Восприятие пространственных отношений. Понятие об информации

Урок информатики в 8 классе.

Тип урока: изучение нового материала

Цели:

Дать определение отношения, связи и взаимодействия объектов;

Узнать что такое система;

Познакомиться с основными отношениями между объектов, видами связей и разобрать примеры;

Задачи:

Развивающие:

развивать мировоззрение (т.е. способствовать формированию взглядов на окружающий мир);

Продолжать способствовать развитию ИКТ – компетентности;

Воспитательные:

воспитывать личностные качества:

активность,

Самостоятельность,

Аккуратность,

Взаимовежливость.

План урока:

Организационный момент (1 мин.).

Постановка цели и формулировка задач урока (2 мин.).

Проверка домашнего задания (3мин.).

Изучение нового материала (17 мин).

Закрепление изученного материала (12 мин.).

Рефлексия (2 мин.).

Домашнее задание (2 мин.).

Итог урока (1 мин.).

Ход урока

Организационный момент.

Приветствие, проверка готовности учащихся к уроку.

Постановка цели и формулировка задач урока.

Сегодня на уроке мы с вами изучим отношения между объектами, связи объектов, их основные виды, узнаем понятие системы, рассмотрим основные признаки системы. Поговорим подробно о связях и отношениях и приведем многочисленные примеры. (слайд 2)

Проверка домашнего задания.

Учитель после поставленных целей и задач просит учащихся ответить домашнее задание у доски, один ученик отвечает, все остальные слушают и задают вопросы.

Изучение нового материала.

Как мы уже знаем, каждый объект характеризуется именем и некоторым набором параметров и действий, которые выделяют его из окружающего мира. Мир представляет собой разнообразие объектов, процессов, явлений. Какое место занимает в нем каждый объект, какова его роль?

Чтобы ответить на эти вопросы, попытаемся сравнить объекты друг с другом. Сравнение объектов по каким-либо признакам позволяет установить разнообразные отношения между ними. Наиболее распространенными являются: (слайд 3)

Пространственные отношения, характеризующие расположение в пространстве одного объекта по отношению к другому;

Временные отношения, которые сравнивают время наступления событий, связанных с разными объектами;

Отношения части и целого, устанавливающие, что один объект является частью другого;

Отношения формы и содержания, сравнивающие объекты по форме и (или) содержанию;

Математические отношения, которые позволяют сравнивать математические объекты (числа, значения переменных, выражений);

Общественные отношения, характеризующие взаимоотношения между людьми.

Все объекты, которые можно каким-то образом сравнить, находятся в отношениях.

Пример 1. Рассмотрим расположение предметов в комнате. В центре стоит стол. Вокруг стола – стулья. На столе – ваза с цветами. У правой стены книжные стеллажи, напротив – диван. Рядом с диваном – пианино. Около окна – кресло. Слова «в центре», «вокруг», «на», «у», «напротив», «рядом», «около» - это сравнительные характеристики, отражающие пространственные отношения перечисленных объектов.

В таблице приведены примеры пространственных отношений, возникающих между объектами. (слайд 4)

Объекты	Примеры отношений	Сравнительная характеристика
Города	Москва ближе к Казани, чем к Томску
Самолет, географический объект	Самолет ИЛ-62 пролетает над Черным морем	Выше (над), ниже (под)
Дом, сад	Вокруг дома творчества писателей раскинулся яблоневый сад	Справа, слева, за, на, у, напротив, перед, вокруг
Растения, грядки	При посадке картофеля расстояние между растениями в ряду 50 см, между рядами – 70 см	Расстояние

Пример 2. Восход солнца во Владивостоке наблюдается раньше, чем в Петербурге. Слово «раньше» в данном примере является сравнительной характеристикой, отражающей временное отношение одного и того же события для разных объектов.

В таблице приведены примеры временных отношений между объектами. (слайд 5)

Объекты	Примеры отношений	Сравнительная характеристика
Месяцы в году	Март приходит на смену февралю	Раньше, позже, за, перед
Люди	Иван старше Татьяны на 5 лет	Старше, младше
Природные объекты	После дождя выглянуло солнце	До, после
Географические объекты	От деревни Усатовки до районного центра 40 минут езды на пригородном автобусе	Длительность по времени

Очень часто объект состоит из нескольких составных частей. Например, дом состоит из фундамента, стен, крыши. Отношения между объектом и его составными частями получили название отношений «части и целого» (слайд 6)

Поскольку многие объекты имеют четко выраженную форму, то их можно сравнивать по этому признаку. Бублик и колесо имеют похожую форму, а бублик и кубик – разную.

Приведем примеры сравнения отношения объектов по форме и содержанию. (слайд 7)

Вам хорошо знакомы математические отношения между числами и переменными.

Приведем примеры математических отношений (слайд 8)

Зависимость, равноправие, партнерство, дружба, вражда, любовь, доверие, уважение – все это характеристики общественных отношений, связывающие людей, организации и страны. Примерами общественных отношений могут служить отношения между учителем и учеником, родителями и детьми, продавцом и покупателем, дипломатические связи между странами.

Приведем пример отношений между предприятиями города (слайд 9)

Вы знаете, что объекты окружающего мира кроме параметров характеризуются действиями. В результате проявления деятельности объектов может изменяться их состояние. Например, прием пищи восстанавливает такие параметры человека, как сила, бодрость, трудоспособность. Горение дров в камине изменяет температуру воздуха. Одновременно изменяется и состояние самих дров – они превращаются в золу.

До сих пор, говоря об отношениях между объектами, мы не учитывали тот факт, что сравниваемые параметры могут изменяться.

Рассмотрим схему колодца. Рукоять ворота и ведро находятся в пространственном отношении, которое может быть определено длиной свисающей веревки. Это отношение таково, что при изменении угла поворота рукояти изменяется длина свисающей части веревки и положение ведра в колодце. Похожие отношения существуют между велосипедным колесом и педалями, между часовыми стрелками и механизмом, расположенным в корпусе часов. Такие отношения называются механическими связями.

Рассмотрим примеры других связей. (слайд 10)

Существует связь между счетчиком электроэнергии, имеющимся в каждой квартире, и бытовыми электроприборами. Включение каждого прибора в сеть увеличивает потребление электричества, а соответственно, и скорость вращения счетчика. Это пример электромеханической связи – электричество преобразуется в механическое вращение.

Между учениками и учителями существуют межличностные связи: под влиянием учителей изменяются знания и кругозор учащихся, но и ученики влияют на учителей, изменяя их взгляды на многие вопросы.

Можно обнаружить связи между географическими объектами, например между городом и деревней. Прежде всего это дорога, соединяющая данные населенные пункты. Дорогу, тропинку, реку можно назвать географической связью. Кроме того, в деревне производятся продукты питания, потребителями которых становятся горожане. В свою очередь, городские жители создают на своих предприятиях орудия для сельскохозяйственных работ (тракторы, комбайны, а также предметы бытового назначения (одежду, мебель, телевизоры), необходимые сельским жителям. Таким образом, город и деревня испытывают взаимное влияние. Налицо экономическая связь, осуществляемая через торговлю.

От расположения лесных массивов зависят многие природные параметры (почва, флора, фауна), поэтому бесконтрольная вырубка леса может губительно сказаться на состоянии местности. Это пример экологической связи.

Связь – это отношение между объектами, когда изменение параметров одного объекта приводит к изменению параметров другого объекта. (слайд 11)

Когда объект рассматривают как совокупность взаимодействующих между собой составных частей, то его называют системой. (слайд 12)

Входящие в состав системы объекты называются элементами.

Степень дробления системы на составляющие ее элементы определяется целью изучения.

Примеры систем (слайд 13)

Система	Разновидность	Объекты
Солнечная система	Планетарная	Солнце, Земля, Нептун, Плутон и др.
Школа	Организационная	Здание, оборудование, учителя, ученики
Компьютер	Техническая	Системный блок, клавиатура, монитор, программное обеспечение
Система счисления	Знаковая	Символы, цифры
Аквариум	Биологическая	Стеклянная емкость вода, водоросли, камни, рыбки, улитки

Действия отдельных элементов обеспечивают работоспособность всей системы. (слайд 14)

Закрепление изученного материала. (слайд 9)

Вопросы: (слайд 15)

Приведите примеры общественных отношений. Какими сравнительными характеристиками можно описать пространственные отношения?

Приведите примеры временных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать временные отношения?

Приведите примеры отношений части и целого между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого?

Составьте таблицу отношений однотипных объектов «товары»?

Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?

Рефлексия.

Ребята, а теперь давайте с вами вернемся в начало урока и еще раз вспомним, что мы с вами сегодня узнали нового. (Учащиеся по одному отвечают с места).

Домашнее задание. (слайд 16)

Выучить записи в тетради, придумайте по 8 систем и опишите объекты, входящие в системы.

Итог урока. Всем спасибо за урок, до свидания! (слайд 17)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Приведите примеры материальных объектов.

2. Приведите примеры нематериальных объектов.

3. Можно ли с помощью имени дать полную характеристику объекта?

4. Как можно с помощью имени конкретизировать объект?

5. Какими свойствами можно охарактеризовать объекты «ручка для письма», «автомобиль», «стихотворение»?

6. В чем состоит отличие понятия «свойство объекта» от его значения? Приведите примеры свойств и их значений.

7. Что такое параметры объекта? Приведите примеры.

8. Какие значения могут принимать параметры «вес» и «длина хвоста» объекта «кошка»?

9. Какие значения могут быть у свойства «вид линовки» для объекта «тетрадь»?

10. Что такое действия объекта? Приведите примеры.

11. Что такое состояние объекта? Приведите примеры.

12. Что такое процесс? Приведите примеры.

13. Опишите биологический процесс роста растения.

14. Опишите, в чем состоит процесс обучения и какие свойства ученика изменяются в этом процессе.

15. Что такое среда существования объекта? Приведите примеры.

16. Какими характеристиками можно описать объект?

17. Для чего нужны разнообразные характеристики объекта?

18. Сыграйте в игру, в которой требуется угадать объект по его харак­теристикам. Один человек загадывает слово (имя какого-то объек­та). Остальные играющие, чтобы отгадать слово, начинают задавать наводящие вопросы, пытаясь определить как можно более точно свойства задуманного объекта. Вопросы надо формулировать так, чтобы ответ на него был либо «да», либо «нет».

Например, задумано слово «верблюд». Примерные вопросы и ответы могли бы звучать так.

■ Это объект живой природы? – Да.

■ Это растение? – Нет (вывод: значит, животное).

■ Это животное может летать? – Нет.

■ Оно живет в северных широтах? – Нет.

И так далее... Если кто-то из игроков решил, что он догадался, о чем идет речь, он может напрямую назвать имя объекта. Если игрок не угадал задуманное слово, то выбывает из игры. Как видите, в этой игре, чтобы отгадать задуманный объект, надо как можно точнее определить и свойства, и действия, и среду.

1. Что такое модель объекта?

2. Приведите примеры материальных и абстрактных моделей.

3. Приведите примеры материальных и абстрактных моделей для объ­екта «дом».

4. Приведите примеры моделей, созданных с разной целью.

5. С какими моделями вы встречаетесь в повседневной жизни?

6. Приведите примеры моделей технических устройств. Где вам при­ходилось видеть такие модели?

7. Что такое информационная модель?

8. Составьте информационную модель объекта «самолет» с целью ха­рактеристики его для пассажиров. Как изменится эта модель, если цель – характеристика самолета как технического устройства?

9. Составьте информационные модели объекта «арбуз» для разных целей: нарисовать рисунок, выбрать самый вкусный, вырастить?

10. Можно ли один объект описать с помощью разных информационных моделей? Если да, то чем они будут отличаться?

1. Приведите примеры пространственных отношений между объекта­ми. Какими сравнительными характеристиками можно описать про­странственные отношения?

2. Приведите примеры временных отношений между объектами. Каки­ми сравнительными характеристиками можно описать временные отношения?

3. Приведите примеры отношений части и целого между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отноше­ния части и целого?

4. Составьте таблицу отношений однотипных объектов «товары».

5. Какая связь существует между лампой и электрической розеткой? В чем она проявляется?

6. Какая связь существует между водопроводным краном и водой, про­текающей по трубе? В чем она проявляется?

7. Когда два человека беседуют, существует ли связь между ними? По­чему?

8. Приведите примеры географических связей.

9. Когда объект можно назвать системой? Приведите примеры систем.

10. Можно ли назвать объект «ножницы» системой? Обоснуйте свой ответ.

11. Из каких объектов состоит, система «очки»? Как связаны между собой эти объекты?

12. Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?

13. Назовите характеристики системы в целом и ее составляющих (свой­ства, действия) для объектов «стол»; «класс учащихся».

14. Составьте информационные модели систем «классная комната»; «са­довый участок».

(экзистенциональная философия

Серен Кьеркегор (1813-1855) «Страх и трепет», чувство страха

Карл Ясперс (1883-1969) «Истоки истории и ее цель»,

Мартин Хайдеггер (1889-1976) «Бытие и время», индивидуальное простраство-время,

Ж-П. Сартр (1905-1980) «Бытие и ничто», проблема выбора,

Альберт Камю (1913-1960) «Бунтующий человек», проблема смысла жизни.)

Экзистенциализм – направление философии, главным пред­метом изучения которого стал человек, его проблемы, трудно­сти существования в окружающем мире .

Экзистенциализм как направление философии начал зарож­даться еще в середине XX в., а в 20-е – 70-е годы XX в. приоб­рел актуальность и стал одним из популярных философских направлений в Западной Европе.

Актуализации и расцвету экзистенциализма в 20-е - 70-е гг. XX в. способствовали следующие причины :

1. нравственные, экономические и политические кризисы , охва­тывавшие человечество перед первой мировой войной, во время первой и второй мировых войн и между ними;

2. бурный рост науки и техники и использование технических достижений во вред человеку (совершенствование военной техники, автоматы, пулеметы, мины, бомбы, применение от­равляющих веществ в ходе боевых действий и т. д.);

3. опасность гибели человечества (изобретение и применение ядерного оружия, приближающаяся экологическая катастрофа);

4. усиление жестокости , бесчеловечное отношение к человеку (70 миллионов погибших в двух мировых войнах, концлаге­ря, трудовые лагеря);

5. распространение фашистских и иных тоталитарных режи­мов , полностью подавляющих человеческую личность;

6. бессилие человека перед природой и перед техногенным об­ществом.

Экзистенциалистская философия распространилась в ответ на эти явления. Можно выделить следующие проблемы, которым уделяли внимание философы-экзистенциалисты:

1. уникальность человеческой личности , глубина его чувств, переживаний, тревог, надежд, жизни в целом;

2. разительное противоречие между человеческим внутренним миром и окружающей жизнью ;

3. проблема отчуждения человека (общество, государство стали для человека абсолютно чужими, реальностью, которая пол­ностью пренебрегает человеком, подавляет его "Я");

4. проблема одиночества, заброшенности человека (человек оди­нок в окружающем мире, у него нет "системы координат", где он чувствовал бы себя нужным);

5. проблема бессмысленности жизни ;

6. проблема внутреннего выбора ;

7. проблема поиска человеком своего как внутреннего "Я", так и внешнего - места в жизни .

Основателем экзистенциализма считается датский философ Серен Кьеркегор (1813 - 1855).

Он поставил вопрос: почему философия занимается таким большим количеством всевозможных вопросов – сущностью бытия, материей, Богом, духом, пределами и механизмами по­знания – и почти не уделяет внимания человеку , более того, растворяет конкретного человека с его внутренним миром, пе­реживаниями во всеобщих, абстрактных, как правило, не инте­ресующих его и не касающихся его насущной жизни вопросах?

Кьеркегор считал, что философия должна повернуться к че­ловеку, к его маленьким проблемам, помочь ему найти истину, понятную ему , ради которой он мог бы жить, помочь человеку сделать внутренний выбор и осознать свое "Я" .

1. Существование (existentia, лат. существование) в экзистенциализме обозначает всегда именно человеческое существование . Стол существованием не обладает.

«Существование предшествует сущности».

2. Экзистенция – наша душа, наш внутренний мир.

Экзистенция – проявляет себя в чувствах, переживаниях, эмоциях.

Экзистен­ция – специфи­чески человеческий способ существовать в мире.

Че­ловек есть несовпадение с самим собой , присутствие с собой и с миром; он – не некая "устойчивая субстан­ция", а "беспрерывная неустойчивость" , "отрыв всем те­лом от себя", постоянное выступание вовне, в мир.

Чело­век должен постоянно делать себя человеком, его бытие есть постоянная постановка себя под вопрос, и он "дол­жен быть тем, что он есть", а не "просто быть".

Подлинная экзистенция – это быть человеческой личностью .

Экзистенциализм или философия человеческого существования. Центральные понятия (категории) этой философии, это понятия :

Страх, смерть, свобода и выбор, вина и любовь (всего шесть понятий).

Рис. 8.3. Схема связей и отношений в системе ТОРГОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Рассмотренные в качестве примеров модели отображают дос­таточно простые системы. Чем сложнее система, тем труднее ее исследовать и строить модель. Такая задача не каждому по силам. Поэтому построением моделей сложных систем обычно занимаются специалисты высокой квалификации. Про таких специалистов говорят, что они обладают системным мышлением, навыками системного подхода.

Системный подход применяется в любой области знания, осо­бенно при изучении сложных систем. В этой теме вы познакоми­лись с его основами на примерах из повседневной жизни. Коротко суть системного подхода можно отобразить в виде этапов анализа:

• сложный объект (система) рассматривается в виде набора бо­лее простых элементов (объектов);
• для каждого элемента определяется роль, которую он вы­полняет в системе;
• определяются отношения между элементами;
• устанавливается влияние параметров каждого элемента (объ­екта) на поведение системы в целом.

Чем тщательней проводился анализ системы, тем точнее ока­жется полученная модель. Но модель должна отображать харак­теристики системы лишь с необходимой степенью точности. Эта точность определяется целью и подразумевает осмысленный отбор необходимых черт, которые будет отражать модель. Слиш­ком большое количество одновременно моделируемых свойств может завести исследователя в тупик. Во-первых, это сильно усложнит задачу составления модели. Во-вторых, необходимо представлять, как полученные сведения будут использоваться в дальнейшем, сможет ли исследователь осмыслить, «переварить» это обилие информации. В данном случае уместно вспомнить из­речение Козьмы Пруткова: «Никто не обнимет необъятного».

В заключение следует заметить, что для всестороннего изуче­ния системы требуется множество разных моделей. Но, как пра­вило, конкретного исследователя интересует какая-то одна сто­рона системы. Поэтому важно с самого начала определить цель исследования конкретной системы и только затем приступать к созданию ее модели.

Контрольные вопросы и задания

1. Приведите примеры пространственных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками мож­но описать пространственные отношения?
2. Приведите примеры временных отношений между объекта­ми. Какими сравнительными характеристиками можно опи­сать временные отношения?
3. Приведите примеры отношений части и целого между объек­тами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого?
4. Составьте таблицу отношений однотипных объектов «това­ры».
5. Какая связь существует между лампой и электрической ро­зеткой? В чем она проявляется?
6. Какая связь существует между водопроводным краном и во­дой, протекающей по трубе? В чем она проявляется?
7. Когда два человека беседуют, существует ли связь между ними? Почему?
8. Приведите примеры географических связей.
9. Когда объект можно назвать системой? Приведите примеры систем.
10. Можно ли назвать объект «ножницы» системой? Обоснуйте свой ответ.
11. Из каких объектов состоит система «очки»? Как связаны ме­жду собой эти объекты?
12. Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?
13. Назовите характеристики системы в целом и ее составляю­щих (свойства, действия) для объектов «стол»; «класс уча­щихся».
14. Составьте информационные модели систем «классная комна­та»; «садовый участок».

Тема 9 Основы классификации (объектов)

Изучив эту тему, вы узнаете:

• что такое классы и подклассы;
• что такое основание для классификации;
• что такое наследование свойств;
• для чего нужна классификация;
• как проводить классификацию разнообразных объектов;
• как классифицируются компьютерные документы.

9.1. Классы и классификация

Человеку присуща способность обобщать и упорядочивать все многообразие объектов. Каждое имя существительное отражает представление человека об обширной группе объектов: дом, стол, книга. Объекты одной группы обладают общими для всей группы характеристиками, а также некоторыми чертами, позво­ляющими отличить их от других объектов.

Человеку свойственно отождествлять несколько объектов, род­ственных по какому-то признаку, рассматривая их как само­стоятельный объект.

Например, про скрипку, виолончель, альт, контрабас, флейту, гобой, фагот, трубу мы говорим, что это «музы­кальные инструменты». Видя на столе чашки, блюдца, са­харницу, чайник, называем это общим словом «посуда». У этих групп объектов существуют некоторые общие свойства, на них можно одинаково воздействовать для получения опреде­ленного результата. Обычно они существуют в одной среде. Та­кие группы объектов получили название «класс».

Класс - группа объектов с одинаковым набором характеристик.

Объекты, входящие в класс, называются экземплярами клас­са. Необходимо понять, что объекты, которые вы по каким-то параметрам объединили в класс с общим названием, отличают­ся друг от друга конкретными значениями параметров. Напри­мер, мячи, сохраняя основные свойства данного класса объек­тов (легкость, упругость), могут различаться материалом (кау­чуковые, резиновые, кожаные), цветом, размером. Птицами называют орла и курицу, страуса и колибри. Даже внутри уз­кого класса экземпляры могут сильно различаться: среди кры­латых насекомых под названием «пчелы» существует матки, трутни, рабочие пчелы. В этом проявляется важное свойство классов - многообразие экземпляров, входящих в класс. Эти различия позволяют выделять внутри классов более узкие группы - подклассы, то есть проводить классификацию объек­тов в окружающем мире.

Классификация - распределение объектов на классы и подклассы на основании общих признаков.

Результаты классификации принято отображать в виде иерар­хической (древовидной) схемы. Общий вид такой схемы изобра­жен на рисунке 9.1.

Внешне схема классификации напоминает перевернутое дере­во, за что и получила название иерархической (древовидной). Пунктирными линиями на схеме выделены уровни иерархии. Самый верхний уровень (корень дерева) задает основные призна­ки, позволяющие отличить объекты данного класса от других. Каждый следующий нижестоящий уровень выделяет из выше­стоящего группы объектов на основании совпадения одного или нескольких признаков. На нижнем уровне располагаются кон­кретные экземпляры выделенных подклассов.

С подобными схемами вы, возможно, уже встречались при изу­чении биологии, истории и других предметов.

Рис. 9.1. Общий вид иерархической схемы

В виде такой схемы часто изображают родословную1. Ее при­нято называть генеалогическим древом.

9.2. Основание классификации

С известными примерами классификации вы уже знакомы. На­пример, в биологии это классификация растений и животных. С глубокой древности люди, знакомясь с многообразием форм жизни на Земле, стремились распределить это многообразие по группам. Так сложилась естественная классификация, основан­ная на наблюдении и группировке по некоторым признакам. Идеи, изложенные в книге К. Линнея «Виды растений», издан­ной в 1753 году, до сих пор служат исходной точкой при классификации растений. С того времени используется и двойное на­звание растений: первая часть имени указывает на подкласс (се­мейство), а вторая - на конкретные особенности экземпляра этого подкласса. Например, название Citrus limon указывает, что речь идет о семействе цитрусовых, а конкретно - о лимон­ном дереве.

Классификации поддаются не только природные, но и искус­ственные объекты: в грамматике принято разделение слов по частям речи, в физике - классификация видов движения, в ма­тематике - классификация чисел. В их основе лежит группи­ровка объектов по одному или нескольким намеренно выбран­ным признакам. В разных отраслях науки и техники классы и подклассы могут иметь свои специфические названия: виды, се­мейства, отделы, разряды, группы и т. п. При этом суть их не меняется.

Рассмотрим объект «книга». Под этим словом мы подразуме­ваем множество разнообразных книг: художественных и техни­ческих, разных авторов, разной стоимости, толстых и тонких, в подарочном издании и в мягкой обложке...

А теперь представьте, что вам необходимо разложить все это многообразие «по полочкам» в буквальном смысле слова, например упорядочить свою библиотеку.

Каждый подойдет к этому вопросу по-разному. Один человек расставит все книги в алфавитном порядке, по фамилии автора. Другой разделит их на жанры: детективы, фантастика, приклю­чения, любовные или исторические романы. Третий поместит их на полки, руководствуясь цветом переплета и размером книг (наверняка вы сталкивались и с таким подходом). Несмотря на разницу в способах классификации, все эти примеры роднит не­что общее: подразделение объектов на «родственные» группы (классы), для которых существует один или несколько общих параметров.

Во всех приведенных примерах при группировке был выбран общий признак: в первом случае это автор, во втором - жанр, в третьем - цвет и размер. Именно по этим признакам затем производилось выделение из общей массы тех объектов, у кото­рых его значение совпадает. Таких общих признаков может быть несколько. Они являются основанием классификации. Вы­брав основание, из класса с общим названием «книга» можно выделить подклассы: «книга определенного автора», «книга оп­ределенного жанра», «книга определенного размера».

1 Родословная - перечень поколений одного рода, устанавливающий происхождение и степени родства.

Классификация - творческий процесс, поэтому у каждого человека может получиться своя схема. Один из возможных ва­риантов выделения подклассов из класса книг показан на рисун­ке 9.2.

Рис. 9.2 . Классификация книг

На первом уровне за основу разбиения книг на две группы выбран признак «вымысел» (да, нет). По этому признаку про­изошло разделение на художественную и техническую литера­туру.

На втором уровне признак выделения подклассов можно было бы назвать «форма подачи информации» (художественная про­за, поэзия, словари и т. д.).

Третий уровень разбиения можно охарактеризовать призна­ком «стиль изложения».

Четвертый уровень классификации выделен только для рома­нов, чтобы не загромождать схему. Признаком этого уровня вы­бран «жанр».

На самом нижнем уровне находятся конкретные экземпляры разнообразных книг.

9.3. Наследование свойств

Важнейшим свойством классов является наследование. Это слово вам хорошо знакомо. Дети наследуют от родителей черты харак­тера и внешние признаки. Каждый подкласс, выделяющийся из класса, наследует свойства и действия, присущие этому классу. В приведенном на рисунке 9.2 примере и роман Д. С. Мережков­ского, и все другие изданные романы, и вся художественная ли­тература вообще - наследуют от класса «книга» общие свойства и действия. Все они напечатаны на бумаге, переплетены и пред­назначены для чтения.

Из приведенной выше классификации видно, что образова­лась иерархическая структура (дерево). Во главе ее класс-пра­родитель - «книга». В самом основании экземпляры подклас­сов - конкретные книги конкретных авторов.

Такая древовидная структура с общим корнем называется «иерархией наследования». Характеристики и поведение, свя­занные с экземплярами определенного класса, становятся до­ступны любому классу, расположенному ниже в иерархическом дереве.

Утверждая, что «книга - источник знаний», вы подразуме­ваете как все книги вообще, так и конкретную книгу, например «О вкусной и здоровой пище». В этом проявляется наследова­ние.

Для чего же нужна классификация?

• Классификация позволяет выделить из всего многообразия объектов группы с интересующими исследователя свойст­вами и сосредоточиться на их изучении.

Предположим, что вы - неопытный огородник, но хотите, используя достижения науки, выращивать на своем участке хо­рошие урожаи помидоров. Вам незачем штудировать толстый том «Растениеводство», достаточно прочесть книги о семействе пасленовых, а еще лучше - об особенностях выращивания по­мидоров в вашей местности.

• Классификация объектов проводится с целью установления наследственных связей между объектами. Свойство насле­дования позволяет изучать характеристики всех объектов класса, не привязываясь к конкретному экземпляру.

В геологии существует «теория единообразных изменений», которая гласит, что все природные факторы действуют повсюду одинаково. Не надо изучать, как действуют ветры на Уральские горы, так как механизм разрушения гор под воздействием вет­ров давно исследован, он един для всех случаев. То же относится к землетрясениям, вулканам, наводнениям, селям и т. п.

• Классификация позволяет систематизировать знания об объектах любой природы и назначения.

Иллюстрацией этого утверждения служит то, что нет ни од­ной школьной дисциплины, в которой не использовалась бы классификация объектов изучения как средство обобщения ин­формации, получаемой на уроках. Откройте любой учебник и убе­дитесь в этом.

9.4. Примеры классификации различных объектов

Исследуя один и тот же объект с разными целями, можно уви­деть его различные грани. Например, врач, описывая конкретно­го человека, сделает акцент на симптомах возможной болезни. Психолога заинтересуют черты характера и особенности психи­ки. Социальные службы обратят внимание на возраст, наличие родственников, условия жизни. Поэтому одни и те же объекты можно классифицировать по-разному, выбрав те или иные осно­вания. Вы уже столкнулись в учебнике с примерами различных

Классификаций. Например, изучая раздел 1, вы классифицируе­те информацию по разным признакам: по способу восприятия и по форме представления.

На рисунке 9.3 приведен еще один пример классификации информации - по содержанию.

Рис. 9.3. Классификация информации по содержанию

В этой классификации на основании признака «содержание» на первом уровне выделены следующие группы информации:

• статистическая - показатели развития производства и об­щества;
• коммерческая - наиболее важные сведения о производст­венных, торговых и финансовых операциях;
• экологическая - сведения о состоянии окружающей среды и влиянии деятельности человека на природу;
• политическая - информация о деятельности государствен­ной власти, общественных движений и партий;
• другая (демографическая, медицинская и т. д.).

Все выделенные подклассы характеризуются теми же свойст­вами (ясность, полнота, актуальность и т. п.) и действиями (об­мен, хранение, обработка), что и вышестоящий класс «информа­ция».

Приведем еще один пример классификации, касающейся наи­более значимых систем (рисунок 9.4).

В качестве основания для классификации на первом уровне выбрано участие человека в создании системы (естественные и ис­кусственные).

На втором уровне основанием для классификации был вы­бран признак «сфера жизнедеятельности человека». Здесь выде­лены такие подклассы систем:

• духовные, касающиеся духовной жизни человека;
• технологические, связанные с производственной деятельно­стью человека;
• организационные, обеспечивающие обслуживание всех ви­дов деятельности.

Рис. 9.4. Классификация наиболее значимых систем

На схеме не показано дальнейшее разветвление дерева, так как это сделало бы рисунок громоздким. Но подразумевается, что дальнейшее выделение подклассов возможно. Например, рас­сматривая класс систем, называемых «Искусство», можно было выделить следующие подклассы по средствам воплощения за­мыслов авторов: Живопись, Скульптура, Архитектура, Литера­тура, Театр, Музыка, Кино и т. д.

Наряду с устоявшимися и общепризнанными классифика­циями имеет право существовать любая классификация объек­тов, если за ее основу взят характерный признак и соблюдены правила выделения классов и подклассов. На рисунке 9.5 при­веден пример классификации используемых в реальной жизни и встречающихся в сказках средств передвижения.

Здесь на нулевом уровне расположен класс объектов с общим названием «средства передвижения».

На первом уровне выделено два подкласса по признаку «ре­альность» (существуют в реальной жизни или в сказках, фанта­зиях).

Рис. 9.5. Классификация средств передвижения

Второй уровень выделяет из реальных и сказочных средств пе­редвижения новые подгруппы по признаку «среда передвижения».

Третий уровень делит реальные средства передвижения на подгруппы по признаку «вид транспортного средства». На схеме не указано выделение подгрупп из реальных наземных средств передвижения, чтобы не загромождать ее. Но эти группы могли быть следующими: рельсовые, дорожные. Возможно и дальней­шее подразделение. Важно понять, что нижние уровни наследу­ют все характерные признаки, свойственные более высоким уров­ням: например, объект Ка-26, принадлежащий к подклассу вер­толетов, наследует от вышестоящего уровня среду перемещения (воздух), а также является реальным средством передвижения со всеми сопутствующими признаками (существует в реальной жизни, осуществляет перевозки людей и грузов).

9.5. Классификация компьютерных документов

В самом общем смысле компьютер можно назвать инструмен­том для обработки информации. Для этого существует множест­во разнообразных программных сред. Разработчики постоянносовершенствуют программы, упрощая работу с ними и преду­сматривая в них новые возможности.

Чтобы не «утонуть» в море программных продуктов, пользо­ватель очень хорошо должен представлять, с какой информаци­ей ему предстоит работать. Каждая программная среда предна­значена для создания документов определенного вида.

На практических занятиях вы уже познакомились со многи­ми видами компьютерных документов, которые будут упоми­наться при классификации документов.

Приведенная на рисунке 9.6 схема показывает классифика­цию, в которой в качестве основания выбран признак «назна­чение документа». Основным назначением компьютерных доку­ментов является представление информации в удобном для поль­зователя виде. В таблице 9.1 дана более конкретная характери­стика каждого класса документов.

Рис. 9.6. Классификация компьютерных документов

Обратите внимание, что название среды, как правило, совпа­дает с видом документа и формой представленной в нем инфор­мации.

Приведенная классификация поможет вам выбрать среду в со­ответствии с предполагаемой формой представления информа­ции.

В настоящее время документы, используемые в различных об­ластях человеческой деятельности, создаются на компьютере. Рас­смотрим примеры документов различного назначения и сферы применения.

Литературное произведение, газетная статья, приказ - при­меры текстовых документов.

Рисунки, чертежи, схемы - это графические документы.

Таблица 9.1. Виды компьютерных документов

Вид документа	Форма представления информации	Объекты документа	Среда
ТЕКСТ	Символьная	Символ Предложение Страница Фрагмент текста Текст	Текстовый процессор или редактор
ГРАФИКА	Графическая (точечное изображение)	Пиксель Графический примитив Фрагмент рисунка Рисунок	Графический редактор
ТАБЛИЦА (Электронная таблица)	Табличная	Ячейка (клетка таблицы) Блок ячеек Таблица Диаграмма	Табличный процессор
БАЗА ДАННЫХ	Список или картотека	Элемент поля Экземпляр записи Совокупность База данных	Система управления базой данных (СУБД)
СОСТАВНОЙ ДОКУМЕНТ	Символьная Графическая Табличная Список или картотека и др.	Внедренные объекты разных сред: текст, графика, таблицы, формулы, фигурный текст, гипертекст, звук, видео и др.	Текстовый процессор Редактор презентаций Редактор web-страниц и др.

Бухгалтер на предприятии представляет в табличном виде данные для расчета зарплаты сотрудников. Основная особен­ность электронных таблиц состоит в том, что они позволяют не только представлять информацию в табличной форме, но и про­изводить автоматические вычисления по формулам, связываю­щим ячейки таблицы.

Один из видов компьютерных документов - база данных. Она представляет собой совокупность упорядоченных сведений об объектах. В обычной жизни вы не раз встречались с базами данных. Это и картотека с названиями книг в библиотеке, и те­лефонный справочник, и каталог товаров. В настоящее время вместо обычных «бумажных» баз данных повсеместно создаются компьютерные, представленные документами соответствующего вида. Диспетчер справочной службы имеет в своем распоряже­нии всеобъемлющую компьютерную базу данных, позволяющую ответить на любой ваш вопрос. Система управления базой дан­ных обеспечивает быстрый поиск интересующей вас информа­ции.

Текст, графика, таблица, база данных - это примеры доку­ментов, в которых представлена информация какого-то одного вида.

Однако наиболее часто мы имеем дело с составными докумен­тами, в которых информация присутствует в разных формах. Такие документы могут содержать и текст, и формулы, и рисун­ки, и таблицы, и многое другое. Школьные учебники, журналы, газеты - это хорошо знакомые всем примеры составных доку­ментов.

Для создания составных документов используются программ­ные среды, в которых предусмотрена возможность представлять информацию в разных формах.

Развитие программного обеспечения привело к тому, что в на­стоящее время появились новые виды компьютерных докумен­тов. В частности, это презентации и гипертекстовые документы.

Презентация представляет собой совокупность компьютерных слайдов. Специальная программа обеспечивает не только подго­товку информации, но и показ ее по заранее созданному сцена­рию.

Гипертекст - это документ, который содержит так называе­мые гиперссылки на другие части документа или другие файлы, где содержится дополнительная информация.

Контрольные вопросы и задания

1. Для чего нужно классифицировать объекты?
2. Что лежит в основе любой классификации?
3. Приведите пример классификации объектов по общим свой­ствам.
4. Приведите пример классификации объектов по общим дейст­виям.
5. Может ли среда существования» стать основанием классифи­кации?
6. Произведите классификацию объектов с общим названием «велосипед».
7. Классифицируйте домашнюю посуду по следующим призна­кам: материал, назначение, долговечность.
8. Предложите несколько вариантов упорядочения (классифи­кации) разнообразных объектов на вашем письменном столе.
9. Назовите основание, по которому в одну группу могли бы по­пасть следующие объекты:
   • кенгуру, утконос, кролик, броненосец;
   • роза, колесо, футбольные бутсы, кактус;
   • молоко, бензин, кислота, магма.
10. Назовите разнородные объекты окружающего мира, которые вошли бы в одну группу по основанию «одно вещество».
11. Какие классификации используют в вашей школьной среде?
12. Перечислите наиболее распространенные группы компьютер­ных документов.
13. Приведите примеры классов программных продуктов. Какое можно выбрать для этого основание классификации?
14. Какое основание классификации можно использовать для вы­деления групп аппаратной части компьютера?
15. Какие вы знаете классы памяти компьютера?

Тема 10 Классификация моделей

Изучив эту тему, вы узнаете:

• что может служить основанием для классификации моделей;
• как классифицируются модели по области использования;
• как классифицируются модели по способу представления;
• каковы формы представления информационных моделей;
• что такое компьютерная модель.

10.1. Виды классификации моделей

В теме 9 вы познакомились с основными принципами классифи­кации. Для моделей можно составить различные виды классифи­каций в зависимости от выбранного основания. Таким основани­ем служат один или несколько признаков, общих для некоторых групп моделей. Рассмотрим несколько наиболее распространен­ных видов классификации, определяемых следующими призна­ками:

• областью использования;
• учетом в модели временного фактора (динамики);
• отраслью знаний;
• способом представления моделей.

Если рассматривать модели с позиции «для чего», «с какой целью» они используются, то можно применить классифика­цию, изображенную на рисунке 10.1.

Учебные модели используются при обучении. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие про­граммы.

Опытные модели - это уменьшенные или увеличенные ко­пии проектируемого объекта. Они используются для исследо­вания объекта и прогнозирования его будущих характеристик.

Например, модель корабля исследуется в бассейне для изуче­ния устойчивости судна при качке, модель автомобиля «проду­вается» в аэродинамической трубе с целью исследования обте­каемости кузова, модель сооружения используется для привяз­ки здания к конкретной местности, модель гидросооружений (водохранилищ, гидростанций) помогает на стадии их разра­ботки решить разнообразные технические, экологические и другие проблемы.

Рис. 10.1. Классификация моделей по области использования

Научно-технические модели создаются для исследования про­цессов и явлений. К таким моделям можно отнести, например, прибор для получения грозового электрического разряда или стенд для проверки телевизоров.

Игровые модели - это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Эти модели как бы репетируют поведение объек­та в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника. С по­мощью игровых моделей можно оказывать психологическую по­мощь больным, разрешать конфликтные ситуации.

Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперименты с моделью проводятся при разных исходных данных. По резуль­татам исследования делаются выводы. Такой метод подбора пра­вильного решения получил название метода проб и ошибок. На­пример, для выявления побочных действий лекарственных пре­паратов их испытывают в серии опытов на животных.

Другим примером имитационного моделирования может слу­жить экспериментальная деятельность в школах. Предположим, в обучение хотят ввести новый предмет «Основы вождения». Для эксперимента отбирается ряд школ. Где-то учат водить школьный грузовик, где-то - собранный учащимися легковой автомобиль, а в некоторых школах все сводится к изучению правил дорожного движения (моделирование с различными входными данными). По­следующая проверка и анализ результатов по внедрению нового предмета в множестве школ помогают сделать вывод о целесооб­разности обучения этой дисциплине во всех школах страны.

Как уже упоминалось, одна из классификаций связана с фак­тором времени. Модели можно разделить на статические и ди­намические по тому, как отражается в них динамика происходя­щих процессов (рисунок 10.2).

Рис. 10.2 . Классификация моделей -

Статическая модель - это единовременный срез информации по данному объекту. Например, обследование учащихся в стоматологической поликли­нике дает состояние их зубов на данный момент времени: соотношение молочных и постоянных, наличие пломб, дефектов и т. п.

Динамическая модель представляет картину изменения объ­екта во времени. В примере с поликлиникой медицинскую кар­ту ученика, отражающую изменение состояния его зубов в тече­ние многих лет, можно считать динамической моделью.

При строительстве дома рассчитывают прочность его фунда­мента, стен, балок и устойчивость их к постоянной нагрузке. Это статическая модель здания. Но надо также обеспечить про­тиводействие ветрам, движению грунтовых вод, сейсмическим колебаниям и другим изменяющимся во времени факторам. Эти вопросы можно решить с помощью динамических моделей.

Как видно из примеров, один и тот же объект можно охарак­теризовать и статической, и динамической моделью.

Можно классифицировать модели и по тому, «к какой отрас­ли» знаний или деятельности человека они относятся (биологи­ческие, социологические, экономические, исторические и т. п.), и по множеству других факторов.

10.2. Классификация моделей по способу представления

Подробнее рассмотрим классификацию всего многообразия мо­делей по способу представления. Схема такой классификации изображена на рисунке 10.3.

Рис. 10.3. Классификация моделей по способу представления

В соответствии с ней модели делятся на две большие груп­пы: материальные и абстрактные (нематериальные). Эти две группы как бы характеризуют то, «из чего сделаны модели». И материальная, и абстрактная модели содержат информацию об исходном объекте. Только в случае материальной модели эта информация имеет реальное воплощение - цвет, форму, про­порции и т. п. Ее можно получить с помощью органов чувств: зрения, осязания, обоняния, а также воспользовавшись измери­тельными приборами и инструментами. В нематериальной моде­ли та же информация представляется в аб­страктной форме (мысль, формула, чертеж, схема).

Материальная и абстрактная модели мо­гут отражать один и тот же прототип и вза­имно дополнять друг друга. Некоторые из вас видели в цирке эффектный номер с мо­тоциклистом, движущимся с большой ско­ростью по отвесной стене. В аттракционе «Сюрприз» в парке культуры и отдыха кабинки с людьми вра­щаются на большой скорости в вертикальной плоскости. Причи­на, почему удерживается мотоциклист и не выпадают из каби­нок люди, объясняется центробежными силами, действующими на каждый объект при вращении. Их можно изобразить на чер­теже и описать формулами. Это различные абстрактные формы представления информации. Не каждому они понятны. Однако этот процесс можно продемонстрировать и на примере простейшего опыта. Возьмите ведро с водой и раскрутите его. Вода не выливается благодаря действию тех же сил. Этот опыт наглядно убеждает, что, действительно, возникают какие-то силы при вращении. На аттракционе вы имеете возможность почувствовать их на себе. Так материальная модель помогает понять суть сложного физического процесса. Приведем еще один пример. Модель маятника в виде камуш­ка, подвешенного на нити, наглядно показывает, что при коле­баниях плоскость движения остается неизменной. Это - материальная мо­дель. С другой стороны, неизменность плоскости можно доказать на основа­нии 2-го закона Ньютона, рассматри­вая силы, действующие на маятник. Это абстрактная модель. И в том и в другом варианте объектом изучения является маятник. В первом случае моделируется и сам объект «маятник», и его действие - колебание, а во вто­ром - абстрактная модель описывает только действия.

Кстати, с помощью той же материальной модели можно про­демонстрировать еще один процесс - вращение Земли. В недав­нем прошлом в Исаакиевском соборе Ленинграда висел маятник Фуко, на полу был нанесен своеобразный циферблат. Плоскость движения маятника не менялась, а циферблат вращался вместес Землей. Через некоторое время можно было заметить смеще­ние делений циферблата по отношению к маятнику.

Материальные модели

Материальные модели иначе можно назвать предметными, фи­зическими. Они всегда имеют реальное воплощение. Такие мо­дели могут отражать:

• внешние свойства исходных объектов;
• внутреннее устройство исходных объектов;
• суть процессов и явлений, происходящих с объектами-ори­гиналами.

Самыми простыми примерами ма­териальных моделей являются дет­ские игрушки. По ним ребенок узна­ет внешние свойства окружающих объектов. Разбирая некоторые иг­рушки в процессе игры (например, машинку), он получает первое пред­ставление об устройстве исходного объекта и даже о принципах его ра­боты.

Процессы, в которых участвует реальный объект, в матери­альной модели могут быть заменены процессами другой физиче­ской природы. Например, в той же детской машинке процесс движения обеспечивается не работой двигателя внутреннего сго­рания, а закрученной пружиной или инерционным механизмом. Но при этом принцип преобразования вращательного движения колес в поступательное движение автомобиля соблюдается.

Материальные модели могут не походить на свои прототи­пы. Например, робот, заменяющий людей на тяжелом и вредном производстве, совершенно не похож на человека. Это механиче­ское устройство, манипулятор. Только в детских книжках и мульт­фильмах робота представляют как механического человека.

Так как материальные модели помогают узнать свойства реаль­ных объектов и понять «механизм» сложных явлений, они часто используются в процессе обучения. Материальными моделями являются скелет человека и чучело птицы в кабинете биологии, объемная модель Солнечной системы и макет многоступенчатой ракеты в кабинете астрономии, наклонная плоскость с шарами в кабинете физики и т. д.

К материальным моделям относятся не только школьные посо­бия, но и различные физические и химические опыты. В опытах моделируются действия над объектами, например реакция (дей­ствие) между водородом и кислородом (веществами, объектами ис­следования). Эта реакция даже при малых количествах исходных веществ происходит с оглушительным хлопком. Модель является предупреждением о последствиях возникновения «гремучей смеси» из безобидных и широко распространенных в природе веществ.

Создание и использование материальных моделей относится к экспериментальному методу познания окружающего мира.

Абстрактные (нематериальные) модели

Абстрактные модели нельзя потрогать, они не имеют веществен­ного воплощения. Основу таких моделей составляет информа­ция, а такой тип моделирования реализует теоретический метод познания окружающей действи­тельности.

Основанием для дальнейшей классификации абстрактных мо­делей выберем возможность их реализации и исследования при помощи компьютера. По этому признаку выделяются следую­щие подклассы:

• мысленные и вербальные;
• информационные.

Мысленные и вербальные модели

Мысленные модели формируются в воображении человека в ре­зультате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Примером мысленной модели является модель поведе­ния при переходе через дорогу. Человек анализирует ситуацию на дороге (какой сигнал подает светофор, как далеко находятся машины, с какой скоростью они движутся и т. п.) и вырабаты­вает модель поведения. Если ситуация смоделирована правиль­но, то переход будет безопасным, если нет, то может произойти дорожно-транспортное происшествие.

Такие модели сопутствуют любой со­знательной деятельности человека. Соби­раясь делать покупки, человек мысленно представляет, что и сколько можно ку­пить на имеющуюся у него сумму. Строя планы на отпуск, он мысленно проигры­вает различные варианты отдыха и воз­можные затраты. Ожидая транспорт на остановке, прикидывает, как быстрее доб­раться до нужного места.

К моделям такого типа можно отнести и идею, возникшую у изобретателя, и музыкальную тему, промелькнувшую в мыс­лях у композитора, и рифму, родившуюся в голове поэта. Во всех приведенных примерах модели предшествовали созданию объек­та (нового устройства, музыкального произведения, стихотворе­ния), являлись одним из этапов творческого процесса. Подобные модели могут возникнуть у зрителя, слушателя, читателя как реакция на уже существующие объекты (музыку, картину, поэму).

Мысленная модель может быть выражена в разговорной фор­ме. В этом случае она часто называется вербальной (от лат. ver-balis - устный). Вербальную модель человек использует для передачи своих мыслей другим.

Информационные модели

Образы, возникающие у разных людей как реакция на одни и те же объекты и явления, могут сильно различаться. Поэтому об­разная модель очень индивидуальна и не отображает прототип с достаточной степенью достоверности. Невозможно получить впечатление от музыкального произведения, услышав не музы­ку, а рассказ о ней.

Чтобы информацию можно было использовать для обработки на компьютере, необходимо выразить ее при помощи системы знаков, то есть формализовать. Правила формализации должны быть известны и понятны тому, кто будет создавать и использо­вать модель.

Поэтому наряду с вербальными и мысленными моделями ис­пользуются более строгие - информационные модели.

Существуют разнообразные системы условных обозначений, символов, соглашений, относящихся к разным областям дея­тельности и пригодных для описания моделей. Подобную систе­му и правила использования ее элементов называют языком. Язык может быть разговорным, алгоритмическим, математиче­ским, языком кодирования и пр.

Информация, характеризующая объект или процесс, может иметь разную форму представления, выражаться различными средствами. По степени формализации, строгости описания это многообразие можно условно разделить на образно-знако­вые и знаковые модели.

Ярким примером образно-зна­ковой модели является географи­ческая карта. Цвет и форма мате­риков, океанов, гор, изображен­ных на карте, сразу подключает образное мышление. По цвету на карте можно сразу оценить рель­еф. Например, с голубым цветом у человека ассоциируется вода, с зеленым - цветущий луг, рав­нина. Карта изобилует условными обозначениями. Зная этот язык, человек может получить достоверную информацию об ин­тересующем его объекте. Информационная модель в этом случае будет результатом осмысления сведений, полученных при помо­щи органов чувств и информации, закодированной в виде услов­ных изображений.

То же можно сказать о живописи. Неискушенный зритель воспримет картину душой, в виде образной модели. Но сущест­вуют некоторые художественные языки, соответствующие раз­личным живописным жанрам и школам: сочетание цветов, ха­рактер мазка, способы передачи воздуха, объема и т. д. Челове­ку, знающему эти условности, легче разобраться в том, что имел в виду художник, особенно если произведение не относится к реализму. При этом общее восприятие картины (информационная модель) станет результатом осмысления информации как в об­разной, так и в знаковой формах.

Еще один пример такой модели - фотография. Фотоаппарат позволяет получить изображение оригинала. Обычно фотогра­фия дает нам довольно точное представление о внешнем облике человека. Существуют некоторые признаки (высота лба, посадка глаз, форма подбородка), по которым специалисты могут опре­делить характер человека, его склонность к тем или иным по­ступкам. Этот специальный язык формируется из сведений, накопленных в области физиогномики и собственного опыта. Знающие врачи, взглянув на фото незнакомого человека, увидят признаки некоторых заболеваний. Задавшись разными целями, по одной и той же фотографии можно получить различные ин­формационные модели. Они будут результатом обработки образ­ной информации, полученной при разглядывании фотографии, и информации, сложившейся на основе знания специального профессионального языка.

На рисунке 10.4 представлена образно-знаковая модель рас­ходов города в виде круговой диаграммы.

Рис. 10.4 . Образно-знаковая модель расходов города

По форме представления образно-знаковых моделей среди них можно выделить следующие группы:

• геометрические модели, отображающие внешний вид ориги­нала (рисунок, пиктограмма, чертеж, план, карта, объемное изображение);
• структурные модели, отображающие строение объектов и связи их параметров (таблица, граф, схема, диаграмма);
• словесные модели, зафиксированные (описанные) средства­ми естественного языка;
• алгоритмические модели, описывающие последовательность действий.

Знаковые модели можно разделить на следующие группы:

• математические модели, представленные математически­ми формулами, отображающими связь различных парамет­ров объекта, системы или процесса;
• специальные модели, представленные на специальных язы­ках (ноты, химические формулы и т. п.);
• алгоритмические модели, представляющие процесс в виде программы, записанной на специальном языке.

10.3. Инструменты моделирования

Многообразие моделей предполагает использование огромного спектра инструментов для реализации и описания этих моделей.

Если модель имеет материальную природу, то есть представ­лена в вещественном воплощении, то для ее создания годятся традиционные инструменты: резец скульптора, токарный или фрезерный станок, пресс, пила и топор, наконец.

Если модель имеет абстрактную форму, то речь идет о некото­рых знаковых системах, позволяющих описать данный тип модели. Это специальные языки, чертежи, схемы, графики, таб­лицы, алгоритмы, математические выражения и т. п. Здесь мо­жет быть использовано два варианта инструментария: либо тра­диционный набор инженера или конструктора (карандаш, ли­нейка, ручка), либо самый совершенный на данный момент инструмент - компьютер. Таким образом, мы подошли еще к од­ной возможности классификации информационных моделей: по способу реализации они подразделяются на компьютерные и не­компьютерные модели.

Когда речь идет об инструменте-компьютере, то следует пони­мать, что он работает с информацией. Поэтому нужно исходить из того, какую информацию и в каком виде может восприни­мать и обрабатывать компью­тер. Современный компьютер способен работать с текстом, графикой, схемами, таблица­ми, звуком, видеоизображени­ем и т. д. Но для работы со всем этим многообразием информации нужна как техническая {аппаратная), так и программная поддержка. Эти две состав­ляющие и являются инструментами компьютерного моделиро­вания.

Прикладные программные среды используются человеком как эффективное вспомогательное средство для реализации соб­ственных замыслов. Иначе говоря, человек уже знает, какова будет модель, и использует компьютер для придания ей знако­вой формы. Например, для построения геометрических моделей, схем используются графические среды. Текстовые процессоры обладают широкими возможностями оформления знаковых мо­делей. Это и встроенная деловая графика, и наборы автофигур, и программные приложения, позволяющие включать в описание формулы, таблицы, электронные схемы, диаграммы и т. п.

Другие программные среды человек использует как средство обработки исходной информации и анализа результатов. Здесь компьютер выступает как интеллектуальный помощник.

В качестве примера такой компьютерной обработки инфор­мации можно привести обработку звука. Для этого используется специализированное программное обеспечение, в частности - му­зыкальный редактор. Он позволяет не только набирать нотный текст и распечатывать его, но и выполнять аранжировку и про­слушивать произведение. Другие программы позволяют соеди­нять цифровую запись голоса певца со звуковой моделью мело­дии, а также синтезировать (моделировать) человеческий голос разной высоты и тембра (тенор, драматический бас и т. п.). Суще­ствуют программы, с помощью которых компьютер может созда­вать композиции самостоятельно в соответствии с введенными со­глашениями: ритмом, темпом, музыкальным стилем и т. п.

Обработку больших объемов информации можно осуществ­лять в среде баз данных. Если же вы собираетесь исследовать математическую модель, то вам не подойдут среды ни графиче­ского или музыкального редакторов, ни базы данных, ни тексто­вого процессора. Мощным инструментом исследования таких моделей является среда табличного процессора. В этой среде ис­ходная информационная знаковая модель будет представлена в табличной форме, связывающей элементарные объекты по правилам построения связей в этой среде.

Другим эффективным средством исследования математиче­ских моделей, а также построения геометрических моделей яв­ляется среда программирования. Компьютерная модель будет представлена в ней в форме программы.

Контрольные вопросы и задания

1. По каким признакам можно классифицировать модели?
2. Приведите примеры применяемых в вашей школе учебных моделей.
3. Можно ли стратегическую компьютерную игру назвать игро­вой моделью? Чему учат такие игры?
4. По какому признаку модели делятся на статические и дина­мические?
5. Что такое материальные модели? Приведите примеры.
6. К какому типу моделей вы бы отнесли былины? Что они моде­лируют?
7. Какие образные модели возникают у вас, когда, входя в дом, вы чувствуете какой-либо запах?
8. Что такое информационные модели? Из чего они «сделаны»?
9. Школьные учебники истории содержат схемы военных сра­жений. Можно ли их назвать моделями? К какому типу моде­лей их можно отнести?

1. Что такое математическая модель? Приведите примеры.
2. Можно ли назвать поясняющий чертеж к задаче моделью? Поясните ответ.
3. Что вы понимаете под компьютерной моделью?

Тема 11. Основные этапы моделирования

Изучив эту тему, вы узнаете:

• что такое моделирование;
• что может служить прототипом для моделирования;
• какое место занимает моделирование в деятельности человека;
• каковы основные этапы моделирования;
• что такое компьютерная модель;
• что такое компьютерный эксперимент.

11.1. Место моделирования в деятельности человека

В теме 7 мы определили, что такое модель. Моделью может быть абстрактный или физический объект, исследование которого по­зволяет познавать существенные черты другого объекта - ори­гинала. Построение и изучение моделей является сферой челове­ческой деятельности, которая называется моделированием.

Моделирование - исследование объектов путем построения и изу­чения их моделей.

Почему не исследовать сам оригинал, зачем создавать модель?

Во-первых, оригинала может не существовать в настоящем: это объект прошлого или будущего. Для моделирования время не помеха. На основании известных фактов, методом гипотез и аналогий можно построить модель событий или природных катаклизмов далекого прошлого. Так, к примеру, были созданы теории вымирания динозавров, зарождения жизни на Земле. С помощью такого же метода можно заглянуть в будущее. Уче­ные-физики построили теоретическую модель «ядерной зимы», которая наступит на нашей планете в случае ядерной войны. Эта модель - предостережение человечеству.

Во-вторых, оригинал может иметь много свойств и взаимосвя­зей. На модели, являющейся упрощенным представлением объ­екта, можно изучать некоторые интересующие исследователя свойства, не учитывая других. Например, при изучении слож­нейшего человеческого организма на уроках биологии использу­ются его разнообразные модели.

В-третьих, часто модель является абстрактным обобщением реально существующих объектов. Манекенщица (модель), де­монстрирующая новый фасон одежды, представляет не како­го-то реального человека с его особенностями и недостатками, а некоторый обобщенный идеальный образ, стандарт. Говоря о природных явлениях на уроках географии, мы имеем в виду не какое-то конкретное природное явление, например землетрясе­ние, а некоторое обобщение, модель этого явления. В таких слу­чаях прототипом модели является целый класс объектов с каки­ми-то общими свойствами.

В-четвертых, оригинал может быть недоступен исследователю по каким-либо причинам: модель атома водорода, рельефа лун­ной поверхности, парламентской власти в стране.

Что поддается моделированию? Объектом моделирования мо-жет быть материальный объект, явление, процесс или система.

Моделями материальных объектов могут служить нагляд­ные пособия в школьном кабинете, чертежи архитектурных со­оружений, уменьшенные или увеличенные копии самих объек­тов.

Для предотвращения катастроф и применения природных сил на благо человека создаются и изучаются модели явлений живой природы. Академик Георг Рихман, сподвижник и друг великого Ломоносова, еще в первой половине XVIII века моделировал магнитные и электрические явления с целью их изучения и даль­нейшего применения.

Можно также создавать модели процессов : ход, последова­тельную смену состояний, стадии развития объекта или систе­мы. Вы, вероятно, слышали о моделях экономических или эко­логических процессов, модели развития Вселенной, общества и т. п.

Если объект рассматривается как система, то строится и ис­следуется модель системы . Перед строительством жилого масси­ва архитекторы создают натурную модель района застройки, учитывающую расположение зданий, скверов, парков и дорог.

Моделирование является одним из ключевых видов деятель­ности человека и всегда в той или иной форме предшествует дру­гим ее видам.

Прежде чем браться за любую работу, нужно четко пред­ставлять себе отправной и конечный пункты деятельности, а также ее примерные этапы. То же можно сказать о модели­ровании.

Отправной пункт здесь - прототип (рисунок 11.1). Как было сказано ранее, это может быть существующий или проектируе­мый объект, явление, процесс или система.

Рис. 11.1 . Обобщенные этапы деятельности человека при исследовании объекта

Конечный этап моделирования - принятие решения. В ре­зультате моделирования приобретается новая информация и при­нимается решение о создании нового объекта либо о модифика­ции и использовании существующего.

Примером моделирования при создании новых технических средств может служить история развития космической техники. Для реализации космического полета надо было решить две про­блемы: преодолеть земное притяжение и обеспечить продвижение в безвоздушном пространстве. О возможности преодоления при­тяжения Земли говорил еще Ньютон в XVII веке. К. Э. Циолков­ский предложил для передвижения в пространстве использовать реактивный двигатель. Он составил довольно точную описатель­ную модель будущего межпланетного корабля с чертежами, рас­четами и обоснованиями.

Не прошло и полувека, как описательная модель Циолков­ского стала основой для реального моделирования в конструк­торском бюро С. П. Королева. В натурных экспериментах испы-тывались различные виды жидкого топлива, форма ракеты, сис­темы управления и жизнеобеспечения, приборы для научных исследований и т. п. Результатом разностороннего моделирова­ния стали мощные ракеты, которые вывели на околоземную орбиту ис­кусственные спутники Земли, кораб­ли с космонавтами на борту и косми­ческие станции.

Рассмотрим другой пример. Из­вестный химик XVIII века Антуан Лавуазье, изучая процесс горения, проводил многочисленные опыты. Он моделировал процессы горения с раз­личными веществами, которые на­гревал и взвешивал до и после опыта. При этом выяснилось, что некоторые вещества после нагревания становятся тяжелее. Ла­вуазье предположил, что к этим веществам в процессе нагрева­ния что-то добавляется. Так моделирование и последующий ана­лиз результатов привели к определению нового вещества - ки­слорода, к обобщению понятия «горение». Это дало объяснение многим известным явлениям и открыло новые горизонты в дру­гих областях науки, в частности в биологии. Кислород оказался одним из основных компонентов дыхания и энергообмена жи­вотных и растений.

Схема, представленная на рисунке 11.1, показывает, что моделирование занимает центральное место в исследовании объ­екта. Построение модели позволяет обоснованно принимать решения по усовершенствованию имеющихся объектов и соз­данию новых, изменению процессов управления ими и, в ко­нечном счете, изменению окружающего нас мира в лучшую сторону.

Моделирование - творческий процесс и поэтому заключить его в формальные рамки очень трудно. В наиболее общем виде его можно представить этапами, как изображено на рисунке 11.2.

Рис. 11.2. Этапы моделирования

Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема мо­жет подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок будет исключен или усовершенствован, какой-то - добавлен. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования.

11.2. Постановка задачи

Жизнь постоянно ставит перед человеком проблемы, требую­щие разрешения. Эти проблемы по своей сложности нельзя сравнить ни с одной, даже самой трудной задачей из школь­ных учебников. В школьных задачах вам четко указано, что дано и что требуется получить, а в разделе, где приводится за­дача, рекомендованы возможные методы ее решения. Как правило, в реальной жизни человек имеет дело с задачами (проблемами), где этого в явной форме нет. Поэтому важней­шим признаком грамотного специалиста является умение по­ставить задачу, то есть сформулировать ее таким образом и на таком языке, чтобы ее однозначно понял любой, кто бу­дет участвовать в ее решении.

Этап постановки задачи характеризуется тремя основными моментами: описание задачи, определение целей моделирования и формализация задачи.

Описание задачи

Постановка задачи, как правило, начинается с ее описания. Де­лается это на обычном языке, самыми общими фразами. При этом подробно описывается исход­ный объект, условия, в которых он находится, и желаемый резуль­тат, иначе говоря, отправной и ко­нечный пункты моделирования.

По характеру постановки все задачи можно разделить на две ос­новные группы.

К первой группе можно отне­сти задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него. Такую постановку задачи принято называть «что будет, если?..». Например, будет ли сладко, если в чай положить две чайные ложки сахара? Или: что будет, если повысить плату за коммунальные услуги в два раза?

Некоторые задачи формулируются несколько шире. Что бу­дет, если изменять характеристики объекта в заданном диа­пазоне с некоторым шагом? Такое исследование помогает про­следить зависимость параметров объекта от исходных данных. Например, модель информационного взрыва: «Один человек увидел НЛО и рассказал об этом своим знакомым. Те, в свою очередь, распро­странили новость дальше и т. д.» Необ­ходимо проследить, каково будет коли­чество оповещенных через заданные ин­тервалы времени.

Вторая группа задач имеет такую обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, что­бы его параметры удовлетворяли неко­торому заданному условию? Такая по­становка задачи часто называется «как сделать, чтобы?..». На­пример, какого объема должен быть воздушный шар, напол­ненный гелием, чтобы он мог подняться вверх с грузом 100 кг?

Наибольшее количество задач мо­делирования, как правило, являются комплексными. Решение таких задач начинается с построения модели для одного набора исходных данных. Ина­че говоря, прежде всего решается зада­ча «что будет, если?..». В редких слу­чаях, но все же бывает, что конечная цель достигается после первого же экс­перимента. Чаще этого не случается, и тогда проводится исследование объ­екта при изменении параметров в не­котором диапазоне. И наконец, по ре­зультатам исследования производится подбор параметров с тем, чтобы модель удовлетворяла некоторым проектируемым свойствам. Важно понимать, что чем опытнее исследователь, тем точнее он выбе­рет диапазон входных данных и шаг, с которым этот диапазон будет проверяться, и, как следствие, тем скорее он достигнет прогнозируемого результата.

Примером такого комплексного подхода может служить ре­шение задачи о получении химического раствора заданной кон­центрации: «Химический раствор объемом 5 частей имеет на­чальную концентрацию 70 %. Сколько частей воды надо доба­вить, чтобы получить раствор заданной концентрации?»

Сначала проводится расчет концентрации при добавлении 1 части воды. Затем строится таблица концентраций при добав­лении 2, 3, 4... частей воды. Полученный результат позволяет быстро пересчитывать модель с разными исходными данными. По расчетным таблицам можно дать ответ на поставленный во­прос: сколько частей воды надо добавить для получения требуе­мой концентрации.

Рассмотрим три простые задачи, на примере которых в даль­нейшем проследим этапы моделирования.

Задача 1 . Набор текста.

Набрать и подготовить к печати текст.

Такая задача часто возникает при создании составных доку­ментов, в которых одним из элементов является текст. Эта зада­ча относится к постановке «что будет, если?..».

Задача 2. Движение автомобиля.

Как изменяется скорость автомобиля при движении?

В данной задаче предполагается проследить, как будет изме­няться скорость автомобиля в некотором диапазоне времени. Это расширенная постановка задачи «что будет, если?..».

Задача 3. Расстановка мебели.

Найти наиболее удобную расстановку подросткового мебель­ного гарнитура в комнате.

Эта задача относится к постановке «как сделать, чтобы?..».

Таблица 8.13. Информационные модели элементов системы ТОРГОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Объект	Параметры	Действия
	Режим работы Выручка	Открывать Закрывать Продавать
	Вид товара Качество	Поставлять Предлагать Выбирать
ПРОДАВЕЦ	Параметры, характеризующие профессионализм: образование, опыт, личные качества	Выслушивать покупателя Помогать в выборе нужного товара Упаковывать товар
ПОКУПАТЕЛЬ	Наличные средства Желание совершать покупки	Выбирать товар Расплачиваться с продавцом

Рис. 8.3. Схема связей и отношений в системе ТОРГОВОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Рассмотренные в качестве примеров модели отображают дос-таточно простые системы. Чем сложнее система, тем труднее ее исследовать и строить модель. Такая задача не каждому по силам. Поэтому построением моделей сложных систем обычно занимаются специалисты высокой квалификации. Про таких специалистов говорят, что они обладают системным мышлением, навыками системного подхода. Системный подход применяется в любой области знания, осо-бенно при изучении сложных систем. В этой теме вы познакоми-лись с его основами на примерах из повседневной жизни. Коротко суть системного подхода можно отобразить в виде этапов анализа:

сложный объект (система) рассматривается в виде набора бо-лее простых элементов (объектов);

для каждого элемента определяется роль, которую он вы-полняет в системе;

определяются отношения между элементами;

устанавливается влияние параметров каждого элемента (объ-екта) на поведение системы в целом.

Чем тщательней проводился анализ системы, тем точнее ока-жется полученная модель. Но модель должна отображать харак-теристики системы лишь с необходимой степенью точности. Эта точность определяется целью и подразумевает осмысленный отбор необходимых черт, которые будет отражать модель. Слиш-ком большое количество одновременно моделируемых свойств может завести исследователя в тупик. Во-первых, это сильно усложнит задачу составления модели. Во-вторых, необходимо представлять, как полученные сведения будут использоваться в дальнейшем, сможет ли исследователь осмыслить, «переварить» это обилие информации. В данном случае уместно вспомнить из-речение Козьмы Пруткова: «Никто не обнимет необъятного». В заключение следует заметить, что для всестороннего изуче-ния системы требуется множество разных моделей. Но, как пра-вило, конкретного исследователя интересует какая-то одна сто-рона системы. Поэтому важно с самого начала определить цель исследования конкретной системы и только затем приступать к созданию ее модели.

Контрольные вопросы и задания

Приведите примеры пространственных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками мож-но описать пространственные отношения?

Приведите примеры временных отношений между объекта-ми. Какими сравнительными характеристиками можно опи-сать временные отношения?

Приведите примеры отношений части и целого между объек-тами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого?

Составьте таблицу отношений однотипных объектов «това-ры».

Какая связь существует между лампой и электрической ро-зеткой? В чем она проявляется?

Какая связь существует между водопроводным краном и во-дой, протекающей по трубе? В чем она проявляется?

Когда два человека беседуют, существует ли связь между ними? Почему?

Приведите примеры географических связей.

Когда объект можно назвать системой? Приведите примеры систем.

Можно ли назвать объект «ножницы» системой? Обоснуйте свой ответ.

Из каких объектов состоит система «очки»? Как связаны ме-жду собой эти объекты?

Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?

Назовите характеристики системы в целом и ее составляю-щих (свойства, действия) для объектов «стол»; «класс уча-щихся».

Составьте информационные модели систем «классная комна-та»; «садовый участок».

Тема 9 Основы классификации (объектов)

Изучив эту тему, вы узнаете:

что такое классы и подклассы; что такое основание для классификации; что такое наследование свойств; для чего нужна классификация; как проводить классификацию разнообразных объектов; как классифицируются компьютерные документы.

9.1. Классы и классификация Человеку присуща способность обобщать и упорядочивать все многообразие объектов. Каждое имя существительное отражает представление человека об обширной группе объектов: дом, стол, книга. Объекты одной группы обладают общими для всей группы характеристиками, а также некоторыми чертами, позво-ляющими отличить их от других объектов. Человеку свойственно отождествлять несколько объектов, род-ственных по какому-то признаку, рассматривая их как само-стоятельный объект. Например, про скрипку, виолончель, альт, контрабас, флейту, гобой, фагот, трубу мы говорим, что это «музы-кальные инструменты». Видя на столе чашки, блюдца, са-харницу, чайник, называем это общим словом «посуда». У этих групп объектов существуют некоторые общие свойства, на них можно одинаково воздействовать для получения опреде-ленного результата. Обычно они существуют в одной среде. Та-кие группы объектов получили название «класс».

Класс - группа объектов с одинаковым набором характеристик.

Объекты, входящие в класс, называются экземплярами клас-са. Необходимо понять, что объекты, которые вы по каким-то параметрам объединили в класс с общим названием, отличают-ся друг от друга конкретными значениями параметров. Напри-мер, мячи, сохраняя основные свойства данного класса объек-тов (легкость, упругость), могут различаться материалом (кау-чуковые, резиновые, кожаные), цветом, размером. Птицами называют орла и курицу, страуса и колибри. Даже внутри уз-кого класса экземпляры могут сильно различаться: среди кры-латых насекомых под названием «пчелы» существует матки, трутни, рабочие пчелы. В этом проявляется важное свойство классов - многообразие экземпляров, входящих в класс. Эти различия позволяют выделять внутри классов более узкие группы - подклассы, то есть проводить классификацию объек-тов в окружающем мире.

Классификация - распределение объектов на классы и подклассы на основании общих признаков.

Результаты классификации принято отображать в виде иерар-хической (древовидной) схемы. Общий вид такой схемы изобра-жен на рисунке 9.1. Внешне схема классификации напоминает перевернутое дере-во, за что и получила название иерархической (древовидной). Пунктирными линиями на схеме выделены уровни иерархии. Самый верхний уровень (корень дерева) задает основные призна-ки, позволяющие отличить объекты данного класса от других. Каждый следующий нижестоящий уровень выделяет из выше-стоящего группы объектов на основании совпадения одного или нескольких признаков. На нижнем уровне располагаются кон-кретные экземпляры выделенных подклассов. С подобными схемами вы, возможно, уже встречались при изу-чении биологии, истории и других предметов.

Рис. 9.1. Общий вид иерархической схемы

В виде такой схемы часто изображают родословную1. Ее при-нято называть генеалогическим древом. 9.2. Основание классификации С известными примерами классификации вы уже знакомы. На-пример, в биологии это классификация растений и животных. С глубокой древности люди, знакомясь с многообразием форм жизни на Земле, стремились распределить это многообразие по группам. Так сложилась естественная классификация, основан-ная на наблюдении и группировке по некоторым признакам. Идеи, изложенные в книге К. Линнея «Виды растений», издан-ной в 1753 году, до сих пор служат исходной точкой при классификации растений. С того времени используется и двойное на-звание растений: первая часть имени указывает на подкласс (се-мейство), а вторая - на конкретные особенности экземпляра этого подкласса. Например, название Citrus limon указывает, что речь идет о семействе цитрусовых, а конкретно - о лимон-ном дереве. Классификации поддаются не только природные, но и искус-ственные объекты: в грамматике принято разделение слов по частям речи, в физике - классификация видов движения, в ма-тематике - классификация чисел. В их основе лежит группи-ровка объектов по одному или нескольким намеренно выбран-ным признакам. В разных отраслях науки и техники классы и подклассы могут иметь свои специфические названия: виды, се-мейства, отделы, разряды, группы и т. п. При этом суть их не меняется. Рассмотрим объект «книга». Под этим словом мы подразуме-ваем множество разнообразных книг: художественных и техни-ческих, разных авторов, разной стоимости, толстых и тонких, в подарочном издании и в мягкой обложке... А теперь представьте, что вам необходимо разложить все это многообразие «по полочкам» в буквальном смысле слова, например упорядочить свою библиотеку. Каждый подойдет к этому вопросу по-разному. Один человек расставит все книги в алфавитном порядке, по фамилии автора. Другой разделит их на жанры: детективы, фантастика, приклю-чения, любовные или исторические романы. Третий поместит их на полки, руководствуясь цветом переплета и размером книг (наверняка вы сталкивались и с таким подходом). Несмотря на разницу в способах классификации, все эти примеры роднит не-что общее: подразделение объектов на «родственные» группы (классы), для которых существует один или несколько общих параметров. Во всех приведенных примерах при группировке был выбран общий признак: в первом случае это автор, во втором - жанр, в третьем - цвет и размер. Именно по этим признакам затем производилось выделение из общей массы тех объектов, у кото-рых его значение совпадает. Таких общих признаков может быть несколько. Они являются основанием классификации. Вы-брав основание, из класса с общим названием «книга» можно выделить подклассы: «книга определенного автора», «книга оп-ределенного жанра», «книга определенного размера».

1 Родословная - перечень поколений одного рода, устанавливающий происхождение и степени родства.

Классификация - творческий процесс, поэтому у каждого человека может получиться своя схема. Один из возможных ва-риантов выделения подклассов из класса книг показан на рисун-ке 9.2.

Рис. 9.2 . Классификация книг

На первом уровне за основу разбиения книг на две группы выбран признак «вымысел» (да, нет). По этому признаку про-изошло разделение на художественную и техническую литера-туру. На втором уровне признак выделения подклассов можно было бы назвать «форма подачи информации» (художественная про-за, поэзия, словари и т. д.). Третий уровень разбиения можно охарактеризовать призна-ком «стиль изложения». Четвертый уровень классификации выделен только для рома-нов, чтобы не загромождать схему. Признаком этого уровня вы-бран «жанр». На самом нижнем уровне находятся конкретные экземпляры разнообразных книг. 9.3. Наследование свойств Важнейшим свойством классов является наследование. Это слово вам хорошо знакомо. Дети наследуют от родителей черты харак-тера и внешние признаки. Каждый подкласс, выделяющийся из класса, наследует свойства и действия, присущие этому классу. В приведенном на рисунке 9.2 примере и роман Д. С. Мережков-ского, и все другие изданные романы, и вся художественная ли-тература вообще - наследуют от класса «книга» общие свойства и действия. Все они напечатаны на бумаге, переплетены и пред-назначены для чтения. Из приведенной выше классификации видно, что образова-лась иерархическая структура (дерево). Во главе ее класс-пра-родитель - «книга». В самом основании экземпляры подклас-сов - конкретные книги конкретных авторов. Такая древовидная структура с общим корнем называется «иерархией наследования». Характеристики и поведение, свя-занные с экземплярами определенного класса, становятся до-ступны любому классу, расположенному ниже в иерархическом дереве. Утверждая, что «книга - источник знаний», вы подразуме-ваете как все книги вообще, так и конкретную книгу, например «О вкусной и здоровой пище». В этом проявляется наследова-ние. Для чего же нужна классификация?

Классификация позволяет выделить из всего многообразия объектов группы с интересующими исследователя свойст-вами и сосредоточиться на их изучении.

Предположим, что вы - неопытный огородник, но хотите, используя достижения науки, выращивать на своем участке хо-рошие урожаи помидоров. Вам незачем штудировать толстый том «Растениеводство», достаточно прочесть книги о семействе пасленовых, а еще лучше - об особенностях выращивания по-мидоров в вашей местности.

Классификация объектов проводится с целью установления наследственных связей между объектами. Свойство насле-дования позволяет изучать характеристики всех объектов класса, не привязываясь к конкретному экземпляру.

В геологии существует «теория единообразных изменений», которая гласит, что все природные факторы действуют повсюду одинаково. Не надо изучать, как действуют ветры на Уральские горы, так как механизм разрушения гор под воздействием вет-ров давно исследован, он един для всех случаев. То же относится к землетрясениям, вулканам, наводнениям, селям и т. п.

Классификация позволяет систематизировать знания об объектах любой природы и назначения.

Иллюстрацией этого утверждения служит то, что нет ни од-ной школьной дисциплины, в которой не использовалась бы классификация объектов изучения как средство обобщения ин-формации, получаемой на уроках. Откройте любой учебник и убе-дитесь в этом. 9.4. Примеры классификации различных объектов Исследуя один и тот же объект с разными целями, можно уви-деть его различные грани. Например, врач, описывая конкретно-го человека, сделает акцент на симптомах возможной болезни. Психолога заинтересуют черты характера и особенности психи-ки. Социальные службы обратят внимание на возраст, наличие родственников, условия жизни. Поэтому одни и те же объекты можно классифицировать по-разному, выбрав те или иные осно-вания. Вы уже столкнулись в учебнике с примерами различных классификаций. Например, изучая раздел 1, вы классифицируе-те информацию по разным признакам: по способу восприятия и по форме представления. На рисунке 9.3 приведен еще один пример классификации информации - по содержанию.

Система – это совокупность взаимосвязанных объектов, воспринимаемая как единое целое. Входящие в состав системы объекты называются элементами. Степень дробления системы на составляющие ее элементы определяется целью изучения. Система – это совокупность взаимосвязанных объектов, воспринимаемая как единое целое. Входящие в состав системы объекты называются элементами. Степень дробления системы на составляющие ее элементы определяется целью изучения.

Системы, как и объекты, существуют в определенной среде. Действия отдельных элементов обеспечивают работоспособность всей системы. Системы, как и объекты, существуют в определенной среде. Действия отдельных элементов обеспечивают работоспособность всей системы.

В Вопросы: 1.Приведите примеры общественных отношений. Какими сравнительными характеристиками можно описать пространственные отношения? 2.Приведите примеры временных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать временные отношения? 3.Приведите примеры отношений части и целого между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого? 4.Составьте таблицу отношений однотипных объектов «товары»? 5.Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»? Вопросы: 1.Приведите примеры общественных отношений. Какими сравнительными характеристиками можно описать пространственные отношения? 2.Приведите примеры временных отношений между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать временные отношения? 3.Приведите примеры отношений части и целого между объектами. Какими сравнительными характеристиками можно описать отношения части и целого? 4.Составьте таблицу отношений однотипных объектов «товары»? 5.Придумайте системы, которые можно построить из объектов «доски», «гвозди»?