Моделирование в табличном процессоре excel

Модель данных позволяет интегрировать данные из нескольких таблиц, эффективно создавая реляционный источник данных в книге Excel. В Excel модели данных используются прозрачно, предоставляя табличные данные, используемые в сводных таблицах и сводных диаграммах. Модель данных визуализируются как коллекция таблиц в списке полей, и в большинстве раз вы даже не узнаете, что она существует.

Прежде чем приступить к работе с моделью данных, необходимо получить некоторые данные. Для этого мы будем использовать интерфейс Get & Transform (Power Query), поэтому вам может потребоваться выполнить шаг назад и посмотреть видео, или следуйте нашему руководству по обучению по get & Transform и Power Pivot.


Где есть Power Pivot?

  • Excel 2016 & Excel для Microsoft 365 — Power Pivot включен в ленту.

  • Excel 2013 — Power Pivot входит в Office профессиональный плюс Excel 2013, но не включен по умолчанию. Дополнительные сведения о запуске надстройки Power Pivot для Excel 2013.

  • Excel 2010 — скачайте надстройку Power Pivot, а затем установите надстройку Power Pivot.


Где находится get & Transform (Power Query)?

  • Excel 2016 & Excel для Microsoft 365 . Get & Transform (Power Query) интегрировано с Excel на вкладке «Данные«.

  • Excel 2013 — Power Query — это надстройка, которая входит в Excel, но ее необходимо активировать. Перейдите к разделу «Параметры >» > надстроек, а затем в раскрывающемся списке «Управление» в нижней части панели выберите com-надстройки > Go. Проверьте microsoft Power Query Excel, а затем ОК, чтобы активировать его. На Power Query будет добавлена вкладка Power Query.

  • Excel 2010 — скачивание и установка Power Query надстройки.. После активации на ленту Power Query вкладки.

Начало работы

Сначала необходимо получить некоторые данные.

  1. В Excel 2016 и Excel для Microsoft 365 используйте data >Get & Transform Data > Get Data > Get Data to import data from any number of external data sources, such as a text file, Excel workbook, website, Microsoft Access, SQL Server, or another relational database that contains multiple related tables.

    В Excel 2013 и 2010 перейдите к Power Query >получения внешних данных и выберите источник данных.

  2. Excel предложит выбрать таблицу. Если вы хотите получить несколько таблиц из одного источника данных, установите флажок «Включить выбор нескольких таблиц «. При выборе нескольких таблиц Excel автоматически создает модель данных.

    Примечание: В этих примерах мы используем книгу Excel с вымышленными сведениями о классах и оценках учащихся. Вы можете скачать пример книги модели данных учащихся и следовать инструкциям. Вы также можете скачать версию с готовой моделью данных..

    Получение & преобразования (Power Query) Навигатор

  3. Выберите одну или несколько таблиц и нажмите кнопку «Загрузить «.

    Если необходимо изменить исходные данные, можно выбрать параметр «Изменить «. Дополнительные сведения см. в статье «Общие сведения Редактор запросов (Power Query)».

Теперь у вас есть модель данных, которая содержит все импортированные таблицы, и они будут отображаться в списке полей сводной таблицы.

Примечания: 

  • Модели создаются неявно, когда вы импортируете в Excel несколько таблиц одновременно.

  • Модели создаются явно, если вы импортируете данные с помощью надстройки Power Pivot. В надстройке модель представлена в макете с вкладками, аналогичном Excel, где каждая вкладка содержит табличные данные. Дополнительные сведения об импорте данных с помощью надстройки Power Pivotсм. в статье «Получение данных с помощью SQL Server данных».

  • Модель может содержать одну таблицу. Чтобы создать модель на основе только одной таблицы, выберите таблицу и нажмите кнопку Добавить в модель данных в Power Pivot. Это может понадобиться в том случае, если вы хотите использовать функции Power Pivot, например отфильтрованные наборы данных, вычисляемые столбцы, вычисляемые поля, ключевые показатели эффективности и иерархии.

  • Связи между таблицами могут создаваться автоматически при импорте связанных таблиц, у которых есть связи по первичному и внешнему ключу. Excel обычно может использовать импортированные данные о связях в качестве основы для связей между таблицами в модели данных.

  • Советы по сокращению размера модели данных см. в статье «Создание модели данных, оптимизированной для памяти, с помощью Excel и Power Pivot».

  • Дополнительные сведения см. в руководстве по импорту данных в Excel и созданию модели данных.

Создание связей между таблицами

Следующим шагом является создание связей между таблицами, чтобы вы могли извлекать данные из любой из них. Каждая таблица должна иметь первичный ключ или уникальный идентификатор поля, например идентификатор учащегося или номер класса. Самый простой способ — перетащить эти поля, чтобы подключить их в представлении схемы Power Pivot.

  1. Перейдите в power Pivot > Manage.

  2. На вкладке « Главная» выберите » Представление схемы».

  3. Будут отображены все импортированные таблицы, и может потребоваться некоторое время, чтобы изменить их размер в зависимости от количества полей в каждой из них.

  4. Затем перетащите поле первичного ключа из одной таблицы в следующую. В следующем примере показано представление схемы таблиц учащихся.

    Power Query представления схемы связей модели данных

    Мы создали следующие ссылки:

    • tbl_Students | Идентификатор учащегося > tbl_Grades | Идентификатор учащегося

      Другими словами, перетащите поле «Идентификатор учащегося» из таблицы «Учащиеся» в поле «Идентификатор учащегося» в таблице «Оценки».

    • tbl_Semesters | Идентификаторы > tbl_Grades | Семестр

    • tbl_Classes | Номер класса > tbl_Grades | Номер класса

    Примечания: 

    • Имена полей не обязательно должны совпадать для создания связи, но они должны быть одинаковыми типами данных.

    • Соединители в представлении схемы имеют «1» с одной стороны, а «*» — с другой. Это означает, что между таблицами существует связь «один ко многим», которая определяет, как данные используются в сводных таблицах. См. дополнительные сведения о связях между таблицами в модели данных.

    • Соединители указывают только на наличие связи между таблицами. На самом деле они не показывают, какие поля связаны друг с другом. Чтобы просмотреть ссылки, перейдите в раздел Power Pivot > Manage > Design > Relationships > Управление связями. В Excel можно перейти к разделу «>данных».

Создание сводной таблицы или сводной диаграммы с помощью модели данных

Книга Excel может содержать только одну модель данных, но эта модель может содержать несколько таблиц, которые можно многократно использовать в книге. Вы можете добавить дополнительные таблицы в существующую модель данных в любое время.

  1. В Power Pivotперейдите к разделу » Управление».

  2. На вкладке « Главная» выберите сводную таблицу.

  3. Выберите место размещения сводной таблицы: новый лист или текущее расположение.

  4. Нажмите кнопку «ОК», и Excel добавит пустую сводную таблицу с областью списка полей справа.

    Список полей сводной таблицы Power Pivot

Затем создайте сводную таблицу или сводную диаграмму. Если вы уже создали связи между таблицами, можно использовать любое из их полей в сводной таблице. Мы уже создали связи в образце книги модели данных учащихся.

Добавление имеющихся несвязанных данных в модель данных

Предположим, вы импортировали или скопировали много данных, которые вы хотите использовать в модели, но не добавили их в модель данных. Принудительно отправить новые данные в модель очень просто.

  1. Начните с выбора любой ячейки в данных, которые необходимо добавить в модель. Это может быть любой диапазон данных, но лучше всего использовать данные, отформатированные в виде таблицы Excel .

  2. Добавьте данные одним из следующих способов.

  3. Щелкните Power Pivot > Добавить в модель данных.

  4. Выберите Вставка > Сводная таблица и установите флажок Добавить эти данные в модель данных в диалоговом окне «Создание сводной таблицы».

Диапазон или таблица будут добавлены в модель как связанная таблица. Дополнительные сведения о работе со связанными таблицами в модели см. в статье Добавление данных с помощью связанных таблиц Excel в Power Pivot.

Добавление данных в таблицу Power Pivot данных

В Power Pivot невозможно добавить строку в таблицу, введя текст непосредственно в новой строке, как это можно сделать на листе Excel. Но можно добавить строки , скопируйте и вставьте или обновите исходные данные и обновите модель Power Pivot.

Дополнительные сведения

Вы всегда можете задать вопрос специалисту Excel Tech Community или попросить помощи в сообществе Answers community.

См. также

Ознакомьтесь & по преобразованию и обучению Power Pivot

Общие сведения о редакторе запросов (Power Query)

Создание модели данных, оптимизированной для памяти, с помощью Excel и Power Pivot

Руководство. Импорт данных в Excel и создание модели данных

Определение источников данных, используемых в модели данных книги

Связи между таблицами в модели данных

Тип урока: Урок – исследование возможностей табличного процессора.

Вид урока: Коммуникативно-исследовательский.

Ведущий метод: беседа.

Комплексная цель урока:

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ.

  1. Использование полученных знаний и умение применить полученные знания при изучении табличного процессора.

ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ.

  1. Воспитать умение слушать, дискутировать, излагать свои мысли, помогать друг другу.

РАЗВИВАЮЩАЯ.

  1. Развитие навыков ассоциативного и логического мышления, зрительной памяти и внимания.

  2. Формирование навыков восприятия и осмысливания информации и соответствующей адекватной реакции на нее.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ.

  1. Определение уровня восприятия, усвоения новых знаний и умение применить их на практике.

Предварительная подготовка учащихся:

Ученики должны знать и уметь пользоваться табличным процессором EXCEL.

Технические средства обучения:

— компьютеры

— видеопректор.

СТРУКТУРА УРОКА

  • Организационный момент…………………………………………………………3 мин.

  • Повторение пройденного материала………………………………………….6 мин.

  • Выполнение практических заданий………………………………………..22 мин.

  • Домашнее задание…………………………………………………………………….2 мин.

  • Релакс………………………………………………………………………………………3 мин.

  • Подведение итогов урока………………………………………………………….4 мин.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Повторение пройденного материала в 8 классе

    Для начала вам вспомнить то что мы проходили с вами в прошлом учебном году. Повторить интерфейс табличного процессора.

Ваша работа состоит из трех заданий. Нам необходимо вспомнить все способы запуска программы, интерфейс и способы завершения работы с табличным процессором.

(На экране интерфейс программы, ученики вспоминают и заносят в папки исследователя соответствующие данные).

Какие данные можно заносить в ячейки?

Как узнать адрес ячейки? С чего необходимо начать запись формулы?

III. Выполнение практических заданий

Задача №1. Представьте себе, что на Земле останется только один источник пресной воды- озеро Байкал. На сколько лет озеро Байкал обеспечит население всего мира водой?

Разработка модели.

Для построения математической модели определим исходные данные. Обозначим:

V – объем озера Байкал – 23000 км3;

N – население Земли – 6 млрд. человек;

р – потребление воды в среднем на 1 человека в день – 300 л.

Т.к. 1 л = 1 дм3 воды, необходимо выполнить перевод V воды озера из км3 в дм3,

V (км3)= V* 1093) = V * 1012 (дм3)

Результат — количество лет, за которое население Земли использует воды озера Байкала,

— обозначим g.

Итак, g = (V* 1000000000000)/( N*р*365).

Так выглядит электронная таблица.

А

B

1

Задача об использовании вод Байкала

2

Исходные данные:

3

V (км3)

4

N (чел.)

5

Р(л)

6

g год

=(ВЗ*1000000000000)/(В4*В5*365)

7

Компьютерный эксперимент.

Выполнение задания на компьютере в Microsoft Office Excel.

Дополнительные вопросы:

2. Сколько лет можно будет пользоваться водами Байкала, если потребление воды увеличится до 400 л на человека?

3.Сколько лет можно будет пользоваться водами Байкала, если население Земли уменьшится до 5,7 млрд. человек?

Задача№2. Сколько стоят билеты на самолет в разные страны в долларах?

Стоимость авиабилетов на самолёты

Курс $

30,23

Цена в р.

Цена в $

Анталия

7735

Стамбул(Турция)

6000

Варна(Болгария)

8600

Прага(Чехия)

10678

Франкфурт(Германия)

5000

Выбор за вами. К примеру, я хочу сейчас перенестись на берег Белого моря…в Турцию, но знаете, говорят там сильно развита преступность и нам надо быть готовым к тому, чтобы быть бдительным, а в случае чего самому смочь раскрыть преступление, и в этом нам тоже поможет Электронные таблицы Эксель. (именно этой программой пользуется криминалисты-эксперты).

Задача №3.

   

На месте совершения преступления вы обнаружели след от обуви. Есть пара свидетелей, которые утверждают, что это был молодой человек — лет 26-28, не больше… наша задача собрать как можно больше информации о человеке, совершившем преступление.

Примечание: По следу (отпечатку обуви) можно узнать: рост человека; определить длину шага; создать модель человека. Если известен примерный возраст, то рассчитать идеальную массу.

Рост = (( длина ступни — 15)*100)/15,8

Длина шага = длина ступни * 3

Ширина ступни = Рост / 18

Длина пятки = Рост / 27

Голова = Рост / 8

Идеальная масса = ((Рост * 3) / 10 — 450 + Возраст) * 0,25 + 45

Я вам сейчас раздам образцы следов преступников, а вы попробуйте определить их основные параметры и помочь следствию.

Подведение итогов.

Сегодня мы еще раз убедились в многофункциональности и необходимости такой непростой, на первый взгляд программы M.Exsel. Спасибо вам за урок, надеюсь что полученные знания вы будете применять и дальше в своих профессиях.

Урок по информатике 10 класс

на тему: «Компьютерное моделирование в среде табличного процессора Excel»

Разработал учитель информатики: Фаизов Денис Раилевич

Цель урока:

  • Отработать навыки моделирования и исследования компьютерных моделей в среде MS Excel.

Задачи урока:

Образовательные:

  • Закрепление знания общих принципов работы табличного процессора MS EXCEL и умения составить таблицу для моделирования конкретной задачи.

  • Оформление результатов задач в диаграммах и анализ полученных диаграмм.

Развивающие:

  • Развитие навыков индивидуальной практической работы.

  • Развитие исследовательских навыков учащихся.

  • Развитие предметных компетентностей.

  • Развитие аналитических способностей, мышления.

Воспитательные:

  • Развитие познавательного интереса, воспитание информационной культуры.

  • Воспитание внимательности, стремления довести дело до намеченного результата.

Тип урока: практическая работа.

Форма проведения урока: беседа, самостоятельная практическая работа, анализ полученных данных.

Программное и техническое обеспечение урока:

  • компьютерный класс;

  • Microsoft Office.

Этапы урока

(урок 45 минут):

  1. Организационный момент, постановка цели урока (2 минуты)

  2. Актуализация опорных знаний (4 минут)

  3. Создание мотивационной ситуации (8 минут)

  4. Практическая работа (проект) (20 минут)

  5. Постановка домашнего задания (2 минуты)

  6. Подведение итогов, выставление оценок (9 минут)

II. Актуализация опорных знаний.

Вопросы для фронтального опроса:

  1. Перечислите основные этапы моделирования (Ответ: 1. описательная информационная модель, 2. формализованная модель, 3. компьютерная модель, 4. компьютерный эксперимент, 5. анализ полученных результатов и их корректировка).

  2. Какое ПО используется при построении и исследовании моделей? (Ответ: возможно использовать ЭТ Excel)

  3. Перечислите правила написания формул в электронных таблицах Excel. (Ответ: адреса ячеек в формулах записываются на английском языке, запись формулы начинается со знака «=», проставляются все знаки арифметических операций и необходимые скобки, есть возможность использовать встроенные функции, для фиксации адреса ячейки используется знак «$»)

  4. Вспомните, что означают относительные и абсолютные ссылки в Excel? (Ответ: Относительные ссылки — при перемещении или копировании формулы из активной ячейки относительные ссылки автоматически изменяются в зависимости от положения ячейки, в которую скопирована формула. Абсолютные ссылки в формулах используются для указания фиксированного адреса ячейки. При перемещении или копировании формулы абсолютные ссылки не изменяются).

III. Создание мотивационной ситуации.

Существует легенда о том, что в Древнем Китае монахи день за днем вели наблюдение за человеком, записывая параметры его физической активности, умственных способностей и эмоционального состояния. В результате многолетних исследований они пришли к выводу, что эти три функции являются периодическими: с периодами для физической активности 23 дня, эмоциональной — 28 дней и интеллектуальной — 33 дня. Характерная особенность данной гипотезы заключается в том, что функции состояния человека в момент рождения равны нулю, затем начинают возрастать, и каждая за свой период принимает одно максимальное положительное и одно минимальное отрицательное значение.

Проанализировав эту информацию, можно сделать вывод, что биологические ритмы могут быть описаны функциями sin(2π(t-t0)/Tr), где t — время (настоящая дата), Tr — периоды, r — номер периода. Началом всех трех кривых является день рождения t0.

Возможная интерпретация этого закона следующая: в первой половине каждого периода значение синуса положительное — это дни рабочего приподнятого настроения; в дни второй половины периода, когда значение синуса отрицательное, человек находится в пассивном состоянии. В каждом периоде имеется четыре критических дня: два раза синусоида находится в нулевой точке и по одному разу достигает максимума и минимума. Психологи-интерпретаторы говорят, что в такие дни состояние психики человека неустойчиво, легко ранимо.

Зная, как изменяются биоритмы, можно предположить состояние человека, его интеллектуальную, физическую или эмоциональную активность. Предлагаю заняться таким прогнозированием.

IV. Практическая работа (проект).

Построение информационной и математической модели учащиеся выполняют в тетради, с участием учителя.

  1. Определите цель данного моделирования и запишите ее.

Цель моделирования: составить модель биоритмов для конкретного человека.

  1. Какие данные необходимы для составления прогноза?

Необходимо знать дату рождения человека.

  1. Построение информационной модели (в тетради):

Объект

Параметры

Действия

Неуправляемые (константы)

Управляемые

Человек

Период физического цикла: 23 дня

Период эмоционального цикла: 28 дней

Период интеллектуального цикла: 33 дня

Дата рождения

День отсчета

Длительность прогноза

Расчет и анализ биоритмов

  1. На основе информационной модели, запишем математическую модель (вместо разности

t-t0, возьмем переменную х, которая будет соответствовать возрасту человека в днях (разность между текущей датой и датой рождения):

Физический цикл =sin(2πx/23)

Эмоциональный цикл =sin(2πx/23)

Интеллектуальный цикл =sin(2πx/23).

Компьютерную модель, проведение компьютерного эксперимента и анализ графиков выполняют самостоятельно при помощи компьютера в электронных таблицах Excel. Для этого заполняем следующую расчетную таблицу по описанному ниже алгоритму:

  1. Заполните расчетную таблицу:

  • Ввести фамилии (свою и второго ученика) в ячейки B3 и С3;

  • В ячейки В4 и С4 ввести дату рождения (например, 05.04.1992);

  • Для даты отсчёта выбрать текущую дату;

  • Длительность прогноза определите сами (любое кол-во дней);

  • В ячейке A9 будет записана формула =В5, т.к. порядковые дни являются датами.

  • В ячейку А10 запишите формулу =А9+1. И скопируйте с помощью маркера автозаполнения ячейки на необходимое количество дней.

  • Количество прожитых дней – это разность между датой рождения и текущей датой. Значит в В9 будет формула =А9-$В$4 (С9 = А9-$С$4).

  • Расчетная формула для ячейки D9 будет следующей: =SIN(2*ПИ()*B9/33

(E9 = SIN(2*ПИ()*C9/33)).

  • Формулы для расчёта биоритмов различаются только значением периода. Поэтому формула записывается один раз для расчета интеллектуального биоритма, а в остальные ячейки (F9 и I9) копируется, проверяются ссылки и изменяется значение периода. С помощью маркера заполнения формулы копируются для всего периода прогноза.

Получается такая готовая таблица (в режиме отображения формул):

И в режиме отображения значений:

  1. Проведение компьютерного эксперимента:

  • Постройте диаграммы, содержащие графики трёх биоритмов конкретного ученика (выделяя столбцы Порядковый день и любой биоритм). Примечание. Чтобы выделить несмежные диапазоны ячеек, используйте клавишу Ctrl.

  • Постройте сравнительную диаграмму конкретного ученика, содержащую все три биоритма.

  • * Дополните компьютерную модель столбцами для расчётов средних значений биоритмов и постройте соответствующую диаграмму.

  1. Анализ графиков:

Сделайте прогноз на ближайшую неделю. Физическое состояние / Эмоциональный настрой / Интеллектуальные способности (умственные процессы): хорошее (плохое), высокий (низкий), на подъеме (на убывании).

V.Постановка домашнего задания.

Повторить определения в тетради.

VI.Подведение итогов, выставление оценок.

Учитель вместе с учащимися делают выводы по уроку.

Список источников:

  1. Информатика 9 класс. Поурочные планы по учебнику Н.Д.Угриновича. Автор-составитель Л.В.Рябинина. – Волгоград: Учитель, 2007.

  2. Учебник «Информатика. 10 класс. Базовый курс» автор Н.Д.Угринович. Москва. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.

  3. Сайт rusedu.ru

  4. Учебник «Информатика. 9 класс. Базовый курс» автор Н.Д.Угринович. Москва. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004.

  5. Учебник «Информатика. 8 класс. Базовый курс» автор Н.Д.Угринович. Москва. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ

Тема занятия:  Моделирование и формализация.
Моделирование в среде табличного процессора
MS Excel.

Цель выполнения задания:  научиться моделировать в
среде табличного редактора .

Необходимо знать: основные приёмы работы  с
моделями в табличном редакторе.

Необходимо уметь: совершать
стандартные действия с моделями в табличном редакторе.

Оборудование (приборы,
материалы, дидактическое обеспечение)
Инструкционные карты, мультимедийные презентации,
персональные компьютеры.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ
ПОЛОЖЕНИЯ

Материальные модели иначе можно назвать
предметными, физическими. Они воспроизводят геометрические и физические
свойства оригинала и всегда имеют реальное воплощение.

— Попробуйте сами сформулировать
понятие Информационная модель.

Информационная модель – совокупность информации,
характеризующая свойства и состояние объекта, процесса, явления, а также
взаимосвязь с внешним миром.

— Что можете отнести к вербальным
моделям?

Итак, запишите определение: вербальная
модель
– информационная модель в мысленной или разговорной форме.

Знаковая модель – информационная модель,
выраженная специальными знаками, т. е. средствами любого формального языка.

— Как, по вашему мнению,
формулируется понятие компьютерной модели?

Компьютерная модель – модель, реализованная
средствами программной среды.

Формализация — это замена реального
объекта или процесса его формальным описанием, т.е. его информационной моделью.

 Построив информационную модель,
человек использует ее вместо объекта-оригинала для изучения свойств этого
объекта, прогнозирования его поведения и пр.

Формализация — это процесс выделения и
перевода внутренней структуры объекта в определенную информационную структуру —
форму.

 Моделирование любой системы
невозможно без предварительной формализации. По сути, формализация — это первый
и очень важный этап процесса моделирования.

ХОД
ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Задание № 1. Создать процесс  моделирования —
представить в виде последовательности нескольких этапов
по образцу:

объект —> модель —> изучение
модели —> знания об объекте.

Задание № 2. Создать компьютерная модель – модель,
реализованная средствами программной среды
по образцу:

 

Задание № 3. Создать информационную
модель  по образцу:

?Контрольные вопросы:

1.          
Материальные
модели это?

2.          
Информационная
модель это?

3.          
Знаковая
модель это?

4.          
Компьютерная
модель?

5.          
Формализация
это?

Литература:

1.       
Задачник
практикум Информатика и ИКТ под. Редакцией И. Семакина, Е. Хеннера, Москва,
2010

2.       
Ефимова
О.В., Моисеева М.В., Ю.А. Шафрин Практикум по компьютерной технологии. Примеры
и упражнения. Пособие по курсу «Информатика и вычислительная техника» — Москва:
ABF,2007

3.       
Горячев
А., Шафрин Ю. Практикум по информационным технологиям. М.: Лаборатория базовых
знаний, 2011

4.       
Семакин
И.Г., Шеина Т.Ю. Преподавание курса информатики в средней школе. М.:
Лаборатория базовых знаний, 2002

Министерство образования и науки РБ

Государственное автономное образовательное учреждение

 среднего профессионального образования

 «Техникум строительства и городского хозяйства»

Тема исследовательской работы:

Использование табличного процессора MS Excel и математического моделирования для решения профессиональных задач специалистами сервиса домашнего и коммунального хозяйства

Автор: Рябухина Анна,

студентка гр.СДиКХ-14

Руководители: Амшеева М.Р.,

преподаватель математики

Петрова Л.Ф.,

преподаватель информатики и ИКТ

Улан-Удэ, 2015

Содержание

  1. Введение
  2. Моделирование и его основные этапы
  3. Математическое моделирование
  4. Компьютерное моделирование в табличном процессоре Excel
  5. Заключение
  6. Литература

Введение

На современном этапе экономического, политического и социального развития Российской Федерации, стране все больше требуются высококвалифицированные специалисты, которые смогут решать стоящие перед ними профессиональные задачи на достаточно высоком уровне, применяя при этом достижения мировой науки и технического прогресса.

Уровень профессионализма   будущих специалистов   определяется не только совокупностью профессиональных знаний, умений применять стандартные и типовые методы и способы выполнения профессиональных задач,   но и способностью организовывать собственную деятельность, выбирая при этом  наиболее рациональные методы и способы решения профессиональных задач с использованием  информационно-коммуникационных технологий.

Применение ИКТ и математических знаний в профессиональной деятельности позволит будущему специалисту в области домашнего и коммунального хозяйства решать профессиональные задачи на более высоком уровне.

Одной из профессиональной задач, стоящих перед специалистами ЖКХ,  является планирование, организация и обеспечение контроля объемов, качества и сроков выполнения  ремонтных работ домовладений и жилищного фонда.

Специалист сервиса домашнего и коммунального хозяйства должен уметь составить  смету расходов по текущему и капитальному ремонту домовладений и жилищного фонда.

 Но если будущий специалист научится использовать табличный  процессор MS Excel и математическое моделирование,  то он сможет оптимизировать  выполнение  своих профессиональных задач.

Цель работы: разработка компьютерной модели, позволяющей рассчитывать  расход материала  в зависимости от размеров помещения и стоимость   материалов на данный момент времени.

Задачи исследования:

  1. составить модель расчета площади ремонтируемой поверхности, применяя знания из геометрии;
  2. отобрать необходимые  расчетные данные для организации ремонта в комнате, квартире;
  3. составить    математическую модель расчетов количества и стоимости  материалов для ремонта;  
  4.  изучить  методы моделирования в программе Ехсеl;
  5. составить модель расчетов в программе Ехсеl.

Объект исследования: математическое моделирование в среде Excel.

Предмет исследования: разработка компьютерной модели, позволяющей решать производственные задачи.

Ожидаемые результаты:

  • обрабатывать, анализировать, обобщать полученную информацию,
  • производить необходимые расчеты,
  • планировать и решать профессиональные задачи,
  • применять  математическое моделирование для решения ситуационных задач

Методы исследования:

Эмпирического уровня

  1. опрос работников ЖКХ

Теоретического уровня

  1. изучение и анализ литературы по  геометрии  и информатике;
  2. абстрагирование и формализация условия  профессиональной задачи

Экспериментально-теоретического уровня

  1. моделирование  профессиональной задачи

План работы над темой исследования

  1. Изучить и проанализировать литературу по теме исследования
  2. Провести опрос работников ЖКХ
  3. Проанализировать результаты опроса и сделать выводы
  4. Изучить математические методы решения профессиональной задачи
  5. Изучить методы математического моделирования
  6. Составить математическую модель задачи
  7. Изучить методы моделирования в программе Exсel
  8. Составить компьютерную модель профессиональной задачи
  9. Оформить  исследовательскую работу на компьютере
  10. Оформить результаты работы в Power Point
  11. Подготовиться к защите исследовательской работы.

Моделирование и его основные этапы

Microsoft Excel — одна из самых загадочных и интересных программ в пакете MS Office. Интересна она многочисленными средствами автоматизации работы, оформления документов и богатыми вычислительными возможностями. Загадочность ее состоит в том, что большинство пользователей применяют лишь малую толику того, что может дать им Excel. Это тем более удивительно, что спектр возможностей программы практически безграничен: от создания простых таблиц, построения диаграмм и графиков до решения сложных вычислительных задач и моделирования различных процессов.

С середины XX века в самых различных областях человеческой деятельности стали широко применять математические методы и ЭВМ. Возникли такие новые дисциплины, как «математическая экономика», «математическая химия», «математическая лингвистика» и т.д., изучающие математические модели соответствующих объектов и явлений, а также методы исследования этих моделей.

Под моделью (от лат. modulus — мера, образец, норма) понимают такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе познания (изучения) замещает объект — оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования типичные черты. Процесс построения и использования модели, называется моделированием.

Основные этапы моделирования

Процесс разработки моделей и их исследование на компьютере можно разделить на несколько основных этапов.

На первом этапе исследования объекта или процесса обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования, параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.

На втором этапе создается формализованная модель, т.е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. В такой модели с помощью формул, уравнений, неравенств и т.д. фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств.

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, т.е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

       построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;

       построение компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т.д.).

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.

Если компьютерная модель исследуется в приложении, например, в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т.д.

Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов, можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности.

Постановка задачи

План создания модели

Построение математической модели

Создание модели

Компьютерная реализация модели

Проверка адекватности модели

Решение задачи  и интерпретация результата

Проведение вычислительного эксперимента и интерпретация результата

Схема. Основные этапы моделирования

Был проведен опрос среди работников ЖКХ.  В  опросе участвовали 10 человек, им были предложены следующие вопросы:

  1.  Для выполнения  ремонтных работ домовладений и жилищного фонда вы приглашаете к сотрудничеству фирмы  или обходитесь своими силами?
  2. Смету расходов составляете с  использованием компьютерных программ или  нет?
  3. Использование компьютерной программы, позволяющей рассчитывать количество и стоимость необходимых материалов облегчило бы вашу работу?
  4. Можете ли вы самостоятельно разработать программу для подсчета материалов и их стоимости для организации ремонта любой площади?

Результаты опроса:

 Вопрос № 1:

Вопрос № 2:

Вопрос № 3:

Вопрос № 4:

Вывод:

  1. Использование компьютерной программы, позволяющей рассчитывать количество и стоимость необходимых материалов несомненно облегчило бы работу специалистов ЖКХ.
  2. Готовой программы (калькулятора) для подсчета материалов,  их стоимости для проведения  ремонта нет, а сами они затрудняются составить такую программу.
  3.  Необходимо создать такую компьютерную модель, которая позволит автоматизировать расчеты и меняя значения исходных данных, можно  будет проследить за изменением получаемых результатов и из множества вариантов решения задачи выбрать наиболее подходящий.

Математическое моделирование

Для того чтобы составить формализованную модель расчета площади ремонтируемой поверхности:

1) представим  комнату  в виде прямоугольного параллелепипеда, который является ее геометрической  моделью;

2) для того чтобы рассчитать площадь стен и потолка комнаты, используем формулу нахождения площади боковой поверхности и площади основания прямоугольного параллелепипеда: S = Pосн Н + Sосн = (2а + 2b)Н + аb, где Pосн – периметр основания (комнаты), Н – высота параллелепипеда (высота комнаты)

S =  2а Н+ 2bН + аb

 где а – длина основания (комнаты), b – ширина основания (комнаты);

3) из формулы исключим площадь площадь окон и дверей:

S = 2а Н+ 2bН + аb – n Sок – Sдв = 2а Н+ 2bН + аb – n сd – к r,

S = 2а Н+ 2bН + аb – n сd – к r

где n – количество окон, с,d – размеры окна, к, r – размеры двери

Виды ремонта:

1) шпатлевка потолка и стен;

2) покраска потолка и стен;

3) покрытие пола ламинатом.

Необходимые расчетные данные:

  • Расход шпатлевки на 1 м2   — 1,2 кг
  • Расход водоэмульсионной краски на 1 м2 – 0,2 кг

Составим математическую модель расчетов количества и стоимости  материалов для шпатлевания:

(2а Н+ 2bН + аb – n ×сd – к r)×1,2×m, где m – стоимость 1 кг шпатлевки 

   Математическую модель расчетов количества и стоимости  материалов для окрашивания водоэмульсионной краской:

(2а Н+ 2bН + аb – n×сd – к ×r)×0,2×t, где  t – стоимость 1 кг в/э краски

Математическую модель расчетов количества и стоимости  материалов  для покрытия ламинатом:

аbр, где р – стоимость 1 м2 ламината

Математическую модель расчетов количества и стоимости  материалов  для ремонта комнаты:

(2а Н+ 2bН + аb – n ×сd – к ×r)×1,2 ×m + (2а Н+ 2bН + аb – n×сd – к ×r)×0,2×t + аb×р

Компьютерное моделирование   в табличном процессоре Excel

Объединяем ячейки А1-Н1 и вводим текст: Расчет ремонта комнаты (шпатлевка и покраска потолка и стен,  настил ламината). Объединяем ячейки А3-Е3 и вводим текст: Исходные данные.

Вводим исходные данные:  в ячейки В5-В7 – длину, ширину, высоту соответственно. В ячейки  В9-В11 – длину, ширину и количество окон, а в ячейки В13- В14 – длину, ширину двери.  В ячейку Е5 вводим расход шпатлевки на 1 м2  в кг,  в  ячейку Е6 вводим стоимость 1 кг шпатлевки в руб., в  ячейку Е7 вводим расход водоэмульсионной краски на 1 м2  в кг,  в  ячейку Е8 вводим стоимость 1 кг в/э краски в руб,  а в ячейку Е9 вводим стоимость  1 м2 ламината.

Находим промежуточные результаты: В ячейке В17 вычисляем площадь потолка по формуле: В5*В6 (длину умножаем на ширину). В ячейке В18 вычисляем площадь  стен  по формуле: 2*(B5*B7+B6*B7)  (длину умножаем на высоту, ширину умножаем на высоту, все это складываем и умножаем на 2).  В ячейке В19 вычисляем площадь окон по формуле: В9*В10*В11 (длину умножаем на ширину и умножаем на количество окон). В ячейке В20 вычисляем площадь двери: В13*В14. В ячейке В21 вычисляем ремонтируемую площадь по формуле: B17+B18-B19-B20 (площадь потолка плюс площадь стен минус площадь окон и минус площадь двери).  В ячейке В22 вычисляем площадь пола: В5*В6.

 Далее вычисляем расход материалов:  В ячейке Е17 получаем расход шпатлевки по формуле: B21*E5 (ремонтируемую площадь умножаем на расход шпатлевки на 1 м2).  В ячейке Е18 находим расход водоэмульсионной краски по формуле: B21*E7 (ремонтируемую площадь умножаем на расход водоэмульсионной краски на 1 м2).  В ячейке Е19 вводим площадь пола.

Вычисляем стоимость материалов:

  • шпатлевка  — E17*E6 (расход шпатлевки умножаем на стоимость 1 кг шпатлевки)
  • в/краска — E18*E8 (расход в/э краски умножаем на стоимость 1 кг краски
  • ламинат E19*E9 (площадь пола умножаем на стоимость 1 м2 ламината).

Общую стоимость материалов вычисляем  с помощью функции: СУММ(G17:G19), т.е. суммируем стоимость шпатлевки, в/краски и ламината.

Заключение


         В настоящее время получило всеобщее признание то, что успех развития многих областей науки и техники существенно зависит от развития многих направлений математики, информатики. Математика и информатика становятся средством решения проблем организации производства, поисков оптимальных решений.  

          Программа Microsoft Excel – одна из наиболее практически значимых, востребованных.  Электронные таблицы не только позволяют автоматизировать расчеты, но и являются эффективным средством моделирования различных вариантов и ситуаций. Меняя значения исходных данных, можно проследить за изменением получаемых результатов и из множества вариантов решения задачи выбрать наиболее подходящий.

При выполнении работы я научилась решать конкретную практическую задачу математическими методами, планировать ее решение, проводить исследовательскую работу.

В ходе работы над темой я научилась создавать формализованную модель расчета площади ремонтируемой поверхности, применяя знания из геометрии. Для создания  математической модели расчетов количества и стоимости  материалов  для ремонта комнаты я определилась с видами ремонта, которые я хотела произвести и, соответственно, с необходимыми расчетными данными, и включила их в расчетную формулу. Выполняя данную работу, я, в очередной раз,  убедилась в необходимости математических знаний в нашей жизни.

При составлении компьютерной модели расчета расходов  и стоимости материалов освоила методы моделирования в среде Excel. В этой модели я смогу выполнять необходимые расчеты для ремонта, в зависимости от размеров помещения, стоимости материалов, видов ремонта.

Теперь я смогу смоделировать решение других профессиональных задач и планировать свою индивидуальную деятельность.

Литература

  1. Атанасян Л.С. и др. Геометрия 10 — 11, М.: Просвещение, 2010
  2. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии, 10-11 класс. М.: – Бином Лаборатория знаний, 2007.
  3. Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Информатика и ИКТ. Базовый уровень. М.: – Бином Лаборатория знаний, 2011.
  4. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_167387/?frame=1
  5. http://vegosm.ru/catalog/section.php?SECTION_ID=6571
  6. http://vegosm.ru/catalog/section.php?SECTION_ID=6514
  7. http://vegosm.ru/catalog/section.php?SECTION_ID=6524

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Моделирование в среде текстового редактора word
  • Моделирование в среде табличного процессора ms excel это
  • Моделирование в информатике в excel
  • Моделирование в ms excel ms access
  • Мобр в excel для чего