Az informatikában, mint sok más tantárgyban is, modelleket alkotunk, a valós rendszereket e modelleken keresztül próbáljuk megismerni, megérteni.
Az informatika különlegessége más tárgyakkal szemben, hogy itt a modelleket meg is kell valósítani és működtetni kell valamilyen intelligens eszközzel. Továbbá a kész modell alkalmazása is egy komplex – informatikai – feladat.
A szimulációs modellekkel egy adott rendszernek a sokféle környezeti hatásra adott előre nehezen vagy egyáltalán nem számítható válaszait vizsgálják. A modell és a modellezett rendszer vagy jelenség meghatározott szempontból azonos, ekvivalens, ugyanakkor a modell az eredeti rendszernél egyszerűbb, könnyebben kezelhető, gazdaságosabb, szemléletesebb.
A hagyományos megfigyelési folyamat az alábbi lépésekből állhat: megfigyelés, hipotéziskészítés, kísérletek, törvény- (szabály-) alkotás. A szimulációs megismerés ehhez képest új lépéssel bővül: megfigyelés, hipotéziskészítés, modellkészítés (ha még nem létezik), kísérletek a modellel (szimuláció), törvény- (szabály-) alkotás. E megismerési módszer szerint a valós rendszer helyett annak csak egy mását, hozzá valamennyire hasonló rendszert vizsgálunk, és ennek viselkedéséből következtetünk az eredeti rendszer viselkedésére.
Tevékenységünket a következő, objektumokból és rajtuk végzett műveletekből, tevékenységekből álló folyamat jellemzi:
A szimulációs megismerés folyamataA tanulási folyamatban a fentiek alapján párhuzamosan kell haladni a modellek megalkotásával, illetve a modellek használatával.
Ebben a korosztályban jelenhet meg – elsősorban természetismereti jellegű órákon – a szimulációs programokkal történő „kísérletezés”, demonstráció.
Itt a számítógép, mint demonstrációs eszköz vethető be a tanórán, de úgy, hogy ezzel a programmal a diákok is aktívan kísérletezhessenek. Fontos tehát, hogy a programok a demonstráción túl lehetővé tegyék a vizsgált jelenséget befolyásoló paraméterek beállítását! E programok felhasználásában tehát minden szakterületről és annak tanárairól van szó.
Egyszerű véletlen jelenségek modellezése számítógéppel (pl. kockadobás, bolyongás képernyőn, véletlenszerű ábrák előállítása).
Ebben a korosztályban tehát a modell a valóság egyszerűsített mása (próbáljuk minél jobban utánozni a valóságot), elsősorban a modell megfogalmazásával és számítógépes megvalósításával foglalkozhatunk.
Fogalmak:
A fizika, kémia, biológia, ... tantárgyakhoz kapcsolódó egyszerű szimulációs algoritmusok megértése, szimulációs programok alkalmazása. A szimuláció során kapcsolatok, viselkedési minták felismerése, a modell működését jellemző szabályok felfedezése lehet cél. A tanuló a szimuláció során ellenőrizheti a jelenségre megfogalmazott hipotéziseit!
Itt előtérbe kerülhet a modellek használata megismerési céllal, azaz a modell működésén keresztül mutatjuk be a valós világ rendszerei működést.
Fogalmak:
A modellek működtetésében a megismerési célt felváltja a kísérletezési cél (mi lenne ha? típusú kérdésekkel), valamint az előrejelzési cél.
Vizsgálják meg egyszerű számítógépes modellek segítségével, hogy az adatok és szabályok változtatása milyen következményekkel járhat (például egy ökológiai modellben a környezet mesterséges megváltoztatása, közlekedési modellekben a szerkezet – mondjuk úthálózat – megváltoztatása stb.)!
Értsék meg azt, hogy a veszélyes, költséges vagy nem könnyen mérhető jelenségeket számítógépes programokkal szimulálhatjuk, s a szimuláció eredményeit a valós rendszerben felhasználhatjuk.
A szimulációs eredményeket ugyanúgy fel kell dolgoznunk, mint a mérési eredményeket, azaz a méréskiértékelési tevékenység itt is fontos.
Nehéz feladat, a taníthatóságban valószínűleg határeset a modellek hitelesítése, illetve használata optimalizációs céllal.
Fogalmak:
  |
 |
 |
A tananyag az ELTESCORM keretrendszerrel készült