёса входят в состав автомобилей»;
«Бабочки — это насекомые (являются разновидностью насекомых)».
Из двух множеств, связанных отношением «является разновидностью», одно является подмножеством другого.
Например, множество попугаев является подмножеством множества птиц, множество натуральных чисел является подмножеством множества целых чисел.
Схему отношения «является разновидностью» мы будем называть схемой разновидностей. Такие схемы используются в учебниках, каталогах и энциклопедиях для описания самых разных объектов, например,
растений, животных, сложных предложений, транспортных средств и т. д.
На схеме разновидностей имя подмножества всегда располагается ниже имени включающего его множества.
Объекты подмножества обязательно обладают всеми признаками объектов множества (наследуют признаки множества) и кроме
них имеют ещё свой, дополнительный признак (или несколько признаков).
Подмножество объектов, имеющих общие признаки, называется классом.
Деление множества объектов на классы называется классификацией.
Признаки, по которым один класс отличается от другого, называются основанием классификации.
Классификация называется естественной, если в качестве её основания взяты существенные признаки объектов.
Примером естественной классификации является классификация живых существ, предложенная Карлом Линнеем (1735 г.). В настоящее время учёные разделяют множество всех живых существ на пять основных царств: растения, грибы, животные,
простейшие и прокариоты.
Каждое царство разделено на уровни единицы.
Высший уровень называется типом.
Каждый тип делится на классы, классы — на отряды, отряды — на семейства, семейства — на роды, а роды — на виды.
Классификация называется искусственной, если в качестве её основания взяты несущественные признаки объектов.
К искусственным классификациям относятся вспомогательные классификации (алфавитно-предметные указатели, именные каталоги в библиотеках).
Пример искусственной классификации — деление множества звёзд на небе на созвездия, проводившееся по признакам, которые к самим звездам не имели никакого отношения.
Можно предложить следующую классификацию объектов, с которыми взаимодействует пользователь в операционной системе Windows.
Объект может состоять из множества одинаковых (однородных, подобных) объектов.
Например, объект «апельсин» состоит из частей — долек апельсина.
Например, объект «компьютер» состоит из множества не похожих друг на друга объектов (системный блок, монитор, клавиатура и т. д.). При делении объекта «компьютер» на части, новые объекты
получают разные имена; признаки новых объектов различны.
При описании состава объектов в одних случаях речь идет о составе конкретного объекта, а в других — об общих составных частях множества объектов.
В последнем случае описание состава содержит ответ на вопрос: «Из чего обычно состоят объекты некоторого множества?»
Например:
«В состав дома входят стены, крыша, двери, окна, …»;
«В составе автомобиля есть двигатель, кузов, багажник, …».
Описывая состав объекта, человек мысленно «разбирает» его на части. При этом, как правило, используют такой прием: сначала называют небольшое число крупных частей, затем каждую из них «разбирают»
на части поменьше и т. д. Например, при описании состава дома удобно выделить сначала фундамент, стены и крышу, затем в составе стены выделить окно и дверь, затем сообщить, что окно
состоит из рамы и стёкол, и также поступить, описывая состав двери.
Схема отношений «входит в состав» (схема состава) отражает не только составные части, но и тот порядок, в котором предмет «разбирался» на части. Таким образом, она отражает
строение (структуру) объекта.
Все имена на рисунке — общие (обозначают множества предметов), потому что эта схема отражает состав не одного конкретного дома, а «дома вообще».
При описании признаков сложного, составного объекта человек может назвать не только действия и характеристики всего объекта, но также действия и свойства объектов-частей. Например, весь
дом можно строить и ремонтировать, крышу — красить, а стекло — вставлять; весь дом имеет длину,
ширину и высоту, стены — толщину, крыша — высоту.
Система — это целое, состоящее из частей, взаимосвязанных между
собой. Части, образующие систему, называются её элементами.
Любой реальный объект бесконечно сложен. Поэтому его можно рассматривать как систему.
Различают материальные, нематериальные и смешанные системы. В свою очередь материальные системы
разделяют на природные и технические.
Примеры природных систем вам хорошо известны: Солнечная система, растение, живой организм и прочее.
Технические системы создаются людьми. Примеры технических систем: автомобиль, компьютер, система вентиляции.
Примеры нематериальных систем: разговорный язык, математический язык, нотные записи.
Смешанные системы содержат в себе материальные и нематериальные компоненты. Среди них можно выделить так называемые социальные
системы. Социальные системы образуют люди, объединенные одним занятием, интересами, целями, местом проживания и т. д. Примеры социальных систем: оркестр,
футбольный клуб, население города.
Структура — это порядок объединения элементов, составляющих
систему.
Состав и структуру системы описывают с помощью схемы состава. В состав системы может входить другая система. Первую называют надсистемой, вторую —
подсистемой.
Воздействия среды на систему называют входами системы, а воздействия системы на среду — выходами
системы.
- ЯКласс задание «Объекты, их имена
и признаки» - ЯКласс задание «Отношения
объектов» - ЯКласс задание «Классификация
объектов» - ЯКласс задание «Состав объектов»
- ЯКласс задание «Системы объектов»
Человек стремится познать объекты окружающего мира, он взаимодействует с существующими объектами и создаёт новые объекты.
Одним из методов познания объектов окружающего мира является моделирование, состоящее в создании и исследовании «заместителей» реальных объектов.
«Объект-заместитель» принято называть моделью, а исходный объект — прототипом или оригиналом.
Например, в разговоре мы замещаем реальные объекты их именами, оформители витрин используют манекен — модель человеческой фигуры, конструкторы строят модели самолётов и автомобилей, а архитекторы — макеты зданий, мостов и парков.
Моделью является любое наглядное пособие, используемое на уроках в школе: глобус, муляж, карта, схема, таблица и т. п.
Модель важна не сама по себе, а как инструмент, облегчающий познание или наглядное представление объекта.
К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект слишком велик (модель Солнечной системы) или слишком мал (модель атома), когда процесс протекает очень быстро (модель двигателя внутреннего сгорания) или очень медленно (геологическая модель), когда исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (модель атомного взрыва), привести к разрушению его самого (модель самолёта) или создание реального объекта очень дорого (архитектурный макет города) и т. д.
Что общего у всех моделей? Какими свойствами они обладают?
Обрати внимание!
Модель не является точной копией объекта-оригинала: она отражает только часть его свойств, отношений и особенностей поведения.
Например, на манекен можно надеть костюм, но с ним нельзя поговорить. Модель автомобиля может быть без мотора, а макет дома — без электропроводки и водопровода.
Поскольку любая модель всегда отражает только часть признаков оригинала, то можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта.
Пример:
мяч может воспроизвести только одно свойство Земли — её форму; обычный глобус отражает, кроме того, расположение материков; а глобус, входящий в состав действующей модели Солнечной системы, — ещё и траекторию движения Земли вокруг Солнца.
Чем больше признаков объекта отражает модель, тем она полнее. Однако отразить в модели все свойства объекта-оригинала невозможно, а чаще всего и не нужно.
Ведь при создании модели человек, как правило, преследует вполне определённую цель и стремится наиболее полно отразить только те признаки объектов, которые кажутся ему важными, существенными для реализации этой цели. Если, например, модель самолета создаётся для коллекции, то в ней воспроизводится внешний вид самолёта, а не его лётные характеристики.
От цели моделирования зависят требования к модели: какие именно признаки объекта-оригинала она должна отражать.
Отразить в модели признаки оригинала можно одним из двух способов.
Признаки можно скопировать, воспроизвести. Такую модель называют натурной (материальной).
Примерами натурных моделей являются муляжи и макеты — уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид объекта моделирования (глобус), его структуру (модель Солнечной системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля).
Признаки оригинала можно описать на одном из языков кодирования информации — дать словесное описание, привести формулу, схему или чертёж. Такую модель называют информационной.
Модели используются человеком для:
- представления материальных предметов (макет застройки жилого района в мастерской архитектора);
- объяснения известных фактов (макет скелета человека в кабинете биологии);
- проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах (модель полёта самолета новой конструкции в аэродинамической трубе);
- прогнозирования (сделанные из космоса фотоснимки движения воздушных масс);
- управления (расписание движения поездов) и т. д.
Источники:
Босова Л. Л., Информатика и ИКТ: учебник для 7 класса. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 41 с.
Компьютерная модель или численная модель — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, реализующая абстрактную модель некоторой системы.
Компьютерные модели стали обычным инструментом математического моделирования и применяются в физике, астрономии, химии, биологии, экономике и т.д.
Моделирование — метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей, т.е. исследование
объектов путем построения и изучения моделей.
Модель — некоторое упрощенное подобие реального объекта, который отражает существенные особенности
(свойства) изучаемого реального объекта, явления или процесса.
Формализация — процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков.
Объект — некоторая часть окружающего мира, рассматриваемого человеком как единое целое. Каждый объект
имеет имя и обладает параметрами.
Параметр — признак или величина, характеризующая какое-либо свойство объекта и принимаемая различные
значения.
Среда — условие существования объекта.
Система — совокупность взаимосвязанных объектов, воспринимаемая как единое целое.
«Объект-заместитель» принято называть моделью, а исходный объект — прототипом или
оригиналом.
Например, в разговоре мы замещаем реальные объекты их именами, оформители витрин используют манекен — модель человеческой фигуры, конструкторы строят модели самолётов и автомобилей,
а архитекторы — макеты здании, мостов и парков.
Моделью является любое наглядное пособие, используемое на уроках в школе: глобус, муляж, карта, схема, таблица и т. п.
К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект слишком велик (модель
Солнечной системы) или слишком мал (модель атома), когда процесс протекает очень быстро (модель двигателя внутреннего сгорания) или очень
медленно (геологическая модель), когда исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (модель атомного взрыва), привести к разрушению его
самого (модель самолета) или создание реального объекта очень дорого (архитектурный макет города) и т. д.
Признаки можно скопировать, воспроизвести. Такую модель называют натурной (материальной).
Примерами натурных моделей являются муляжи и макеты — уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид объекта моделирования (глобус), его структуру (модель Солнечной
системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля).
Признаки оригинала можно описать на одном из языков кодирования информации — дать словесное описание, привести формулу, схему или чертеж. Такую модель называют информационной.
Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями.
- Задание на ЯКласс по теме «Модели объектов и их
назначения»
Для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств, наиболее часто используются таблицы, состоящие из столбцов и строк. В таблице может содержаться
информация о различных свойствах объектов, об объектах одного класса и разных классов, об отдельных объектах и группах объектов — это есть представление табличной модели.
Виды табличных моделей.
Таблица типа «объекты-свойства» — это таблица, содержащая информацию о свойствах отдельных
объектов, принадлежащих одному классу.
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.
Вычислительными будем называть такие таблицы, в которых значения некоторых свойств вычисляются с
использованием значений других свойств из этой же таблицы.
- Задание на ЯКласс по теме «Вычислительные таблицы»
Объектный метод — исследуемый объект рассматривается как единое целое с присущими этому целому
свойствами.
Системный метод — исследуемый объект рассматривается как система с взаимосвязями со своими элементами.
Метод гипотез — свойства исследуемого объекта не установлены, а лишь выдвигается предположение об
их наличии.
Дата: 06.02.2016г Дата: 12.02.2016г
Класс: 8 «А» Класс: 8 «Б»
Тема урока: «Модель, как отражение существенных свойств реального объекта. Виды моделей, методы описание моделей, свойства моделей»
Методы и приемы обучения: объяснительно-иллюстративный; словесный (фронтальная беседа); наглядный (демонстрация компьютерной презентации); практический.
Цели урока: сформировать у учащихся понятие моделирования как метода познания; рассмотреть различные классификации моделей; сформировать у учащихся понятие “информационная модель”; научить учащихся описывать информационные модели.
Тип урока: изучение нового материала.
Оборудование урока: проектор с экраном, презентация, рисунки- слайды.
Ход урока
I. Организационный момент. Постановка целей урока
Проблемный вопрос:
Макет здания, детская мягкая игрушка, математическая формула, теория развития общества — это все модели. Как же назвать такие разные понятия одним словом?
Можно привести огромное количество примеров моделей. Как их классифицировать?
Наиболее полно отразить существенные свойства объекта можно с помощью информационной модели. Как ее построить?
Какова степень необходимости использования формализации при описании информационных моделей?
II. Изложение нового материала
Введение понятия “модель”
В своей деятельности человек очень часто использует модели, то есть создает образ того объекта, явления или процесса, с которым ему предстоит иметь дело.
Модель – это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.
Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.
Вопрос: почему бы не исследовать сам оригинал, а не строить его модель?
Назовем несколько причин, по которым прибегают к построению моделей.
В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности.
Пример: теория вымирания динозавров, Атлантиды …
Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.
Примеры: карта местности, модели живых организмов…
Оригинал либо очень велик, либо очень мал.
Примеры; глобус, модель Солнечной системы, модель атома…
Процесс протекает очень быстро или очень медленно.
Примеры: модель двигателя внутреннего сгорания …
Исследование объекта может привести к его разрушению.
Примеры: модель самолета или автомобиля…
(Дети могут назвать другие причины)
Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.
Что можно моделировать? Ответим на этот вопрос.(Учащиеся приводят примеры)
Моделировать можно:
1. Объекты
Назовем примеры моделей объектов:
копии архитектурных сооружений;
копии художественные произведения;
наглядные пособия;
модель атома водорода или солнечной системы;
глобус;
модель, демонстрирующая одежду;
и т.д.
2. Явления
Примеры моделей явлений:
модели физических явлений: грозового разряда, магнитных и электрических сил…;
геофизические модели: модель селевого потока, модель землетрясения, модель оползней…
3. Процессы
Примеры моделей процессов:
модель развития вселенной;
модели экономических процессов;
модели экологических процессов…
4. Поведение
При выполнении человеком какого-либо действия ему обычно предшествует возникновение в его сознании модели будущего поведения. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или отправляется в поход – он непременно сначала представляет себе все это в уме. Это главное отличие человека мыслящего от всех других живых существ на земле. Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями. Например, рассмотрим объект “человек” с точки зрения различных наук:
в механике человек – это материальная точка;
в химии – это объект, состоящий из различных химических веществ;
в биологии – это система, стремящаяся к самосохранению;
и т.д.
С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Например, в механике различные материальные объекты от песчинки до планеты рассматриваются как материальные точки.
Таким образом, совершенно неважно, какие объекты выбираются в качестве моделирующих. Важно лишь то, что с их помощью удается отразить наиболее существенные признаки изучаемого объекта, явления или процесса.
Моделирование – это метод научного познания объективного мира с помощью моделей.
Классификация моделей
Объектов моделирования, как мы только что с вами убедились, огромное количество. И для того, чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо все это классифицировать, то есть каким-либо образом упорядочить, систематизировать.
При классификации объектов по “родственным” группам необходимо правильно выделить некий единый признак (параметр, а затем объединить те объекты, у которых он совпадает). Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым можно классифицировать модели ( демонстрация компьютерной презентации Приложение 1)
Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму. Например, мелодия, родившаяся в голове композитора, будет представлена в виде нот на бумаге.
Для создания моделей используется огромный спектр инструментов. Если модель имеет материальную природу. То для ее создания используются традиционные инструменты: фотоаппарат, кисть художника, карандаш, и.т.д., и, наконец самый совершенный в наши дни инструмент — компьютер.
Понятие “система”
Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов, каждый из которых имеет разнообразные свойства, и при этом объекты взаимодействуют друг с другом.
Система – это целое, состоящее из объектов, взаимосвязанных между собой.
Примеры систем: человек, компьютер, дом, дерево, книга, стол, и т.д.
Системы бывают:
Материальные (человек, компьютер, дерево, дом).
Нематериальные (человеческий язык, математика)
Смешанные (школьная система, так как включает в себя как материальные элементы (здание, оборудование, школьников, учебники), нематериальные (расписание занятий, темы уроков, устав школы).
Важным признаком системы является ее целостное функционирование. Пример
Компьютер нормально работает до тех пор, пока исправны основные устройства, входящие в его состав. Если удалить одно из них, то компьютер выйдет из строя, то есть прекратит свое существование как система.
Система “компьютер” состоит из подсистем “оперативная память”, “процессор”, “системный блок” и т.д., так как оперативную память, процессор системный блок можно так же считать системами (они состоят из элементов).
Системный анализ и систематизация
Чтобы описать систему, недостаточно только перечислить ее элементы. Необходимо указать, как эти элементы связаны друг с другом.
Система – это порядок и организация.
Если графически представить связи между элементами системы, то получится ее структура. Структура может определять пространственное взаиморасположение элементов (цепочка, звезда, кольцо), их вложенность- хронологическую последовательность (линейную, ветвящуюся, циклическую).
Описав элементы системы и указав их взаимосвязь вы проведете системный анализ. Например: генеалогическое древо .
Систематизация – это процесс превращения множества объектов в систему.
Систематизация имеет огромное значение. В повседневной жизни каждый из нас занимается систематизацией – разделяет посуду – на стаканы, тарелки, кастрюли и т.д.
Систематизация знаний в различных науках. Начало многих
вязано с именем великого древнегреческого ученого Аристотеля, ко-
жил в 4 в. до н.э. Вместе со своими учениками Аристотель проделал
колоссальную работу по классификации накопленных знаний, разделил их
только частей и дал каждой свое название. Именно тогда на свет появились физика, биология, экономика, логика и другие науки.
III. Закрепление изученного материала.
1. Задание (устно).
Составьте различные знаковые модели для геометрических фигур треугольник, квадрат, круг.
2. Задание Систематизируйте перечисленные факты и определите основание систематизации.
3. Задание
Выполнение задания по карточкам в группах из 4 учащихся.
IV. Подведение итогов урока.
V. Домашнее задание
Уровень знания: выучить определение основных терминов и понятий (словарь урока).
Уровень понимания: составьте различные по типу модели объектов: самолет, человек.
Провести системный анализ объектов: семья, школа.