Схема преобразования информации по принципу «черного ящика. Школьный тур олимпиады школьниковпо информатикеи икт - документ Пример система черный ящик информатика

Развивающая программа “Черный ящик”

Исследовательская (творческая) работа на Челябинский

молодежный интеллектуальный форум “Шаг в будущее-Созвездие-HTTM”

(Секция 3.3 (3D) Программное обеспечение в образовании; компьютерные интеллектуальные разработки по конкурсу интеллектуалов “Таланты развитой памяти и логики” (ТРПЛ))

Ситникова Любовь Юрьевна,

г.Челябинск, МАОУ СОШ №153, 11 класс

Научный руководитель:

Рогов Андрей Юрьевич,

учитель информатики,

МАОУ СОШ №153

Челябинск – 2011

Введение

Моделирование – один из методов исследования, активно используемые человечеством. Многие объекты можно изучать только с помощью данного метода. Мы задались вопросом: “Что мы сможем смоделировать с помощью компьютера”? Сам по себе, компьютер представляет довольно богатый инструмент для моделирования. Недаром существует целый раздел науки, который так и называется, “Компьютерное моделирование”. Естественно, все возможности компьютера отразить в модели просто невозможно. Но одну из них – вполне осуществимая задача. В школьном курсе информатики есть раздел “Моделирование”, в рамках которого изучается модель “Черный ящик”.

Черный ящик – это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а структура и внутренние процессы неизвестны.

Примерами “черного ящика” являются любая бытовая техника (телевизор, радиоприемник, газовая плита, утюг и т.д.), заводная игрушка, наручные часы, автомобиль. Не будет преувеличением сказать, что любая вещь, любой предмет, любое явление – любой познаваемый объект – всегда первоначально выступает как “черный ящик”.

Как уже было сказано, “черный ящик” – система, об устройстве которой мы ничего не знаем. Каким же образом можно ее обсуждать, изучать, исследовать? “Черный ящик” представляет систему только с одной стороны: взаимоотношение, связь между “входом” и “выходом”.

Каждая система исследуется путем постепенного изготовления длинного протокола, составленного в хронологическом порядке и показывающего последовательность состояния “входа” и “выхода”. В результате такого протокола мы знаем, какими “входами” экспериментатор манипулирует, что происходит при этом на “выходе”. Расширяя постепенно круг “вход – выход”, экспериментатор узнает поведение своего “подопечного”. И уже по мере знакомства с его поведением пытается раскрыть внутренние связи в “черном ящике”, его структуру.

Если представлять модель черного ящика в виде схемы, то будет выглядеть примерно так:

Такую систему довольно легко моделировать. Поэтому целью работы стало использование возможностей компьютера для создания программы, развивающей интеллектуальные способности пользователя.

Задачами работы являются:

Сбор информации о методе моделирования “черного ящика”, возможности реализации на компьютере.

Подбор необходимого числа алгоритмов, их представление с помощью языка программирования Pascal.

Создание интерактивной программы с помощью среды разработки приложений для Windows – Lazarus.

Определение возможных направлений применения программы, использование ее в одном из выбранных направлений .

Теоретическая часть

Алгоритмы и программное обеспечение, используемые для разработки программы

При сборе информации о методе моделирования “черного ящика, возможности реализации на компьютере нам большую помощь оказали школьные учебники информатики и материалы сети интернет. Подбор алгоритмов осуществлялся исходя из ограничений на их программирование. В качестве входных и выходных данных была использована информация двух видов: текстовая и числовая. Всего было подобрано 16 алгоритмов, распределенных следующим образом:

Простые:

1. +1

2. -3

3. *2

4. Сумма цифр числа

5. Запись в обратном порядке

6. Последний символ

7. Первый символ

8. Количество символов

Сложные:

1. *2+1

2. Х 2 +1

3. 12/Х

4. Произведение цифр числа

5. Количество гласных

6. Количество согласных

7. Если четное, то +2, если нечетное, то +1

8. Количество символов -1

Для реализации проекта необходима была среда объектно-ориентированного программирования. В качестве основного языка программирования был выбран pascal, поскольку он изучался ранее, в школьном курсе информатики. Рассматривались две программы: BorlandDelphi и Lazarus. Первая имеет большое распространение, но, к сожалению, не является свободнораспространяемой. А вот Lazarus, напротив, хоть и обладает менее богатой функциональностью, может свободно использоваться для любых целей. Поэтому, выбор остановился именно на нем.

Исследовательская часть

Работа с программой “Черный ящик”

Первое окно, которое появляется при запуске программы – выбор уровня сложности. Для начала неплохо потренироваться на легком уровне сложности. Выполнение заданий здесь требует не более одного действия. На сложном уровне алгоритмы содержат два действия и являются более сложными для вычисления.

Основное рабочее окно программы одинаково для обоих уровней сложности. Оно содержит следующие основные элементы:

1. Главное меню программы с пунктами “Файл” и “Справка”;
2. Выпадающий список с возможностью выбора номера алгоритма;
3. Основная рабочая панель: поле для ввода входного параметра, кнопка “Обработать” и поле, где отображается результат выполнения алгоритма;
4. Окно, в котором отображается ход исследования с указанием всех входов и выходов;
5. Кнопка “Экзамен”;
6. Кнопка “Выход из программы” .

Программа имеет следующий принцип работы. В нее заложены алгоритмы, программа по ним обрабатывает все данные, что вводит пользователь, задача которого – определить, по какому именно алгоритму работает программа.

Работа с программой строится в следующем порядке:

В основном окне программы выбрать нужный номер алгоритма из выпадающего списка. Каждый алгоритм имеет свой номер, который не меняется от запуска к запуску.

Определить, с какими данными работает алгоритм (числа или текст). При этом нужно учитывать, что числа можно также представить и как последовательность символов. Для проверки можно попробовать ввести в поле “Ввод” как текст, так и число (Следует учесть, что программа корректно работает только с буквами английского алфавита. И алгоритмы настроены на работу именно с этим алфавитом). После нажатия на кнопку “Обработать” в поле “Результат” появится значение, полученное в результате выполнения алгоритма над входным параметром. При этом и вход, и результат заносятся в таблицу справа, где будут отображаться все действия, выполненные пользователем.

Определить, какой именно алгоритм выполняет программа. Для этого необходимо вводить данные и их обрабатывать, пока закономерность не станет достаточно обоснованной. После этого можно приступить к экзамену.

Нажатие на кнопку экзамен позволяет перейти к разделу программы, проверяющей на правильность отгаданный пользователем алгоритм.

В данном разделе Вам предлагается применить полученный алгоритм к пяти входным данным, перечисленным слева. Вводить результаты необходимо в соответствующие поля справа. На выполнение действий отводится ровно одна минута, по истечении которой будет произведена проверка введенных ответов и выдан результат. Если Вы закончили выполнять действия раньше, можно нажать на кнопку “ОК”.

В зависимости от полученного результата, можно либо перейти к следующему алгоритму, либо, если текущий алгоритм не был определен, попробовать другие входные параметры.

Задания, выдающиеся на экзамене, различны каждый раз. Таким образом, исключена возможность вычисления ответов в основном окне программы. Необходимость введения экзамена вызвана тем фактом, что другим способом проверить правильность предположения пользователя довольно затруднена из-за свободной формулировки некоторых алгоритмов.

Основное окно программы содержит справочную информацию, найти которую можно выбрав пункт “Справка” из главного меню программы.

Вывод

Для созданного продукта можно найти несколько применений, например, использование на уроках информатики для изучения темы “Моделирование”, развитие логических способностей учащихся начальной школы и среднего звена, проведение соревнований между учащимися, ну и, наконец, любой желающий может использовать данную программу дома в удобное для него время. http://www.delphisources.ru

Школьный тур олимпиады школьниковпо информатикеи ИКТ

2014-2015 учебный год

5-6 классы

(5 баллов) Найдите закономерность и продолжите ряд:

1, 2, 3, 4, 5, 6,…

а, б, в, г, д, е, …

1, 2, 4, 8, 16,…

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 0, 1, 1,…

о, д, т, ч, п, ш,…

(10 баллов)

В слове «ПАРУС» замени буквы по приведенному алгоритму.

Полученное слово обозначает:

1) файл, хранящий информацию о системе;

2) способ обработки информации;

3) скорость передачи данных в компьютере;

4) файл, мешающий работе компьютера.

Все люди в этом здании либо поднимаются на четвертый этаж, либо спускаются на первый. Сколько человек будет на четвертом этаже, а сколько на первом?

1) 8 и 7; 2) 7 и 8; 3) 1 и 3; 4) 1 и 0.

(5 баллов) В этой таблице спрятаны обрывки записок

Зайца (А2, Г6, Г1, А6, В3, Б1, Б4);

Волка (А3, Г2, Б3, Г5, Б2, Б6, В2, В6);

и записки для тебя (В5, А1, Г3, А4, В1).

Восстанови эти записки (не забудь разделить текст на слова).

(5 баллов) Используя шифр, найдите слова, которые скрываются за этими цифрами:

1 2 10 8 9 1 5 5 4 ШИФР

7 1 2 4 3 1 10 8 9

1 5 5 4 3 1 10 8 9

6.(5 баллов)Определи пословицу .Циферблат – ключ:

(15 баллов) Определите принцип преобразования информации в «черном ящике».

10.(30 баллов)Робот. Роджер Вилко хочет добыть ключ из лабиринта, в который сам попасть не может, однако может запустить туда маленького робота. Робот знает команды.

Чёрный ящик -- объект, внутренняя структура которого неизвестна или неважна в рамках решаемой задачи, но о функциях, которого можно судить по его реакциям на внешнее воздействие.

Полное описание функций «черного ящика» называется его каноническим представлением. «Чёрные ящики», характеризуемые одинаковыми каноническими представлениями, считаются эквивалентными.

В отличие от «черного ящика» «белый ящик» -- это объект, внутренняя структура которого нам полностью известна, например, какое-либо созданное нами техническое устройство или компьютерная программа.

Понятие «чёрный ящик» широко используется во многих научных дисциплинах, в первую очередь технических, при изучении и/или описании любых объектов, обладающих относительно устойчивым характером (без учёта развития или изменения самого объекта). Это обусловлено тем, что «чёрный ящик» является наглядной формой представления результата основного процесса человеческого мышления -- абстрагирования, и использование «чёрного ящика» при описании объекта значительно облегчает понимание смысла. Философский словарь / Под ред. И. Т. Фролова. -- 4-е изд. -- М.: Политиздат, 1981. -- 445 с.

Кибернетика, как уже отмечалось выше, занимается, главным образом, исследованием механизмов управления и передачи информации в сложных стохастических системах. Для изучения процесса управления кибернетики используют понятия обратной связи и гомеостаза; для анализа вероятностных характеристик систем они применяют статистическую теорию информации; наконец, исследование комплексности систем они осуществляют с помощью понятия черного ящика. Представляя систему в качестве черного ящика, кибернетики по умолчанию соглашаются с когнитивными ограничениями своего понимания огромного числа возможных состояний, доступных сложной системе в любой момент времени. Однако при этом они признают возможности манипулирования некоторыми входными сигналами и наблюдения некоторых результатов работы системы на выходе. Если выходные сигналы непрерывно сравниваются с конкретными желаемыми величинами, то некоторые реакции системы могут быть определены с точки зрения их влияния на входные сигналы черного ящика с тем, чтобы сохранить систему «в управляемом состоянии».

При моделировании системы в виде черного ящика идентифицируются четыре набора переменных: набор возможных состояний системы (S); набор возмущений, способных повлиять на текущее ее состояние (Р); набор реакций на эти возмущения (R); набор целей, определяющих приемлемые состояния в соответствии с установленными критериями (Т). Считается, что система находится в “управляемом состоянии” если в любой момент времени ее состояние соответствует состоянию из набора Т. С помощью этой модели устанавливается чрезвычайно важный кибернетический принцип: если система находится в управляемом состоянии, то необходимо, чтобы для любого возмущения, стремящегося вывести систему из допустимых состояний, существовала такая ее реакция, которая после своего осуществления приводила бы систему в одно из состояний из совокупности Т. Данный принцип был разработан английским кибернетиком Россом Эшби и получил название «закона необходимого многообразия», обычно формулируемого следующим образом: «только многообразие способно поглотить многообразие». Уильям Росс Эшби, Введение в кибернетику, «Иностранная литература», Москва, 1959

«Процессы информации» - Древние мудрецы о получении информации человеком и другими разумными существами. Поиск пищи животными в незнакомой местности. Именно изучать информационные процессы в природе –моя цель. Ребенка ничего не интересует, кроме игрушек и материнской ласки. Затем круг увеличивается, и круг интересов, следовательно, расширяется.

«Правовая информация» - Нормативы и стандарты. Федеральный закон от 10 января 2002 г. N 1-ФЗ "Об электронной цифровой подписи". Реквизиты идентификации документа. Правовая база. Указ Президента от 4 августа 1995 г. "О президентских программах по правовой информатизации". МИЭМП-НН Кафедра информатики и математики Ст. преподаватель Барашкин С.А.

Уголовная ответственность. Ответственность за раскрытие тайны источника информации. Примечание. Попытки улучшения ситуации в области защиты источников информации на законодательном уровне в РК. На обсуждение. Статья 353. Какие средства защиты есть у журналиста? Международные стандарты. Упк рк. Что понимается под «требованием суда»?

«Информация и компьютер» - Язык - как способ выражения информации. Гипертекст-. Вернуться к пану. Устройство компьютерной сети. Система счисления-. Образная информация-. Информатика-. Язык-. Модель-.

«Информация 5 класс урок» - Катушечный магнитофон. Свой домашний адрес. Архитектурные произведения. Другие знания, полученные в школе. Получать. 5 класс Учитель информатики Елена Геннадьевна Лопатина. Оперативная память. Хранить. Изобретение кинематографа 1895 год. Другие внешние хранилища информации. Изобретение фотографии 1839 год.

«Хранение информации» - Наконец, был изобретен типографский станок, и появились книги. Человеческий разум является самым совершенным инструментом познания окружающего мира. Презентация по информатике на тему: МОУ «Спасская основная общеобразовательная школа». А память человека - великолепным устройством для хранения полученной информации.

Всего в теме 11 презентаций

Теоретический тур школьного этапа

по информатике и ИКТ

2015-2016учебный год

5-6-7 классы

1. 1. (5 баллов) Найдите закономерность и продолжите ряд:
   1. 1) 1, 2, 3, 4, 5, 6,…
   2. 2) а, б, в, г, д, е, …
   3. 3) 1, 2, 4, 8, 16,…
   4. 4) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 0, 1, 1,…
   5. 5) о, д, т, ч, п, ш,…
2. 2. (24 балла) Вставьте вместо точек слово из трех букв, которое будет окончанием одного слова и началом другого.

Пример: У(…)ЕСО – У(КОЛ)ЕСО.

1. 3. (10 баллов) Впишите в скобки слева такое слово чтобы можно было решить эти уравнения.

Б+(ЖИВОТНОЕ)=(ДЕФЕКТ)
АР+(НОТА)=(МУЗЫКАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ)
В+(ИМЯ)=(СВОБОДА)
Н+(ДЕРЕВО)=(ПОЛЕ)
И+(ЗЛАК)=(ЦВЕТОК)
ПА+(КРЕСЛО)=(ПУЛЯ В ГИЛЬЗЕ)
Б+(РАСТИТЕЛЬНОСТЬ НА ЛИЦЕ)=УКРАШЕНИЕ
С+(ЦВЕТОК)=(ПРИЯТНОЕ ВКУСОВОЕ ОЩУЩЕНИЕ)
З+(КРАСКА ДЛЯ НОГТЕЙ)=(РАСТЕНИЕ С КОЛОСЬЯМИ)
У+(АТМОСФЕРНОЕ ЯВЛЕНИЕ)=(ЗАПУГИВАНИЕ)

1. 4. (6 баллов) В этой таблице спрятаны обрывки записок

• Зайца (А2, Г6, Г1, А6, В3, Б1, Г4, Б4);
• Волка (А3, Г2, Б3, Г5, Б2, Б6, В2, В6);
• и записки для тебя (В5, А1, Г3, А4, В1).

Восстанови эти записки (не забудь разделить текст на слова).

1. 5. (5 баллов) Используя шифр, найдите слова, которые скрываются за этими цифрами:
2. 1) 6 8 7 4 10 8

1. 2) 1 2 10 8 9 1 5 5ШИФР
2. 3) 7 1 2 4 3 1 10 8 9
3. 4) 1 9 4 11
4. 5) 1 5 5 4 3 1 10 8 9

6. (5 баллов) Определи пословицу . Циферблат – ключ:

1. 7. (5 баллов) Определите принцип преобразования информации в «черном ящике».

1. (20 баллов) Робот. Роджер Вилко хочет добыть ключ из лабиринта, в который сам попасть не может, однако может запустить туда маленького робота. Робот знает команды:

• Вверх (передвинуться на одну клетку вверх)
• Вниз (передвинуться на одну клетку вниз)
• Влево (передвинуться на одну клетку влево)
• Вправо (передвинуться на одну клетку вправо)

Команду, которую робот не может выполнить, он просто пропускает и переходит к следующей. У робота ограниченный объем памяти, поэтому Роджер может написать программу, состоящую только из четырех команд. Когда робот доходит до конца своей программы, он начинает ее заново. Когда робот оказывается в клетке, где лежит ключ, выполнение программы немедленно завершается.

Как Роджеру запрограммировать робота так, чтобы он попал из клетки S в клетку F , где лежит ключ?

2. (20 баллов) Водолей. Имеется два пустых сосуда объемом 8 и 5 литров. Используя программную среду Водолей, составь программу получения 4 литров воды в любом из сосудов.

Главная » Гараж » Схема преобразования информации по принципу «черного ящика. Школьный тур олимпиады школьниковпо информатикеи икт - документ Пример система черный ящик информатика