Wykład2: Modelowanie cyfrowe CAD jako zadanie informatyczne

Modelowanie cyfrowe
w AutoCAD
Wykład 2
Modelowanie cyfrowe CAD jako
zadanie informatyczne
Potrzeby a działania
Potrzeba jest zdefiniowana jako odczuwanie pewnego
braku albo jako stan napięcia lub niezrównowaŜenia
otoczenia wywołujący reakcję mającą na celu
zmniejszenie tego napięcia lub przywrócenie
równowagi.
Stan Q1
Potrzeba
niezaspokojona
Działanie
lub
sekwencja
działań
Stan Q2
Potrzeba
zaspokojona
Rola innowacji a problemy
projektowania
•roli, jaką innowacje (technologiczne i organizacyjne) odgrywają we wzroście
gospodarczym; we współczesnych gospodarkach rośnie waga innowacji w
stosunku do tradycyjnych czynników wzrostu gospodarczego, takich jak ziemia,
kapitał i siła robocza; ekonomiści oceniają, Ŝe aŜ 2/3 wzrostu krajów
rozwiniętych naleŜy łączyć z wprowadzaniem innowacji.
•z tzw. zjawiska niedoskonałości funkcji samoregulacyjnej rynku, który sam z
siebie, bez wsparcia rządów, nie jest w stanie zapewnić innowacyjności
gospodarki na optymalnym, z punktu widzenia społecznego (konkurencyjność
gospodarcza, rozwój regionalny, wzrost zatrudnienia), poziomie,
•nadmiernego wpływu gospodarki globalnej na lokalną, powodującego, na
skutek unifikacji, zuboŜenie produktów o cenione wartości kultur lokalnych
(regionów i narodów), co powoduje poczucie odrzucenia i wyłączenia
gospodarczego u reprezentantów tych kultur.
Innowacje
Innowacje posiadają wiele definicji. Oczywiście, innowacja to coś nowego.
Ale czy innowacją jest wiedzą o tym jak to nowe zrealizować, czy teŜ jest
realizacją tego co jest nowe? Np. czy innowacja stworzona na uczelni i tam
"schowana do szuflady" jest innowacją czy teŜ nią nie jest? Czy innowacja
dopiero wtedy zaczyna Ŝyć jako zdarzenie gdy jest wdroŜona i wprowadzona
na rynek?
Zdaniem autora niniejszego opracowania, innowacje są ofertami
wprowadzania nowości w podmiotach gospodarczych i/lub na rynku.
Nowości te muszą być jednak jakościowo róŜne od istniejących rozwiązań
dotyczących produktów, procesów, technologii, zarządzania, czy kwalifikacji.
Mogą one mieć charakter materialny lub niematerialny, a ich zamierzony efekt
to polepszające sytuację gospodarczą zmiany technologiczne, organizacyjne,
ekonomiczne, społeczne.
Kilka popularyzowanych przez
Internet, sposobów rozumienia pojęcia
Innowacji
•G.S. Altshuller, dostrzega w innowacji konieczność zachodzenia
procesów twórczych i podkreślał związek innowacji z kreatywnością.
Innowacja według niego jest złoŜonym zjawiskiem i zbiorem
umiejętności, odmiennym sposobem organizowania, syntezy i
wyraŜania wiedzy, postrzegania świata i tworzenia nowych idei,
perspektyw, reakcji i produktów.
•Peter Drucker określił innowację "…jako szczególne narzędzie
przedsiębiorców, za pomocą którego ze zmiany czynią okazję do
podjęcia nowej działalności gospodarczej lub do świadczenie nowych
usług". Jest ona wg niego raczej pojęciem ekonomicznym lub
społecznym niŜ technicznym.
Kilka popularyzowanych przez
Internet, sposobów rozumienia pojęcia
Innowacji
W podręczniku Oslo Manual, przez innowacyjność rozumie się
"zdolność przedsiębiorstw do tworzenia i wdraŜania innowacji oraz
faktyczną umiejętność wprowadzania nowych i zmodernizowanych
wyrobów, nowych lub zmienionych procesów technologicznych lub
organizacyjno - technicznych". Natomiast innowacyjność gospodarki
to zdolność podmiotów gospodarczych do ustawicznego poszukiwania
i wykorzystania w praktyce nowych wyników badań naukowych, prac
badawczo - rozwojowych, nowych koncepcji, pomysłów i
wynalazków. MoŜna teŜ ogólnie stwierdzić, Ŝe innowacyjność
gospodarki jest wynikową innowacyjności poszczególnych
podmiotów gospodarczych, jakimi są przedsiębiorstwa
Kilka popularyzowanych przez
Internet, sposobów rozumienia pojęcia
Innowacji
•Ch. Freeman pisze, Ŝe o innowacji moŜemy mówić wówczas gdy po
raz pierwszy stanie się ona przedmiotem handlu czyli inaczej mówiąc
zostanie sprzedana. Niestety Freeman nie określa od jakiej sprzedanej
wartości czy wielkości naleŜy uznać, Ŝe innowacja na stałe zaistniała
na rynku.
•Polski uczony J. Pajestka głosi, iŜ nie ma znaczenia, Ŝe produkty czy
technologie (jako metody wytwarzania) znane są gdzie indziej; dla
danego społeczeństwa, które ich wcześniej nie znało, są one bez
wątpienia innowacjami (…) dla analizy procesów rozwojowych
bardziej słuszne jest takie rozumienie "innowacji", w których
innowacją jest nie tylko to, co jest absolutną nowością w skali
światowej, ale to co jest nowością dla danego społeczeństwa.
Kilka popularyzowanych przez
Internet, sposobów rozumienia pojęcia
Innowacji
•Za “ojca” definicji innowacji moŜna uznać J. Schumpetera, który
twierdzi, Ŝe innowacja to istotna zmiana funkcji produkcji, polegająca
na odmiennym niŜ uprzednio kombinowaniu tzn. łączeniu ze sobą
czynników produkcji.
•WaŜne jest takŜe pojęcie innowacyjności, którą postrzega się jako
proces, którego wynikiem jest innowacja. Nieznany wcześniej produkt
danego przedsiębiorstwa jest wynikiem jego innowacyjności. Jeśli
zostanie wdroŜony w praktyce stanie się innowacją. Innowacyjność
jest więc zdolnością zastosowania aktu kreatywności, nowych idei,
wynalazków, czego wynikiem jest innowacja.
Projektowanie i projekt
Projektowanie jest procesem obmyślania (koncypowania)
przedmiotów tworzących stan zaspokojenia potrzeby.
Projekt jest wzorem przedmiotu tworzącego stan
zaspokojenia potrzeby, umoŜliwiający i ułatwiający
bezpośrednią realizację tego przedmiotu, obmyślony pod
względami niezbędnymi dla tej realizacji oraz uŜytkowania.
Problemem projektowania związanym z kreśloną potrzebą
jest sytuacja, w której przyszły uŜytkownik oczekuje od
systemu projektującego - wskazania sposobu wykonania
przedmiotu, który tę potrzebę zaspokoi.
Środek informatyczny problemu
projektowania
ALGORYTM
PROCESOR
MONITOR
Studium 1
Środek informatyczny: eksperyment
fizyczny.
Algorytm:
sprawdzić prawo Hoocka dla pewnego metalu.
Implementacja:
korzystając z wiedzy o tym metalu przyjmuje się, Ŝe drut
sporządzony z tego metalu, rozciągany przez wybrane siły będzie się wydłuŜał zgodnie
z prawem Hoocka i nie odkształci się.
Kompilacja: drut jest rozciągany przez wybrane siły.
Procesor: drut wykonany z badanego metalu, na który działają wybrane siły.
Monitorowanie: drut widoczny na tle podziałki mierzącej jego długość wraz z
dynamometrem mierzącym siły - wielkości sił i długości nanoszone są na wykres .
Monitor: bezpośredni ogląd miejsca, w którym dokonywane jest doświadczenie oraz
wykres zaleŜności siła-długość drutu sporządzony na kartce papieru.
Studium 2
Środek informatyczny: wynalazek
techniczny.
Algorytm: tak przekonstruować deszczownice będące w uŜyciu aby miały większą wydajność,
intensywność zraszania oraz zasięg.
Implementacja: wydłuŜenie skrzydeł deszczownicy zwiększa jej wydajność i zasięg.
Kompilacja: przeprojektowanie deszczownicy w taki sposób aby miała dłuŜsze skrzydła.
Procesor:
deszczownica jest to traktor wyposaŜony w pompę i skrzydła - kratownicę
(wysięgniki). Na skrzydłach umieszczone są rozpryskiwacze (polewaczki). Dwuwysięgnikowy
agregat zuŜywa 90-100 litrów wody. Napór roboczy – 23 metry słupa wody, u podstawy skrzydła 30 metrów, zasięg roboczy 120 metrów. Maszyna przemieszcza się wzdłuŜ kanałów nawadniających
przekopany co 120 metrów.
Monitorowanie:
Deszczownice są metalochłonne. CięŜar kratownicy jest proporcjonalny do
sześcianu jej długości. Jeśli zwiększyć długość kratownicy o połowę, cięŜar jej wzrośnie o trzy i pół
raza. Dlatego rozpiętość skrzydeł jest ograniczona do 100 metrów. Przeprowadzono wiele prób
rozwiązania tego zadania. “Rura zraszająca” była na przykład zawieszana na areostatach albo
podnoszona za pomocą śmigłowców uruchamianych ciśnieniem pompowanej od dołu wody, albo teŜ
montowana była na wieŜy i uruchamiana za pomocą silników turboodrzutowych, itp. Wszystkie
próby pokazały, Ŝe wydłuŜenie skrzydeł zwiększa w sposób niedopuszczalny zuŜycie materiałów, a
zwiększony cięŜar deszczownicy utrudnia jej kierowanie.
Monitor: bezpośredni ogląd prób technicznych, urządzenia pomiarowe.
Studium 3
Środek informatyczny:
“Łączenie punktów”
zadanie z geometrii –
Algorytm:
Dane jest 9 punktów na płaszczyźnie, wyznaczających wierzchołki
kwadratu i czterech mniejszych kwadratów weń wpisanych . Wszystkie te punkty
połączyć linią ciągłą złoŜoną z czterech odcinków.
Implementacja: do szukanej linii naleŜy 9 danych punktów oraz składa się ona z
czterech odcinków, których końcami są tylko dane punkty.
Kompilacja:
Procesor:
łączenie odcinkami kolejno wybranych punktów.
zbiór wszystkich odcinków do których naleŜą dane punkty.
Monitorowanie:
dane punkty.
Monitor:
do Ŝadnej określonej w kompilacji linii nie naleŜą wszystkie
rysunek przedstawiający wynik kompilacji.
Projekt jako konceptualizacja
wiedzy o środowisku potrzeby
system multimedialny konceptualizacji wiedzy :: =
< dziedzina wiedzy,
system reprezentacji wiedzy,
interfejs tj. środek określający
kontekst sytuacyjny
przyporządkowujący wiedzy
jej reprezentację>
Dziedzina wiedzy o środowisku
dziedzina wiedzy ::=
< Wszystkie moŜliwe przedmioty poznawalne,
relacja zawierania się przedmiotów,
cechy przedmiotów,
operacje na przedmiotach,
poznawalne cechy przedmiotów,
relacje pomiędzy przedmiotami,
elementarne przedmioty>
Dziedzina wiedzy
Dziedzina wiedzy (rzeczywistość poznawcza), rzeczywistość wirtualna oraz
kontekst sytuacyjny realizowane są w systemach iteracyjnych, tj. w
interaktywnych systemach komunikowania się. Na dziedzinę wiedzy
(rzeczywistość poznawczą) składa się mnogość powiązanych ze sobą rzeczy
- przedmiotów, tj. tego na co skierowana jest aktywność poznającego
podmiotu. Człowiek jako podmiot poznający rzeczy, uczestnicząc w
systemach iteracyjnych wykonuje operacje na przedmiotach, rozpoznaje ich
cechy i uaktywnia zachodzenie relacji pomiędzy przedmiotami w taki
sposób, Ŝe poznanie pewnych wzorcowych, elementarnych przedmiotów
umoŜliwia mu identyfikację jako takich a nie innych pozostałych
przedmiotów, pośredniczących, czy teŜ biorących udział w komunikacji
pomiędzy człowiekiem a człowiekiem oraz człowiekiem a przyrodą.
System rzeczywistości
wirtualnej dla danego
interfejsu
System rzeczywistości wirtualnej ::=
< wytwory systemu multimedialnego
– komponenty, kompozycje,
relacja zawierania się wytworów,
walory (cechy) wytworów,
konstrukcje - operacje na wytworach,
reguły kompozycji (wirtualne powiązania)
- relacje pomiędzy wytworami,
elementarne wytwory
- elementarne komponenty i kompozycje>
Rzeczywistość wirtualna
•System multimedialny sterowany danym interfejsem wytwarza
róŜnorakie rzeczy – wytwory systemu multimedialnego.
•Wzajemne powiązania tych wytworów składają się na
rzeczywistość wirtualną. Te, które powstają z innych w wyniku
łączenia elementarnych wytworów za pomocą konstrukcji
nazywamy poprawnie zbudowanymi lub konstruktami.
•Jeśli wchodzą w wirtualne powiązania za pomocą reguł
kompozycji, nazywamy je kompozycjami.
•Te wytwory do których stosuje się konstrukcje, a które nie są
kompozycjami nazywamy komponentami.
Rzeczywistość witualna
•Konstruowanie jest to powstawanie wytworów z innych
wytworów poprzez zastosowanie do nich konstrukcji,
•natomiast komponowanie to wyróŜnienie za pomocą reguł
kompozycji tych z pośród skonstruowanych wytworów, do
których stosują się te reguły.
•Ciąg faz konstruowania lub komponowania danego wytworu
nazywamy scenariuszem powstania tego wytworu.
•Zbiór wszystkich wytworów zawartych w danym wytworze wraz
z relacją zawierania nazywamy budową tego wytworu.
Interfejs AutoCAD 2010
Przykład 1
System multimedialny - system poznawczy
NaleŜy odmierzyć 4 l wody dwoma naczyniami – 5 l i 3 l. Określmy system multimedialny
wykorzystujący edytor grafiki (np. POWER POINT) w ramach którego moŜe być wykonane to
zadanie.
Dziedzina wiedzy (system rzeczywistości poznawczej):
•zbiór poznawanych przedmiotów – naczynia z wodą, naczynia, porcje wody w naczyniach
•relacja zawierania się przedmiotów – w naczyniu z wodą zawiera się naczynie oraz woda, w
tym samym naczyniu z większą ilością wody zawiera się to naczynie z mniejszą ilością,
mniejsza ilość wody zawiera się w większej ilości wody, przedmioty zawierają się w sobie,
•poznawalne cechy przedmiotów - bycie naczyniem 0l (garnkiem lub dzbankiem), lub
garnkiem 5l, lub dzbankiem 3l,
•operacje na przedmiotach - operacja przelewania całej znajdującej się wody w większym
naczyniu do mniejszego, podobnie operacja przelewania całej wody z mniejszego naczynia do
większego, operacja dopełniania mniejszego naczynia wodą z większego naczynia, operacja
dopełniania większego naczynia woda z mniejszego naczynia, wylewanie całej wody z naczyń,
napełnianie wodą pustych naczyń,
•relacje pomiędzy przedmiotami – warunek dopełniania jednego naczynia wodą z drugiego
naczynia, tj. w drugim naczyniu musi być wystarczająca ilość wody do wypełnienia pierwszego
naczynia, podobnie warunek przelewania całej wody z jednego naczynia do drugiego, tj. w
naczyniu do którego przelewa się wodę musi być wystarczająco miejsca,
•wyróŜnione elementarne przedmioty – puste naczynia, 5l wody, 3l wody.
Kontekst – ilustrowanie treści zadania oraz reprezentowanie rzeczywistości poznawczej za
pomocą interfejsu edytora grafiki.
Przykład 1
Model wizualny
1 litr
1 litr
1 litr
1 litr
1 litr
1 litr
1 litr
Wytwory rzeczywistości
wirtualnej
•Wytwory są jednakowo zbudowane, gdy ich budowy są
izomorficzne,
•a jeśli są dodatkowo jednakowo skonstruowane to są
równokształtne.
•Ponadto, gdy części wytworów mają te same walory i są
jednakowo skomponowane, to są nierozróŜnialne.
•Równokształtność wytworów jest rozpoznawana przez
mechanizmy systemu multimedialnego, nie zaleŜy więc od
kontekstu sytuacyjnego.
•Do wytworów poprawnie zbudowanych w systemie
multimedialnym stosuje się zasady kompozycyjności.
Zasady kompozycyjności
KMPZ1.
kaŜdy wytwór, który powstał z danego komponentu
przez zastosowanie konstrukcji zmieniającej tylko walory tego
komponentu jest komponentem równokształtnym z nim,
KMPZ2.
kaŜde dwa jednakowo zbudowane komponenty,
których wszystkie odpowiadające sobie części mają te same
walory, są równokształtne,
KMPZ3.
jeŜeli dwie kompozycje są równokształtne, to
odpowiadające sobie w tej równokształtności kompozycje w nich
zawarte podlegają tym samym regułom kompozycji, tj. są
jednakowo skomponowane.
Programowanie multimedialne
Do najprostszych systemów multimedialnych naleŜą systemy
powstałe w bezpośrednim korzystaniu przez człowieka ze środka
informatycznego. Ale nawet w tak prostych przypadkach kontekst
sytuacyjny, w którym reprezentowana jest wiedza jest wynikiem
stosunkowo złoŜonego programowaniu multimedialnym, tj.
projektowania środka informatycznego w taki sposób, aby
wyznaczone przez implementację algorytmu, określającego
korzystanie z tego środka, monitorowanie wyników realizacji
algorytmu było zgodne z rzeczywistością poznawczą.
Programy multimedialne scenariusze
•Programem multimedialnym jest scenariusz. Scenariusz jest
reprezentacją algorytmu w rzeczywistości wirtualnej.
•W szczególności, dla systemów multimedialnych określonych
przez języki programowania scenariuszami są programy.
•Zwróćmy tu od razu uwagę na to, Ŝe w szerszym rozumieniu
scenariusze są reprezentacjami procedur realizowanych w
rzeczywistości wirtualnej,
•a procedury przetwarzania informacji za pomocą środków
informatycznych są algorytmami (gdzie procedury są wzorami czy
schematami zachowań obiektów, np. ciągi instrukcji wykonywanych
przez człowieka lub maszynę).
Przykład 1
Scenariusz wykonania zadania „przelewania wody”
Przykład 2
Scenariusz w AutoCAD 2010
Przykład 3
Scenariusz w AutoCAD 2010
Przykład 4 – „krągły” kwadrat
Scenariusz w AutoCAD 2010
Przykład 5 - polilinia
Scenariusz w AutoCAD 2010
Przykład 5 - polilinia
Scenariusz w AutoCAD 2010
C.D.
Wielosortowe struktury
relacyjne
Układ uporządkowany (krotka)
<x1,x2> =df {{x1}, {x1, x2}},
<x1, x2, … xn, xn+1> =df <<x1, x2, … xn>, xn+1>,
Produkt (Iloczyn) kartezjański zbiorów
<x1, x2, … xn> ∈ A1×A2× … ×An = x1∈A1 ∧ x2∈A2 ∧… ∧ xn∈An.
n-argumentowa relacja R
R ⊆ A1×A2× … ×An i R≠∅.
n-argumentowa operacja lub funkcja f
f ⊆ A1×A2× … ×An+1 i f≠∅ oraz
gdy <x1, x2, … xn, y> ∈ f i <x1, x2, … xn, y’> ∈ f, to y = y’ .
Piszemy: y = f(x1, x2, … xn).
Wielosortowe struktury
relacyjne
•Niech U jest rodziną zbiorów pełnych (uniwersów), Rel jest
rodziną relacji określonych na produktach kartezjańskich
niektórych z tych zbiorów pełnych, Fun jest rodziną funkcji
określonych na niektórych z tych zbiorów pełnych, ponadto
U0 jest zbiorem wyróŜnionych elementów zbiorów pełnych,
wtedy czwórkę < U, Rel, Fun, U0> nazywamy wielosortową
strukturą relacyjną.
•Gdy jest tylko jeden zbiór pełny (uniwersum) to tę strukturę
będziemy nazywać krótko struktura relacyjną. Np. takie
dziedziny wiedzy jak arytmetyka, czy dziedziny wiedzy o
algebrach są w matematyce określane jako struktury
relacyjne i zwane modelami dla teorii pierwszego rzędu (o
modelach teorii będziemy mówić na innych wykładach).
Wielosortowa struktura
Przykład 1 z „przelewaniem wody”
U1 = {0, 1, 2, 3, 4, 5},
U2 = {0, 1, 2, 3},
R1 = {<x,y>∈U1×U2 : x≤5, y≤3} = U1×U2,
R2 = {<x,y>∈U1×U2 : x + y≤5},
R3 = {<x,y>∈U1×U2 : x + y≤3},
R4 = {<x,y>∈U1×U2: gdy po ciągu operacjach przelewania wody
począwszy od sytuacji S(0,0) następuje sytuacja S(x, y)},
f1 = {<x,y>∈U1×U1 : x=y},
f2 = {<x,y>∈U2×U2 : x=y},
f3 = {<u, v, y>∈ U1×U2×U2 : u + v = y i u + v ≤3},
f4 = {<u, v, x>∈ U1×U2×U1 : u + v = x i u + v ≤5},
f5 = {<u, v, y>∈ U1×U2×U2 : u + v – 5 = y},
f6 = {<u, v, x>∈ U1×U2×U1 : u + v – 3 = x},
U0 = {0, 3, 5}.
Określenie zadania
informatycznego
Zadaniem informatycznym jest dowolne tworzenie (przygotowywanie), przetwarzanie,
przesyłanie lub magazynowanie informacji przy uŜyciu wybranych lub utworzonych w
tym celu środków informatycznych (środków technologii informacyjnej).
Zadanie informatyczne moŜe być określane na dwa sposoby:
•Tekstowo, za pomocą tekstu, w którym jedne jego fragmenty są tematem, tj.
reprezentują wiedzę potrzebną do wyznaczenia innej wiedzy, a inne fragmenty tego tekstu
są rematem, reprezentującym nieznaną dla uŜytkownika tekstu wiedzę, która moŜe być
wyznaczona na podstawie tematu przy pomocy technologii informacyjnej.
•Dla tekstów zwykłych zadań wyróŜnia się zazwyczaj dane oraz wyniki (to co jest
szukane, niewiadome) lub fakty oraz ustalenia (to co jest ustalane, nieznane zaleŜności,
relacje).
•Czynnościowo, za pomocą sekwencji działań wykonywanych przy uŜyciu środków
informatycznych, przy czym, niektóre z tych działań są wcześniej wyuczone i słuŜą do
wyznaczenia i opanowania pozostałych działań.
•Wykonanie zadania w pierwszym przypadku jest sekwencją czynności (działań)
wspomaganych technologią informacyjną, prowadzących do znalezienie rematu tekstu, a
w drugim, jest sekwencją czynności prowadząca do wyznaczenie i wyuczenie się nowych
działań.
Wprowadzenie zadania
Dowolne zadanie informatyczne, które ma prowadzić do uzyskania oraz
doskonalenia pewnych kwalifikacji poŜądanych na rynku usług moŜna
wprowadzić jako zadanie słuŜące zaspokojeniu własnych potrzeb lub potrzeb
wyróŜnionych podmiotów (istniejących aktualnie lub potencjalnie, a nawet
fikcyjnych): członków rodziny, koleŜanek, kolegów, klientów firm, jednostek
organizacyjnych szkoły, instytucji, organizacji społecznych, czy lokalnych
społeczności.
W tym celu, najpierw, typowe zadania informatyczne, wykonywane w procesie
projektowania, dostosowuje się do zidentyfikowanych potrzeb wyróŜnionych
podmiotów, a w etapie podsumowującym realizację danego tematu, bloku, czy
modułu programu nauczania pozwala się uczniom samodzielnie sformułować
zadania, odpowiadające zidentyfikowanej przez nich potrzebie.
Wprowadzenie zadania
Informatyczna reprezentacja potrzeby zmiany niepoŜądanego stanu S1 na stan
poŜądany S2 (niekiedy jeden z wielu), jako zadania informatycznego, sprowadza
się do określenia:
•parametrów zadania:
•stałych, reprezentujących stan S1,
•zmiennych, reprezentujących stan S2,
•charakterystyk technologii informacyjnej, opisywanych przez termy lub
formuły wiąŜące stałe ze zmiennymi, reprezentujące własności funkcjonalne i
jakościowe charakteryzujące poŜądany stan S2,
•dopuszczalnych zbiorów wartości parametrów, wynikających np. z praw
fizycznych, podstawowych wymagań i ograniczeń stawianych przez podmiot
posiadający daną potrzebę, wymagań normalizacyjnych, itp.
3. systemu oceny, zawierającego kryteria cząstkowe oceny wykonania zadania.
Przygotowanie do wykonania
zadania
Jak przygotować treść zadania przygotowującego model cyfrowy do jego
wykonania?
KaŜde zadanie informatyczne wymaga poznania i skorzystania ze stosownego
algorytmu rozumianego jako ciąg procedur tworzenia lub wykorzystywania
środków informatycznych podczas wykonywania danego zadania. W tym celu
potrzebne jest odpowiednie przygotowanie treści nauczania oraz treści zadania
do jego wykonania. Takie przygotowanie do wykonania zadania, będące
projektem wykonania zadania, nazywamy specyfikacją zadania.
Specyfikacja zadania informatycznego musi się zasadniczo róŜnić od specyfikacji
zadania matematycznego. O ile specyfikacja zadania matematycznego określa
dane i wynik oraz wyróŜnia warunki jakie spełniają dane i wynik, a więc jest
jedynie specyfikacja problemu matematycznego, o tyle przygotowanie treści
zdania informatycznego wymaga takŜe określenia środowiska informatycznego
w ramach którego wykonywane będzie zadanie.
Specyfikacja zadania
informatycznego
Specyfikacja potrzeby - określenie stanu niepoŜądanego i
poŜądanego, wyróŜnienie parametrów zadania: stałych,
zmiennych, charakterystyk technologii informacyjnej.
Specyfikacja algorytmu - wyróŜnienie danych i wyników,
faktów i ustaleń
Specyfikacja problemu - etap przygotowawczy do
sformułowania problemu, wymagający ustalenia warunków jakie
spełniają dane i wyniki, lub fakty i ustalenia.
Specyfikacja zadania
informatycznego
Specyfikacja środka informatycznego - określenie:
•algorytmu,
•jego kompilacji przez procesor,
•procesora,
•monitorowania wyników działania procesora,
•monitora (środka monitorującego),
•implementacji (oczekiwanej realizacji algorytmu),
a następnie sprawdzenie zgodności kompilacji i monitorowania z
implementacją.
Środek informatyczny
kompilacja
ALGORYTM
monitorowanie
PROCESOR
implementacja
MONITOR
Specyfikacja zadania
informatycznego
Specyfikacja reprezentacji zadania:
•wybór oraz opisanie, czy zobrazowanie procedur realizowanych przy wykonywaniu
zadania – jest to przygotowanie do reprezentacji ikonicznej zadania,
•określenie problemu informatycznego, polegającego na tym, Ŝe reprezentacja
ikoniczna jest niewystarczająca do wykonania danego zadania (lub danego zadania
cząstkowego),
•wybór, w celu rozwiązania problemu informatycznego, odpowiedniej metody
programowania (strukturalnego, logicznego, obiektowego, wizualnego,
komponentowego), rozumianego jako informatyczna realizacja charakterystyk
technologii informacyjnej słuŜących wykonaniu zadania – jest to przygotowanie do
reprezentacji symbolicznej zadania,
•określenie reguł wiąŜących warunki spełniane przez stałe i zmienne zadania z
operacjami lub relacjami, co odpowiada decyzjom podejmowanym przy wykonywaniu
zadania,
•zaprojektowania wykonania zadania przy uŜyciu odpowiedniego środka
informatycznego z uwzględnieniem powyŜszych punktów (opracowanie tabeli
decyzyjnej, symulacja, zaprojektowanie interfejsu) – jest to przygotowanie do
reprezentacji enaktywnej,
sprawdzenie czy sformułowanie problemu informatycznego i reguły są zgodne z
określeniem pojęć wykorzystywanych podczas wykonania danego zadania.
Reprezentacja obiektu
problemy
IKONICZNA
reguły
SYMBOLICZNA
pojęcia
ENAKTYWNA
Specyfikacja zadania
informatycznego
Specyfikacja systemu ekspertowego zadania - określenie głównego celu
projektowania poprzez współtworzenie i wykorzystywanie dla danego zadania i zadań
cząstkowych:
•informatycznej bazy wiedzy wiąŜącej jednostki wiedzy w schematy, wzory, wzorce,
analogie i inne struktury wiedzy, zgodnie z charakterystykami technologii informacyjnej
wykorzystywanej podczas wykonywania zadania,
•reprezentacji wiedzy, naleŜącej do bazy wiedzy, zgodnie ze specyfikacją reprezentacji
zadania,
•sieci semantycznej, wiąŜącej w ramach reprezentacji wiedzy, za pomocą reguł, pojęcia
stosowane podczas rozwiązywania problemu informatycznego, zgodnie z bazą wiedzy
•operacji, tworzących, na podstawie sieci semantycznej, sieć operacji wykonywanych w
ramach stosowanej dla celów realizacji danego zadania technologii informacyjnej,
•ramy zadania, wydzielającej w sieci operacji drogi prowadzące do wyników i ustaleń,
•realizacji zadania, wybierającej w ramie zadania najlepsze drogi wykonania zadania.
System ekspertowy projektowania
reprezentacje
BAZA
WIEDZY
operacje
SIEĆ
SEMANTYCZNA
realizacje
RAMA