Мақсаты: АКТ-ны пайдаланудың негізгі бағыттары:моделдеу, есепке алу және бақылау, оқу үрдісін қолдану жайлы түсінік беру
Модельдеу-басқа жүйенің көмегімен физикалық және абстрактілі жүйені жүргізудің әртүрлі сипаттамаларын ұсыну В.И.Першиков.
Ақпараттық модель (Информационная модель; information model)
1) басқару жүйесінде – автоматтандырылған өңдеуге жататын ақпарат айналымының процесін параметрлік ұсыну;
2)мәліметтер базасында - тұтастық шектеулер жиынтығы;
мәліметтер құрылымын тудыратын ережелердің, олармен жүргізілетін операциялардың, сондай-ақ рұқсат етілетін байланыстар мен мәліметтердің мәнін, олардың өзгерістерінің тізбегін анықтайды; мәліметтер мен олардың арасындағы қатынастарды математикалық және программалық тәсілдермен ұсыну; ақпараттық құрылымдар мен олармен жүргізілетін операцияларды формалдық баяндау [1].
Ақпараттық модельдердің басқа да ақпарат түрлері сияқты өзіндік тасымалдаушысы болуы керек. Олар қағаз, сынып тақтасы, қабырға – яғни, бірнәрсе жазуға, бейнелеуге болатындай кез-келген бет болуы мүмкін. Бұл тасымалдаушыларда модельдер түрлі “физикалық” тәсілдермен: қалам, бор, бояу, диапроекторлық жарық бейнесі көмегімен жазылады. Біздер жалпы жағдайда ақпараттық модель түсінігінің аясында берілетін мазмұнда түсінеміз. Мысалы, квадраттық теңдеу формуласы қалай және қайда жазылғандығына қарамастан квадраттық теңдеу формуласы болып қала береді.
Модель (фр. modele, ит. modello, лат. modulus - өлшем, үлгі) – бұл:
- нақты объектінің қарапайымдандырылған ұқсасы;
- заттың кішірейтілген/ұлғайтылған түрдегі макеті;
- табиғат пен қоғамдағы қандай да бір процесстің/құбылыстың бейнесі, сипаттамасы және схемасы;
- жұмыс істеуі анықталған параметрлер бойынша нақты объектінің жұмыс істеуіне ұқсас физикалық/ақпараттық аналогы;
- анықталған шарттарда түп нұсқа объектінің бізді қызықтыратын қасиеттері мен сипаттамасын алмастыра алатын алмастырушы-объектісі;
- модельдеу мақсаты тұрғысынан оқып үйренетін объектінің/құбылыстың кейбір нақты жақтарын бейнелейтін жаңа объект.
Ақпараттық модель – модельденуші объектінің ақпаратты кодтау тілдерінің бірінде сипатталуы.
Модельдеу – бұл:
- нақты бар объектілердің (заттар, құбылыстар, процестер) модельдерін құру;
- нақты объектіні қолайлы көшірмемен алмастыру;
- таным объектілерін модельдері арқылы зерттеу.
Модельдеу кез-келген мақсатқа бағытталған қызметтің ажырамас бөлігі. Модельдеу танымның негізгі әдістерінің бірі.
Нақты қызметтердегі объект модельдері төмендегі жағдайларға пайдаланылады:
- материалдық заттарды бейнелеу;
- белгілі фактілерді түсіндіру;
- болжамдар құру;
- зерттелінетін объект туралы жаңа білімдер алу;
- болжау;
- басқару және т.с.с.
Ақпараттық модель-ақпараттық объектілер жиынтығы, олардың атрибуттары мен объектілерінің арасындағы қатынастардың жиынтығын, пәндік саланың динамикасының өзгерісін, пайдаланушылардың ақпаратты тұтыну сипатын анықтайтын пәндік саланың моделі. Алгоритм және программа – бұл ақапарттық моделдердің әртүрлі түрлері. Компьютерде жүретін кез келген процестің сәйкес ақпараттық модельді құрып, зерттеу өтуі мүмкін емес.
Білім берудің ұлттық моделі-жалпы білім беру моделі негізінде оның жатістіктері мен үздіксіздігімен білім берудің төрт деңгейін қамтиды:
- мектепке дейіңгі оқыту және тәрбиелеу;
- орта білім беру;
- жоғары кәсіптік білім беру;
- жоғарғы оқу орыннан кейінгі кәсіптік білім беру;
Ақпараттық модельдердің негізгі сандық бағаларының бірі оның күрделілігі.
Құрылымның күрделілігін оның ең кіші сипаттамасының ұзындығы ретінде түсіну керек (А.Н.Колмогоров бойыншы күрделілік).
Алгоритмнің күрделілігі оны орындауға жұмсалатын уақыт пен қажетті ресурстар (ЭЕМ, оның жады көлемі, қажетті аппараттық/ бағдарламалық жабдықтар) арқылы анықталады.
Құрастырылымды емес объектінің негізгі күрделілік бағасы оның шексіз көп элементтерінің болуымен байланысты. Элементтердің мұндай жиыны дискретті әрі үзіліссіз ұйымдастырылуы мүмкін.
Құрастырылымды емес объектілер негізінен сапалық жағынан бағаланады.
Егер объект күйі белгілі заңдылықтарға бағынып, бастапқы шарттармен бірмәнді анықталса, сәйкес детерминациялық модельдер белгілі физикалық, математикалық, экономикалық заңдар негізінде оның болжамдылығы тұрғысынан сандық бағалануы мүмкін.
Детерминациялық модельдер ортасынан күйі модельденуші объект күйі сияқты бастапқы шарттардың өзгеруіне сәйкес орнықты модельдер бөлінеді.
Модельденуші объектіге түрлі кездейсоқ әсерлердің ықпалын ескеріп, объект күйінің ықтимал (стохастикалық, индетерминациялық) моделін құру қажет. Ықтимал модельдің сандық бағасын ықтималдық теориясы мен математикалық статистика негізінде алуға болады.
Индетерминациялық модельдер орта мән (математикалық күтім), орта мәннің орташа ауытқуы (дисперсия) сияқты көрсеткіштермен сипатталады.
Модельдерді келесі параметрлер бойынша сандық бағалауға болады:
объектінің сыртқы түрін модельдеуде:
- физика-химиялық сипаттамалардан (өлшемі, салмағы, түсі т.с.с.) берілетін дәлдік (өлшеу қателігі);
- пропорцияны, масштабты сақтау;
объект құрылымын модельдеуде:
нақты көрсеткіштер:
- бейнеленетін элементтер мен олардың өзара байланыстарының
үлесі (пайыз);
- элементтер салмағы мен олардың арасындағы байланысты бейнелеу дәлдігі (дөңгелектеу қателігі);
- объект құрылымын деталдау (ірілендіру);
ықтимал көрсеткіштер:
- элементтер санының орташа мәні мен бұл мәннен орташа ауытқуы (дисперсия);
- орта бағалардың дәлдігі (сенімділік аралығы);
объект күйін модельдеуде:
нақты көрсеткіштер:
- объект қатысатын себеп-салдарлық байланыстарды ескеру дәлдігі
(есептеу қателігі);
- дискретті модельдер (дербес жағдайда сандық) көмегімен үзіліссіз процестерді модельдеуде дискреттеу қадамдары (кванттық уақыт периоды);
- модельдеу процесінің уақыт параметрі бойынша бейнеленуінің пропорционалдылығы (теңөлшемділігі);
ықтимал көрсеткіштер:
- модельденуші объект күйі параметрлері таратылымының ықтимал заңдары;
- объектінің бақыланатын күйі мен оның моделі арасындағы айырымның статистикалық мәнділік деңгейі.
Модельдерді келесі параметрлер бойынша сапалық бағалауға болады:
- модель мен объектінің ұқсастық алмасу дәрежесі (жоғары, орта,
ұқсастықтың төменгі дәрежесі);
- модель бойынша объектіні тану дәрежесі (танылды, тануға болады,
танылмайды);
- модель бойынша объект күйін алдын-ала болжау дәрежесі.
Компьютерде есептеу
Егер біз математикалық модельдеуді компьютерде атқаратын болсақ, машина есептеу барысында зерттеушіні қызықтыратын кез –келген мәліметті бере алады. Бұл мәліметтердің сенімділігі құрылған модельмен анықталады. Осы себеппен қолданбалы зерттеулерде ешқандай толық түрдегі, басқа сөзбен айтсақ, өндірістік есептеулерді құрылған программа көмегімен бірден орындауға болмайды. Ол үшін алдымен тесттік есептеулер кезеңін өткізу керек. Олар программаны түзету үшін ғана емес, алгоритмді құру мен оны программалық іске қосу барысында жіберілген қателерді тауып, түзетуге арналған.
Бұл алдын –ала есептеулерде математикалық модель де сынақтан өтеді, оның құбылысты қаншалықты дұрыс сипаттайтынын, шын өмірдегі жағдайға қаншалықты сәйкес келетінін анықтайды. Ол үшін бір қатар сенімді өлшеу нәтижелері бар бақылау тәжірибелерін қайта есептеп, жауабын алынған нәтижелермен салыстырады.
Бұл жағдайлар параметрлерінің кіші шамалары үшін орындалады, яғни, толыққанды зерттеулер жүргізген кезде пайда болатын қиындықтар тумайды. Осы нәтижелерді есептеу, нәтижелерімен салыстыру арқылы математикалық модельді анықтауға, модель көмегімен алынатын болжамның дұрыстығына көз жеткізуге болады.
Нәтижелерді талдау
Бұл кезде модельде алынған нәтижелердің зерттелуші обектіге сәйкестігі талданады. Модель негізінде зерттеуші есептеу тәжірибелері көмегімен модель негізінде қойылған сұрақтарға жауап алып, тиісті талдаулар жасайды. Талдау барысында гипотезалық модель мен есептеу алгоритмі сәтті таңдап алынады ма деген сұраққа жауап беріледі. Егер модель зерттелетін обектіге сәйкес келмесе, модель құрудың бастапқы сатысында –ақ маңызды нәрселерді елемей кеткетніміз. Бұл жағдайға модельді анықтап, жетілдіруге тура келеді. Егер оның негізіндегі мүмкіншілігі жоқтығы анықталса, алғашқы берілген жағдайлар қайта қаралып, жаңа модель құрылады. Мысалы, алынған модель таңдалатын параметрлерді болса да анықталған параметрді есепке алу үшін барлық кезеңдерді қайталау керек. Зерттелетін объектіні жеткілікті дәрежеде толық және таңдап алынған критерийлер бойынша қажет етілген дәлдікпен сипаттаса, модеь құрылып, аяқталады деп есептеуге болады.