"Информатика. Учебное пособие для учреждений общего среднего образования с русским языком обучения", В. М. Котов, А. И. Лапо, Ю.А. Быкадоров, Е.Н. Войтехович
Готовая компьютерная модель позволяет исследовать объект или процесс, не создавая программу с нуля. В ней задают исходные данные, запускают работу и наблюдают, какие результаты получаются. Чтобы понять, от чего зависит результат, нужно выяснить назначение модели, разобраться в её параметрах и проводить сопоставимые опыты. Главное правило исследования — изменять по одному параметру и записывать данные каждого запуска.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Готовая компьютерная модель — модель, созданная заранее и предназначенная для изучения с помощью изменения её параметров. Это может быть программа, воспроизводящая движение тела или другой процесс. Такая модель нужна, чтобы исследовать объект без создания программы с нуля. Сначала следует выяснить, что именно она показывает.
Параметр компьютерной модели — величина, значение которой можно задавать или изменять при исследовании модели. Например, в модели движения тела таким параметром может быть начальная скорость. Параметры нужны, чтобы ставить опыты и проверять, меняется ли результат при изменении условий. Доступные для изменения величины обычно указаны в интерфейсе или описании.
Исходные данные — значения параметров, вводимые перед запуском модели. Например, ученик может задать скорость и время наблюдения, если модель предлагает такие поля. Эти значения описывают условия конкретного опыта. Их записывают, чтобы результат можно было проверить и повторить.
Результат моделирования — сведения, полученные после выполнения моделью заданных действий. Это может быть число, таблица, сообщение или изображение движения. Результат показывает, что модель рассчитала или отобразила при введённых условиях. Его нужно соотносить с исходными данными, а не рассматривать отдельно.
Начните с описания модели: выясните, какой объект или процесс она изображает и на какой вопрос помогает ответить. Затем осмотрите элементы управления и посмотрите, какие данные отображаются после запуска. Это нужно потому, что одинаковые поля ввода могут иметь разный смысл в разных моделях. Если назначение неизвестно, легко неверно истолковать даже правильно полученный результат.
Перед запуском определите, какие величины можно менять и на что, предположительно, влияет каждая из них. Проверьте единицы измерения и допустимые значения, если они указаны. Иначе можно ввести, например, число в неподходящих единицах или изменить настройку, не относящуюся к вопросу опыта. Понимание параметров помогает заранее решить, какие результаты следует наблюдать.
Задайте исходные данные в соответствующих полях и проверьте их перед запуском. После выполнения модели запишите результат вместе со значениями, которые были введены. Такая последовательность отделяет условия опыта от того, что модель показала. Запись данных позволяет вернуться к опыту, проверить его и сопоставить с другими запусками.
Чтобы определить влияние одного параметра, меняйте в очередном опыте только его, а остальные условия сохраняйте. Если менять несколько величин сразу, невозможно понять, какая из них вызвала изменение результата. Неизменные условия делают опыты сопоставимыми. Поэтому сначала выберите один параметр для исследования, а остальные запишите как постоянные.
Сравните результаты запусков при разных значениях выбранного параметра и найдите, как они меняются. Затем сформулируйте вывод: укажите, какая величина менялась и что происходило с результатом. Сравнение нескольких опытов надёжнее единичного наблюдения, потому что позволяет увидеть повторяющуюся зависимость. Вывод должен опираться на записанные данные, а не только на ожидание.
| Этап работы | Действия ученика | Что выясняется | Результат |
|---|---|---|---|
| Знакомство с моделью | Прочитать описание, осмотреть интерфейс | Назначение и возможности модели | Понимание, что исследовать |
| Определение исходных данных и параметров | Найти поля ввода, выяснить смысл величин | Что можно менять и что вводить | Перечень параметров и условий |
| Первый запуск модели | Ввести данные, запустить и записать результат | Как модель выполняет опыт | Первая запись исходных данных и результата |
| Проведение серии опытов | Менять выбранный параметр, сохраняя остальные | Как изменение условий связано с результатом | Набор сопоставимых данных |
| Сравнение результатов и формулировка вывода | Сопоставить записи и объяснить различия | Наблюдаемая зависимость | Вывод, подтверждённый опытами |
Пользуйтесь таблицей как последовательным планом: переходите к следующему этапу, когда выполнены действия предыдущего. Записывайте условия и результаты каждого запуска, иначе сравнение будет ненадёжным. В конце проверьте, что вывод подтверждается несколькими опытами.
Условие. Нужно рассмотреть готовую модель движения тела и выяснить, какие параметры можно менять, какие данные вводятся и какие результаты отображаются. Числа заранее не заданы: сначала требуется прочитать интерфейс. Важно не считать каждое число на экране исходным данным, поскольку часть величин может быть результатом расчёта.
Ответ. Результатом станет перечень доступных параметров, исходных данных и отображаемых результатов. Если смысл поля непонятен, его нужно уточнить по описанию, а не угадывать. Так интерфейс становится понятной схемой опыта.
Условие. Для модели движения тела нужно выполнить несколько запусков, изменяя только начальную скорость, и записать дальность и время движения. Остальные параметры должны оставаться одинаковыми. Конкретные результаты зависят от устройства модели, поэтому их следует получить при запуске, а не придумывать заранее.
Ответ. Таблица покажет, как дальность и время связаны с начальной скоростью в исследованных условиях. Вывод будет обоснованным, если остальные параметры не менялись и все результаты записаны. По этой серии опытов нельзя автоматически судить о случаях с другими условиями.
Условие. Требуется установить, как на результат влияют два параметра модели. Простое одновременное изменение обеих величин не покажет, какая из них вызвала наблюдаемую перемену. Поэтому исследование нужно разделить на сопоставимые серии.
Ответ. Общий вывод должен отдельно описывать наблюдения для каждого параметра. Если влияние одной величины зависит от значения другой, это можно проверить дополнительными опытами при разных постоянных значениях. Чем точнее соблюдены условия и записаны данные, тем убедительнее объяснение.
Изменяют сразу несколько параметров и не могут определить причину результата. Так поступают, когда хотят быстрее получить ответ, но опыт теряет сопоставимость. Проверьте себя: между двумя запусками должна изменяться только выбранная величина.
Запускают модель, не разобравшись в элементах управления или единицах измерения. Из-за этого можно ввести неверные данные или принять один показатель за другой. Перед запуском сверьте название каждого поля и единицы с описанием модели.
Делают вывод по одному запуску. Один результат показывает только один случай и не позволяет надёжно увидеть зависимость. Проверьте себя: есть ли несколько опытов с разными значениями выбранного параметра и одинаковыми остальными условиями?
Записывают только конечный результат, но не исходные данные. Тогда нельзя понять, при каких условиях он получен, или повторить опыт. В каждой записи указывайте значения параметров и соответствующий результат.
Для изучения модели нужны понятия объекта и модели, параметров, исходных и выходных данных, а также общее представление об этапах компьютерного моделирования. Практически пригодятся навыки работы с программами, таблицами и формами ввода: с их помощью задают условия и упорядочивают результаты. Дальше эти умения используют при компьютерном эксперименте, анализе результатов моделирования и проверке гипотез. В каждом случае важно сопоставлять данные с условиями, при которых они получены.
Чем изучение готовой модели отличается от создания компьютерной модели?
При создании модели определяют, как представить объект и какие правила заложить в программу. При изучении готовой модели программа уже существует: нужно разобраться в её возможностях, задавать данные и анализировать результаты.
Как понять, какие параметры модели можно изменять?
Посмотрите описание модели и изучите поля ввода, переключатели и другие элементы управления. Доступные для изменения значения обычно можно вводить или выбирать; единицы измерения и подсказки помогают понять их смысл.
Почему нельзя менять несколько параметров одновременно?
Если результат изменится, будет непонятно, какой именно параметр на него повлиял. Меняя за опыт только одну величину и сохраняя остальные, можно сравнить результаты и выявить связь.
Сколько запусков нужно выполнить, чтобы сделать обоснованный вывод?
Точное число зависит от вопроса исследования: обычно нужно несколько запусков с разными значениями выбранного параметра. Один запуск показывает только отдельный результат, а серия сопоставимых опытов помогает увидеть закономерность.
Что делать, если результат модели отличается от ожидаемого?
Проверьте введённые значения, единицы измерения и настройки запуска, затем повторите опыт. Если данные введены верно, расхождение может означать, что предположение было неточным или модель учитывает дополнительные условия.
28.3. Изучение готовой компьютерной модели (этап 3а)
