Введение. 
Место имитационного моделирования в школьном курсе информатики

История вопроса берет свое начало с 50-х годов XX-го века, когда задачи компьютерного моделирования разрабатывались на основе общеизвестных универсальных языков. Однако со временем, этих средств стало недостаточно для реализации полноценных моделей, что привело к созданию языков имитационного моделирования. Дальнейшая эволюция средств имитационного моделирования была обусловлена развитием персональных компьютеров и средств графического интерфейса. В настоящее время для моделирования необходимы значительные ресурсы и вопросу моделирования с использованием распределенных компьютерных систем, также уделено внимание. Интересным и развивающимся направлением в области компьютерного имитационного моделирования является виртуальная реальность. Работы по виртуальной реальности рассматриваются как главное направление развития всей компьютерной отрасли в будущем.

Неправильно думать, что использование моделей началось с появлением ЭВМ. Само по себе моделирование не ново — формирование понятия моделирования и разработка моделей играли жизненно важную роль в духовной деятельности человечества с тех пор, как оно стало стремиться к пониманию и изменению окружающей среды. Люди всегда использовали концепцию модели, пытаясь представить и выразить с ее помощью абстрактные идеи и реальные объекты. Моделирование охватывает широкий диапазон актов человеческого общения и началось оно, возможно, с наскальной живописи и сооружения идолов. Прогресс и история науки и техники нашли свое наиболее точное выражение в развитии способности человека создавать модели естественных явлений, понятий и объектов.

Так, после второй мировой войны по заказу правительства США В. В. Леонтьевым было проведено имитационное моделирование межотраслевого баланса американской экономики с целью оценки последствий ее перехода на мирные рельсы, которая, в частности, предсказала неожиданный для экспертов результат — резкое увеличение выпуска и уровня занятости в сталелитейной промышленности.

В семидесятых годах прошлого века по заказу ООН была создана глобальная экономическая модель развития мировой экономики. Непосредственной целью исследований с помощью этой модели являлось оценка условий, которые позволили бы сократить разрыв в доходах между развивающимися и развитыми странами.

Известны результаты глобального моделирования явления «ядерной зимы», выполненные в ВЦ АН СССР под руководством академика Н. Н. Моисеева. Эти результаты дали человечеству, в том числе политикам, неопровержимые аргументы против ядерной войны, даже так называемой «ограниченной ядерной войны» .

Понятие имитационного моделирования. Имитационная модель — логико-математическое описание объекта, которое может быть использовано для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа и оценки функционирования объекта.

Имитационное моделирование — это метод исследования, при котором изучаемая система заменяется моделью, с достаточной точностью описывающей реальную систему, с которой проводятся эксперименты с целью получения информации об этой системе. Экспериментирование с моделью называют имитацией (имитация — это постижение сути явления, не прибегая к экспериментам на реальном объекте).

Имитационным моделированием иногда называют получение частных численных решений сформулированной задачи на основе аналитических решений или с помощью численных методов.

Роль имитационного моделирования. Технологии компьютерного имитационного моделирования широко используются в настоящее время. Целесообразность модельного обеспечения сложных технических разработок и научных исследований сегодня не вызывает никаких сомнений. В будущем роль и значение компьютерного имитационного моделирования, безусловно, значительно возрастет.

Цель имитационного моделирования состоит в воспроизведении поведения исследуемой системы на основе результатов анализа наиболее существенных взаимосвязей между её элементами или другими словами — разработке симулятора (англ. simulation modeling) исследуемой предметной области для проведения различных экспериментов.

Компьютерное имитационное моделирование является одним из эффективных методов изучения сложных систем. Компьютерные модели проще и удобнее исследовать в силу их возможности проводить вычислительные эксперименты, которые по сравнению с реальным экспериментом затруднены из-за финансовых и физических препятствий или могут дать непредсказуемый результат.

Место имитационного моделирования в курсе информатики. Имитационные модели рассматриваются в школьном курсе информатики в рамках темы компьютерного математического моделирования.

Более расширенное введение в предмет имитационного моделирования, проводится в рамках профильно-ориентированных и элективных курсов, продолжающих базовый курс информатики.

Актуальность работы — проистекает из универсальности метода имитационного моделирования и важности его применения в различных областях профессиональной деятельности.

Цель — рассмотреть методы и средства имитационного моделирования.

Объект — имитационные модели.

Предмет — организация обучения созданию и анализу имитационных моделей в рамках школьного курса информатики.

Гипотеза — создание и анализ имитационных моделей может быть эффективно реализован штатными средствами электронных таблиц.

Задачи исследования:

Рассмотреть понятия имитационной модели и имитационного моделирования;

Провести анализ учебно-методической литературы по имитационному моделированию;

Привести описание порядка изучения имитационных моделей в рамках профильных и элективных курсов информатики Изучить методы и средства построения имитационных моделей Привести примеры имитационного моделирования в электронных таблицах Методы, используемые при написании работы — изучение и анализ учебно-методической литературы, классификация, сопоставление методов обучения.

Научная новизна и практическая значимость исследуемой проблемы — рассмотренные методы обучения позволят повысить эффективность учебного процесса, имеют важное значении при подготовке активных форм практических занятий.

Выпускная работа состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

В первой главе работы рассмотрены понятия имитационной модели и имитационного моделирования; проанализирована учебно-методическая литературы по имитационному моделированию; приведено описание профильных и элективных курсов информатики включающих изучение имитационных моделей.

Вторая глава работы посвящена изучению методов и средств построения имитационных моделей; приведены примеры имитационного моделирования в электронных таблицах, в том числе вычисление интеграла методом Монте-Карло в Excel; полет мяча; имитационной модель «Жизнь».

имитационный моделирование информатика.