Урок 9 Словесные информационные модели Научные и художественные описания
Словесные информационные модели Научные и художественные описания
Как правило, мы описываем все, что нас окружает, на естественном языке (русском, английском, немецком и др. — всего на нашей планете более двух тысяч языков).
При помощи языка мы общаемся, передавая друг другу мысли, чувства, знания об окружающем нас мире. В общении наиболее распространены такие информационные модели, как словесные описания.
Словесные модели могут описывать ситуации, события, процессы. Множество словесных моделей содержится в ваших школьных учебниках: в учебнике истории представлены модели исторических событий; в учебнике географии — модели географических объектов и природных процессов; в учебнике биологии — модели объектов животного и растительного мира.
Рассмотрим несколько примеров словесных моделей.
Пример 1
Модель римского войска:
Перед боем римляне строились не сплошной массой, а в три линии, каждая из которых состояла из десяти отрядов. В первой линии стояли юноши призывного возраста, во второй — воины постарше и покрепче, а в третьей — самые надежные, чье мужество не раз было испытано на деле.
Первыми вступали в бой юные воины. Если консул видел, что они не могут одолеть врага, он приказывал им отступать в промежутки между отрядами второй линии. Бой принимали воины из этих отрядов. Но если и они не добивались успеха, то шаг за шагом отступали к третьей линии.
Воины этой линии, пропустив отступающих в промежутки между своими отрядами, смыкали строй и нападали на врага единой сплошной стеной.
Пример 2
Модель одноклеточной водоросли хламидомонады:
Тело одноклеточной водоросли хламидомонады имеет все части клетки: оболочку, цитоплазму, ядро, вакуоли, хлоропласт с хлорофиллом и другие органоиды. Вместе с этим у нее есть структуры, свойственные живому организму: жгутики, благодаря которым хламидомонада активно передвигается в водной среде; маленькое красное пятно — глазок в передней части тела, с помощью которого водоросль активно движется в сторону света; две пульсирующие вакуоли, удаляющие из клетки избыточную воду и ненужные вещества.
Водоросль питается, дышит, растет, двигается, размножается, развивается как всякий организм. Вместе с тем ее тельце работает как маленькая химическая фабрика, совершая все процессы, свойственные фототрофной клетке.
Пример 3
Модель горного ландшафта:
Горы покрывают почти 5% поверхности Земли. Главные горные цепи земного шара: Гималаи, Кавказ, Альпы, Пиренеи и Анды. Горная местность отличается большим многообразием ландшафтов, а также определенной последовательностью самых разнообразных растительных поясов. Как правило, климат в горах более прохладный и влажный, чем на равнинах. Повышению на 100 м соответствует понижение температуры на 0,7 °С.
Произведения художественной литературы — это тоже модели, так как они фиксируют внимание читателя на определенных сторонах человеческой жизни. Анализируя литературное произведение, вы выделяете в нем объекты и их свойства, отношения между героями, связи между событиями, проводите параллели с другими произведениями и т. п. Самое непосредственное отношение к понятию модели имеет такой литературный жанр, как басня. Смысл этого жанра состоит в переносе отношений между людьми на отношения между вымышленными персонажами, например животными.
Пример 4
В Мещорском крае можно увидеть сосновые боры, где так торжественно и тихо, что бубенчик-«болтун» заблудившейся коровы слышен далеко, почти за километр. Но такая тишина стоит в лесах только в безветренные дни. В ветер леса шумят великим океанским гулом и вершины сосен гнутся вслед пролетающим облакам.
В Мещорском крае можно увидеть лесные озера с темной водой, обширные болота, покрытые ольхой и осиной, одинокие, обугленные от старости избы лесников, пески, можжевельник, вереск, косяки журавлей и знакомые под всеми широтами звезды. (К. Паустовский)
Пример 5
Художественный текст мы воспринимаем зрительно. Поэтому для него важна графическая подача. Усилить образность текста можно за счет его фигурного расположения, смены шрифтов или изменения начертания. Например, в стихотворении Р. Саути «Как падают воды в Лодоре?» (пер. А. Шмульяна) расположение строк вызывает в воображении читателя картину водопада:
Обратим внимание на некоторые особенности естественного языка:
• многозначность — разные значения одного многозначного слова сохраняют некоторую общность в толковании их смысла; • использование слов в прямом и переносном значениях (прямое значение слова переносят на другой предмет); • синонимия — наличие близких по значению, но разных по звучанию слов; • омонимия — наличие слов, одинаково пишущихся, но имеющих различное значение и т. д.
С одной стороны, перечисленные особенности делают человеческое общение выразительным, эмоциональным, красочным. С другой стороны, их наличие делает естественный язык непригодным для создания информационных моделей во многих сферах профессиональной деятельности (например, в системах «человек — компьютер»).
Пример 6
Если четко определить объекты, действия и их последовательность, то словесную модель некоторого процесса можно представить в форме нумерованного списка. Например, так можно оформить модель построения середины отрезка АВ с помощью циркуля:
1) установить раствор циркуля равным длине отрезка АВ; 2) поставить ножку циркуля в точку А; 3) провести окружность радиуса АВ; 4) поставить ножку циркуля в точку В; 5) провести окружность радиуса АВ; 6) точки пересечения построенных окружностей обозначить С и С1 7) провести отрезок СС1; 8) точку пересечения отрезков АВ и CC1 обозначить О и считать искомой.
Коротко о главном
При помощи языка мы общаемся, передавая друг другу мысли, чувства, знания об окружающем нас мире. В общении наиболее распространены такие информационные модели, как словесные описания. Усилить образность текста можно за счет его фигурного расположения, смены шрифтов или изменения начертания.
Такие особенности естественного языка, как многозначность, использование слов в прямом и переносном значениях, синонимия, омонимия и т. п., делают человеческое общение выразительным, эмоциональным, красочным. Вместе с тем, их наличие делает естественный язык непригодным для создания информационных моделей во многих сферах профессиональной деятельности (например, в системах «человек — компьютер»).
Вопросы и задания
1. В каком из примеров параграфа использовано больше всего слов-профессионализмов?
2. Приведите 2-3 собственных примера словесных моделей, рассматриваемых на уроках истории, географии, биологии.
3. Вспомните басни И. А. Крылова «Волк и Ягненок», «Ворона и Лисица», «Демьянова уха», «Квартет», «Лебедь, Щука и Рак», «Лисица и виноград», «Слон и Моська», «Стрекоза и Муравей», «Тришкин кафтан» и др. Какие черты характера людей и отношения между людьми смоделировал в них автор?
4. Постройте словесную информационную модель объекта «текстовый документ», созданного в среде текстового процессора Microsoft Word.
Задание 4. Анализ текста. Крылатые выражения
Крылатые выражения (слова) — это устойчивые выражения, вошедшие в язык из определенного литературного или исторического источника.
1. Откройте папку Крылатые выражения, вложенную в папку Заготовки. Выберите один из двенадцати находящихся там файлов:
2. Внимательно прочтите историю возникновения крылатого выражения и проанализируйте ее в соответствии с «алгоритмом Цицерона»: кто — что — где — чем — зачем — как — когда. Заполните соответствующий шаблон Цицерон.doc, находящийся в папке Заготовки.
3. Придумайте и опишите жизненную ситуацию, в которой вы могли бы употребить это крылатое выражение.
4. Подберите и вставьте в текст документа рисунок, иллюстрирующий крылатое выражение.
5. Сделайте красочную надпись, соответствующую крылатому выражению, и поместите ее над текстом.
6. Сохраните документ в собственной папке под именем, соответствующим крылатому выражению.
Задание 5. Пятистрочник (сиквейн)
1. Откройте файл Сиквейн.doc из папки Заготовки. Изучите модель сиквейна — правила написания пятистрочника, раскрывающего суть некоторого понятия:
2. Откройте файл Вулкан.doc. Изучите пример сиквейна:
3. Создайте новый документ и в форме пятистрочника представьте там описание одного из следующих объектов: «система», «компьютер», «информация».
4. Сохраните документ в собственной папке под именем, соответствующим выбранному объекту.
В небольшом объеме знаков помещается значительный блок информации (данные, объекты, процессы или явления). Одна формула может выражать зависимость одних величин от других, а в одном абзаце текста можно описать целую историю.
Посмотрите на эту небольшую таблицу. В ней поместилось словесное описание алгоритма работы, срок выполнения – план работы мастеру на 11 дней. Все предельно ясно, понятно и удобно. Это пример практического использования одного из видов схемно-знаковой модели.
В отличие от знаковых, образные модели представляют собой визуальный источник информации. Примеры образной модели: фото, изображения, чертежи). Из них можно получить определенную информацию.
А теперь вы оглянитесь вокруг и сами приведите примеры образных информационных моделей в нашем классе (например: плакаты, расписание работы кабинета, схема пожарной эвакуации).
Без рисунков воспринимать информацию сложно, поэтому, чистая знаковая модель обучения используется редко – серая простыня текста или сплошные формулы будут усваиваться в несколько раз медленнее, чем, текст «разбавленный» картинками, таблицами, схемами (образно-знаковая модель). Поэтому, самыми распространенными являются модели смешанного типа.
На этом примере уже не просто описание проблемной ситуации, а сразу сроки и все это как в текстовом виде, так и в визуальном.
Смешанными называются модели, в которых есть знаковые и образные объекты. Хорошим примером таких моделей является энциклопедия – множество рисунков, фото, графиков, диаграмм, с текстовыми блоками.
Один вид моделей может дополнять другой. Образно-знаковая модель – это когда на картинке изображено то, что описано словами, в текстовом виде описана зависимость, показанная в формуле. Удобно выбирать тот тип моделей, которые более емкий в плане данных, пример образной информационной модели – введение написано словами, а классификация в виде схемы, строение сложной детали на чертеже с замерами.
Словесные описания
А что вы чаще встречаете в жизни: формулы или текст?
Да, нас везде окружают словесные описания: газеты, журналы, интернет-статьи, объявления. А это только письменные знаковые модели, а ведь еще есть устные – это наша речь, которая позволяет передавать информацию, эмоции, мысли и чувства, описать ситуации.
Языки, их виды, особенности
Какие языки описания ситуаций вы знаете? (Русский, немецкий, английский).
Что характерно для всех естественных языков на Земле?
Приведите примеры омонимов, синонимов.
Необычные языки
А существуют языки не для общения? Языки программирования, нотная грамота.
А какие необычные языки вы еще знаете?
Интересно. Известны случаи, когда мертвый язык снова «оживал», переходя в устную речь. Наиболее известный вариант – иврит, но есть еще несколько других древних языков, которыми снова начали разговаривать.
Искусственная речь
Искусственные языки: универсалглот, воляпюк, эсперанто (наиболее удачный и распространенный вариант), клингонский, ложбан, интерлингво. Их создатели мечтали придумать речь, которую бы понимали все люди Планеты Земля, которые бы позволили создать гибкую модель смешанного обучения. Некоторые языки были придуманы поклонниками определенного стиля фентези или даже известного сериала. Разработан даже язык для общения с пришельцами!
Существуют также несловесные языки – азбука Брайля, жестовые языки для глухих.
Многие из вас слышали необычную разговорную речь. Это сленг или жаргон, характеризуется нелитературными словами, специфичными для определенного круга людей. Он бывает артистичный, армейский, молодежный, тюремный.
Стили речи
Научные книги – отличный примеры смешанной информационной модели: энциклопедия растений, по медицине, справочник по математике, лекарственных растений.
К литературному стилю относят: сказки, фантастические повести, детективные истории.
Ведь все эти книги, произведения написаны русским языком? Можно сказать, что тексты во всех случаях похожи? Нет, конечны. Ведь они выглядят, звучат совершенно по-разному. Несут совершенно разный посыл. А все потому, что материал в этих источниках написан различными стилями.
Большинство литературы написаны книжным стилем, но в первом случае используется научный стиль, а во втором – художественный. А общаемся мы, используя разговорный стиль речи.
Посмотрите на себя в зеркало и в 2 предложениях сделайте словесное описание внешности.
А книжный язык универсальный для любовного романа и сборника задач по физике? Конечно нет, для каждой функции нужен свой стиль.
В книгах чаще всего встречаются 2 стиля: научный и художественный. Думаю, вам легко будет рассказать, для чего и когда каждый из них используется.
Научный – для описания каких-то реальных или предполагаемых научных явлений, процессов, объектов. Тогда как художественный стиль описывает существующие явления, процессы, объекты, несуществующие (фантастические), щедро дополняя все эмоциями и выдумкой.
А сейчас мы определимся, какие качества характерны для каждого из стилей.
Для научного – лаконичность, логичность, четкость, доказуемость, использование фактов, сухость. Обязательным признаком такого текста будут слова-профессионализмы.
Профессионализмы – специфические термины, характерные для определенной сферы, направления или профессии. Фермеры используют слова протравка, окуривание. Журналисты – накладка, опечатка, фейк, утка, фитиль, полоса. Строители – обвалка, утяжка, усадка.
Художественный стиль направлен на передачу эмоций, он красочно описывает происходящее в сюжете, максимально задействуя все чувства читателя, его воображение. Поэтому, в таких текстах много красочных сравнений, оборотов. Все возможности лексики используются для описания героев, их внешности, их мыслей и чувств, взаимоотношений друг с другом, различных счастливых и драматических событий.
Посмотрите на эти 2 примера художественных описаний:
Что вы можете о них сказать?
Первый – щедро усыпан красочными, эмоциональными сравнения и прилагательными. Читая такой текст, читатель словно чувствует, как печет солнце, по телу стекают капли, а царапины пекут и ноют от боли. Плюс, в этом абзаце поместилась целая история.
А во втором случае все лаконично, никакого сюжета, только эмоция, ощущения главного героя, а из-за чего они возникли, непонятно. Автор использовал впечатляющие метафоры, которые позволили усилить эффект во много раз.
Метафоры – фразы в переносном смысле.
Интересно! Чтобы придать необычность тексту, используют такие нестандартные приемы:
написание фигурных стихов (строки и слова воздают различные фигуры – каллиграмма, стихографика);
Временная классификация информационных моделей
По тому, какой промежуток отображает модель, показывает ли она динамику какого-то процесса, словесные или смешные модели делят на статистические и динамические.
Статистические показывают что-то в один момент времени. Например, снимок зубов ребенка – зубной ряд, расположение и состояние клыков, резцов, передних, премоляров и моляров. Это образная информационная модель без динамики.
Динамические отображают изменение чего-либо в определенный временной отрезок. Для примера подойдет стоматологическая карточка школьника – в ней собранна информация за несколько лет. По рентгенологическим снимкам, описаниям, замерам можно отследить, как менялись зубы, какие выпадали и росли, когда это происходило, все проведенные манипуляции. Данные представлены в разных видах (мультипликативная смешанная модель), а на основании указанного в карте можно на компьютере сделать 3D видео модель челюсти, которое покажет, как происходит рост и изменение всего зубного ряда.
Информационные (словесные) модели
При помощи слов можно сделать описания предметов, ситуаций.
Наиболее часто слова используют для словесного описания:
А теперь давайте решим, что ваши примеры описывают (событие, процесс, предмет, ситуацию, объект).
В информационной модели есть все нужные для определенного случая данные, свойства. Очень показательная для примера каталожная карточка товара (пластилин детский).
Описание товара идет скорее для создания привлекательности для потенциального покупателя. А дальше – примитивная карточка продукта с краткими характеристиками (для какого возраста подходит, количество цветов и т.п.). Название величины, характеристики, свойства выражено при помощи словесного описания, а значения знаковые, как числами, так и словами.
Табличное выражение информации
Одним из самых удобных способов выразить разнотипную информацию является таблица. Такой тип информационной модели используют во всех областях. Особенно удобны табличные модели при большом количестве однотипных объектов – на складах, в магазинах. Незаменимо табличное представление во всех точных науках, когда нужно выразить функции, расписать зависимость величин.
Таблица представляет собой прямоугольную конструкцию, состоящую из строк и столбцов. Ничего не напоминает? Да, в Excel используются такие формы.
Мы постоянно сталкиваемся с табличной формой подачи информации. Это расписание транспорта, уроков, рецепты, периодическая таблица элементов.
Нас окружают объекты, которые имеют как подобные, так и различные свойства. Если у группы объектов общие свойства, их можно выделить в отдельную группу, вид, класс. Что приходит на ум? Да, школьный класс. Какие у вас общие свойства? Возраст, группа здоровья, учебная программа (есть математические, гуманитарные классы). А еще в прошлом столетии, классы отличались по половому признаку – были женские и мужские.
Большие группы делятся на меньшие. Получается иерархическая структура, она чем-то напоминает дерево. Хороший пример иерархии – древо рода.
Объекты в иерархической структуре размещены по уровням – нижние элементы входят в состав в верхние. Чаще всего такие модели изображают как графы. Графы – математические конструкции с множеством вершин, которые попарно соединены между собой ребрами.
Так графически можно описать сетевое соединение компьютеров в классе, структуру сети Интернет, телефонные линии.
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
§ 1.2. Знаковые модели
Информатика. 9 класса. Босова Л.Л. Оглавление
Ключевые слова:
Словесные модели
Словесные модели — это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках.
Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, словесно описывалась следующим образом:
Множество словесных моделей содержится в ваших школьных учебниках: в учебнике истории представлены модели исторических событий, в учебнике географии — модели географических объектов и природных процессов, в учебнике биологии — модели объектов животного и растительного мира.
Произведения художественной литературы — это тоже модели, так как они фиксируют внимание читателя на определённых сторонах человеческой жизни. Анализируя литературное произведение, вы выделяете в нём объекты и их свойства, отношения между героями, связи между событиями, проводите параллели с другими произведениями и т. п. Самое непосредственное отношение к понятию модели имеет такой литературный жанр, как басня. Смысл этого жанра состоит в переносе отношений между людьми на отношения между вымышленными персонажами, например животными.
Такие особенности естественного языка, как многозначность, использование слов в прямом и переносном значении, синонимия, омонимия и т. п., придают человеческому общению выразительность, эмоциональность, красочность. Вместе с тем наличие этих особенностей делает естественный язык непригодным для создания информационных моделей во многих сферах профессиональной деятельности (например, в системах «человек — компьютер»).
Математические модели
Основным языком информационного моделирования в науке является язык математики.
Информационные модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями.
Язык математики представляет собой совокупность множества формальных языков; с некоторыми из них (алгебраическим, геометрическим) вы познакомились в школе, другие сможете узнать при дальнейшем обучении.
Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами, записав соотношения между количественными характеристиками объекта моделирования. В школьном курсе физики рассматривается много функциональных зависимостей, которые представляют собой математические модели изучаемых явлений или процессов.
Пример 1. Зависимость координаты тела от времени при прямолинейном равномерном движении имеет вид:
Изменение координаты тела х при прямолинейном равноускоренном движении в любой момент времени t выражается формулой:
С помощью языка алгебры логики строятся логические модели — формализуются (записываются в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Путём построения логических моделей удаётся решать логические задачи, создавать логические модели устройств и т. д.
Пример 2. Рассмотрите электрические схемы (рис. 1.3).
На них изображены известные вам из курса физики последовательное и параллельное соединения переключателе З. В первом случае, чтобы лампочка загорелась, должны быть включены оба переключателя. Во втором случае достаточно, чтобы был включён один из переключателе З. Можно провести аналогию между элементами электрических схем и объектами и операциями алгебры логики:
Спроектируем электрическую цепь, показывающую итог таЗного голосования комиссии в составе председателя и двух рядовых членов. При голосовании «за» каждыЗ член комиссии нажимает кнопку. Предложение считается принятым, если члены комиссии проголосуют за него единогласно либо если свои голоса «за» отдадут председатель и один из рядовых членов комиссии. В этих случаях загорается лампочка.
Упростим полученное логическое выражение:
Мы получили логическую модель, позволяющую построить схему проектируемой электрической цепи, изображённую на рис. 1.4.
Компьютерные математические модели
Многие процессы, происходящие в окружающем нас мире, описываются очень сложными математическими соотношениями (уравнениями, неравенствами, системами уравнений и неравенств). До появления компьютеров, обладающих высокой скоростью вычислений, у человека не было возможности проводить соответствующие вычисления, на счёт «вручную» уходило очень много времени.
В настоящее время многие сложные математические модели могут быть реализованы на компьютере. При этом используются такие средства, как:
Математические модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются компьютерными математическими моделями.
Средства компьютерной графики позволяют визуализировать результаты расчётов, получаемых в процессе работы с компьютерными моделями.
С помощью ресурса «Демонстрационная математическая модель» (119324) вы сможете смоделировать полёт снаряда, выпущенного из пушки при различных исходных данных (http://sc.edu.ru/).
Особый интерес для компьютерного математического моделирования представляют сложные системы, элементы которых могут вести себя случайным образом. Примерами таких систем являются многочисленные системы массового обслуживания: билетные кассы, торговые предприятия, ремонтные мастерские, служба «Скорой помощи», транспортные потоки на городских дорогах и многие другие модели. Многим знакома ситуация, когда, придя в кассу, магазин, парикмахерскую, мы застаём там очередь. Приходится либо вставать в очередь и какое-то время ждать, либо уходить, т. е. покидать систему необслу- женным. Возможны случаи, когда заявок на обслуживание в системе мало или совсем нет; в этом случае она работает с недогрузкой или простаивает. В системах массового обслуживания количество заявок на обслуживание, время ожидания и точное время выполнения заявки заранее предсказать нельзя — это случайные величины.
Имитационные модели воспроизводят поведение сложных систем, элементы которых могут вести себя случайным образом.
Имитационное моделирование — это искусственный эксперимент, при котором вместо проведения натурных испытаний с реальным оборудованием проводят опыты с помощью компьютерных моделей. Для получения необходимой информации осуществляется многократный «прогон» моделей со случайными исходными данными, генерируемыми компьютером. В результате образуется такой же набор данных, который можно было бы получить при проведении опытов на реальном оборудовании или в реальной системе. Однако имитационное моделирование на компьютере осуществляется гораздо быстрее и обходится значительно дешевле, чем натурные эксперименты.
С помощью ресурса «Демонстрационная имитационная модель» (119425) вы сможете смоделировать ситуацию в системе массового обслуживания — магазине (http://sc.edu.ru/).
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Словесные модели — это описания предметов, явлений, событий, процессов на естественных языках.
Информационные модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями.
Математические модели, реализованные с помощью систем программирования, электронных таблиц, специализированных математических пакетов и программных средств для моделирования, называются компьютерными математическими моделями.
Имитационные модели воспроизводят поведение сложных систем, элементы которых могут вести себя случайным образом.
Знаковые модели: Вопросы и задания
1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?
9. В Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов найдите лабораторную работу «Изучение закона сохранения импульса». В её основу положена математическая модель, описывающая движение тела, брошенного под углом к горизонту, с последующим делением тела на два осколка. Экспериментально проверьте закон сохранения импульса, выполнив работу согласно имеющемуся в ней описанию.
10. В Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов найдите игру «Равноплечий рычаг». Изучите правила игры. Вспомните физическую закономерность, положенную в её основу. Попытайтесь «победить» компьютер и сформулировать выигрышную стратегию.
