UNIDADE GS3 - APLICAÇÕES DE MODELAGEM

Objetivo

Os estudantes deverão ser capazes de trabalhar em equipe e especificar, modelar metodicamente e solucionar problemas relativamente complexos.

Objetivos secundários

Os estudantes deverão ser capazes de integrar aos conhecimentos adquiridos previamente habilidades e experiência que os permitam:

1.especificar, modelar metodicamente e solucionar problemas relativamente complexos, com o auxilio de ferramentas de programação de uso geral;
2.especificar, modelar metodicamente e solucionar problemas relativamente complexos em outras áreas, com o auxilio de ferramentas de programação orientadas para essas matérias a problemas;
3.trabalhar em equipes dentro de um projeto comum de modelagem. 

Contexto

A habilidade de modelagem é fundamental para a aplicação bem-sucedida das ferramentas de .software mais avançadas. Esta Unidade requer dos alunos o uso de vários modelos computacionais, por exemplo, simuladores e jogos; para identificar as decisões de projeto e as simplificações que o projetista deve fazer; e discutir a importância e as conseqüências de possíveis erros.

Os estudantes devem trabalhar em equipes para procurar respostas as questões do professor envolvendo a criação de modelos nos quais os conceitos, as ferramentas e os métodos da tecnologia da informação ditam as regras. O pensamento na forma algorítmica é uma importante capacidade para concluir com êxito essas tarefas.

Durante o desenvolvimento do projeto, o professor orientara os alunos usando generalizações, indicando problemas na modelagem, no grupo de trabalho e no desenvolvimento do projeto.

Dessa forma, os estudantes estão aptos a integrar aos conhecimentos adquiridos anteriormente, as habilidades e as experiências obtidas das suas experiências em informática e de outras áreas.

 

Conteúdo

0 que é modelagem e quais ferramentas estão disponíveis?

Os alunos trabalham com exemplos de técnicas de modelagem em informática em diferentes áreas de interesse, passando pelas fases do processo de modelagem e identificando as ferramentas clássicas de modelagem. Eles estudam as características de um grupo de trabalho, examinam técnicas de gerenciamento de projetos e avaliam os efeitos de pressões externas sobre o projeto. Os estudantes também são confrontados com exemplos onde a modelagem implica na simplificação da realidade.

 

Modelagem metódica com o uso de ferramentas apropriadas - o que deve ser feito?

Com uma questão simples como ponto de partida, a descrição do problema é primeiramente expressa em linguagem natural, sendo depois refinada pelo questionamento apropriado e pela definição dos limites da tarefa. Pede-se então aos alunos que apontem os componentes da "realidade a ser modelada" que são relevantes para a construção do modelo e aqueles que podem ser deixados de lado. Eles devem fornecer explicações e justificar suas escolhas sobre os elementos e as estruturas incluídas ou desprezadas.

Os estudantes colocam no papel as especificações precisas do trabalho que deve ser feito e fazem um plano para sua realização. Trabalhando junto com a equipe, eles procuram e escolhem as ferramentas adequadas e as técnicas necessárias para resolver o problema. Após esses passos, eles então projetam e constroem a solução executável do problema.

 

Avaliação de modelos e do processo de modelagem - como foi feito?

Os alunos primeiramente explicam e justificam suas escolhas de ferramentas, técnicas e soluções. Eles então investigam a aproximação da solução com a descrição inicial do problema, refinando sua solução original, se necessário. Nesse estágio, eles discutirão qualquer efeito social ou político que possa surgir a partir de uso de modelos incorretos ou excessivamente simplificados de situações da vida real.

 

 

Tópicos para Modelagem com o uso de Ferramentas de Programação Genéricas

 

O ponto de partida são as informações relativas as técnicas de modelagem, tais como a modelagem entidade-relacionamento. Em seguida, podem ser modeladas situações reais como, por exemplo, crescimento e diminuição (como modelos florestais, jogo da vida, etc.), expansão de doenças, dispersão de poluentes e espera em filas de atendimento. Primeiro, uma modelagem algorítmica do problema é feita, sendo então implementada em uma linguagem de programação de uso geral.

Outros ricos campos de investigação são:

 

* Métodos de Pesquisa Operacional: programação linear, problemas de partição e determinação de recursos, problema do caixeiro viajante.

* Probabilidade (lançamento de moedas ou rolagem de dados, loterias e roletas). Por exemplo, um ponto de partida de discussão poderia ser: "Todos sabem o que é uma roleta em um cassino. Você seria capaz de construir uma roleta 'eletrônica' em seu computador e provar que, jogando nela, eu teria as mesmas chances de ganhar ou perder caso estivesse jogando em uma roleta da vida real?"

* Problemas gráficos como adjacência, caminhos possíveis, ciclos e melhor caminho possível. Por exemplo: "Este é um mapa simplificado das principais estradas de nosso pais. Você poderia representar esse mapa em um diagrama no computador e fornecer a distância até o destino quando dirigindo de uma cidade a outra, por uma das estradas?"

 

Tópicos para modelagem com o uso de Programação Orientada a Problema

Aqui, modelos podem ser construídos e simulados em uma área de interesse em particular, para a qual existem ferramentas de programação de propósito especial. Por exemplo, problemas em Estatística podem ser modelados e simulados (resolvidos) com um pacote estatístico, modelos para problemas matemáticos podem ser simulados (resolvidos) com uma ferramenta matemática, tais como Maple ou Mathematica. Ferramentas genéricas, tais como planilhas eletrônicas, podem ser também usadas para executar uma simulação.

O Apêndice 2 fornece exemplos adicionais de problemas de modelagem.

 

Recursos

Recursos mínimos necessários:

Recursos extras opcionais

Conexões

Fundamentos de Programação e Desenvolvimento de Software (GA1), A Informática em Outras Disciplinas (Apêndice 2).

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