Компьютерное моделирование

И.Ю. Ефимова 
И.Н. Мовчан  
Л.А. Савельева 

КОМПЬЮТЕРНОЕ 
МОДЕЛИРОВАНИЕ 

Лабораторный практикум 

3-е издание, стереотипное

Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2023

УДК 004.9
ББК  32.971.3

Е91

Рецензенты:

доцент, канд. пед. наук, МГТУ 
Е.Н. Гусева 

Е91 

 Ефимова И.Ю. 
Компьютерное моделирование : учебное пособие / 
И.Ю. Ефимова, И.Н. Мовчан, Л.А. Савельева. — 3-е изд., 
стер. — Москва : ФЛИНТА, 2023. — 70 с. — ISBN 
978-5-9765-3788-0. — Текст : электронный.

Сборник лабораторных работ содержит лабораторные работы и 
методические рекомендации по выполнению лабораторных работ 
для студентов направления 44.03.05 Педагогическое образование 
(с двумя профилями) / Информатика и экономика по изучению 
дисциплины «Компьютерное моделирование». 

УДК 004.9 
ББК  32.971.3 

ISBN 978-5-9765-3788-0 
© Ефимова И.Ю., Мовчан И.Н., 
 Савельева Л.А., 2017 

©  Издательство «ФЛИНТА», 2017 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................... 5

Общие положения ............................................................................................... 6

Лабораторная работа №1

Информационное моделирование (проектирование инфологической модели)... 7

Лабораторная работа №2

Моделирования процессов управления предприятием (линейное 
программирование)............................................................................................. 14

Лабораторная работа №3

Этапы компьютерного моделирования............................................................. 21

Лабораторная работа №4

Метод имитационного моделирования

(метод Монте-Карло, или метод статистических испытаний) ....................... 31

Лабораторная работа №5

Дескриптивные модели. Модель популяций.................................................... 34

Лабораторная работа №6

Графическое моделирование. Графические возможности Excel ................... 36

Лабораторная работа №7

Графическое моделирование в Mathcad............................................................ 39

Перечень основных разделов и тем курса «Компьютерное 
моделирование»................................................................................................. 44

Раздел 1. Основы моделирования. Виды моделирования ........................ 44

Тема 1.1. Моделирование как метод познания. Классификация моделей 44

Тема 1.2. Этапы компьютерного моделирования........................................ 44

Тема 1.3. Системный подход в научных исследованиях. Модель, виды 
моделирования................................................................................................. 45

Тема 1.4. Информационное моделирование. Объекты и их связи. Основные 
структуры в информационном моделировании........................................... 46

Тема 1.5. Основные понятия математического моделирования ................ 46

Тема 1.6. Модели динамических систем ...................................................... 47

Раздел 2. Имитационное моделирование...................................................... 48

Тема 2.1. Основы имитационного моделирования...................................... 48

Тема 2.2. Моделирование стохастических систем ...................................... 48

Тема 2.3. Моделирование систем массового обслуживания...................... 49

Раздел 3. Графическое моделирование......................................................... 49

Тема 3.1. Компьютерная графика и геометрическое моделирование. ...... 49

Тема 3.2. Использование 3-х мерной компьютерной графики в 
моделировании ................................................................................................ 50

Раздел 4. Учебные компьютерные модели. Программные средства для 
моделирования предметно-коммуникативных сред (предметной области).... 51

Тема 4.1. Использование компьютерного моделирования в педагогических 
программных средствах ................................................................................... 51

Тема 4.2. Использование математических моделей в различных областях....... 51

Глоссарий............................................................................................................ 52

Список литературы ............................................................................................. 57

Приложения ......................................................................................................... 58

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный 
практикум
предназначен 
для 
студентов 
факультета 
информатики 

направления 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями)/Информатика и 
экономика, изучающих дисциплину «Компьютерное моделирование». Данное учебное пособие
содержит тексты лабораторных работ и краткую теорию, необходимую для выполнения этих 
работ. Выполнению каждой работы должно предшествовать ознакомление ее с теоретической 
частью, которая находится, как правило, в начале работы. Студентам надлежит вести рабочую 
тетрадь, в которой должны отражаться результаты и ход выполнения лабораторно-практических
задач, а также основные теоретические выкладки, используемые при этом.

Основными задачами проведения лабораторных работ являются: 
• установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения 

положений теории; 

• обучение студентов умению анализировать полученные результаты; 
• контроль самостоятельной работы студентов по освоению курса; 
• обучение навыкам профессиональной деятельности;
• осуществление межпредметных связей.

Общие положения

Цель освоения дисциплины
—
подготовка студентов по курсу «Компьютерное 

моделирование» в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта 
ВО 44.03.05 «Педагогическое образование» (с двумя профилями)/Информатика и экономика.

Задачи курса: 
 дать студентам представление о принципах моделирования систем, об основных классах 

моделей и методах моделирования, принципах построения информационных моделей; 

 познакомить студентов со спецификой использования компьютерного моделирования в 

педагогических программных средствах.

 научить студентов создавать компьютерные модели учебных задач; 
 сформировать 
навыки 
моделирования 
экономических 
процессов, 
использовать 

электронные 
таблицы 
и 
специальные 
программы 
для 
моделирования 
для 
анализа 

математических моделей.

Место дисциплины в структуре образовательной программы подготовки бакалавра
Данный курс является обязательной дисциплиной вариативной части программы 

подготовки бакалавров направления подготовки 44.03.05
«Педагогическое образование» 

(с двумя профилями)/Информатика и экономика.
Предшествуют дисциплины: «Теория 

вероятности и математическая статистика», где формируются знания о случайных величинах и 
вероятностных законах, «Компьютерная графика и анимация», где закладываются навыки 
графического представления информации, «Программирование», где развивается логическое 
мышление и навыки решения учебных задач и др. «Компьютерное моделирование» изучается на 
4 курсе в 7 семестре и предшествует изучению дисциплины «Информационные технологии в 
управлении образовательным процессом». 

Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
 способность 
использовать 
естественнонаучные 
и 
математические 
знания 
для 

ориентирования в современном информационном пространстве (ОК-3);

 способность использовать математический аппарат, методологию программирования и 

современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения, 
обработки и передачи информации (ПСК-1).

В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: 
основные виды моделирования, методы формализации, алгоритмизации и реализации 

моделей на ЭВМ, инструментарий компьютерного моделирования;

Уметь: 
создавать модели различных процессов на конкретном языке программирования или с 

использованием инструментальных средств

Владеть:
принципами построения математических моделей, культурой мышления, способностью к 

анализу, современными компьютерными технологиями для решения практических задач 
моделирования.

Лабораторная работа №1

Информационное моделирование (проектирование инфологической модели)

Цель: научиться создавать информационные модели и использовать их при создании 

информационных систем

Значительное увеличение объемов информации привело к развитию информационных 

систем (ИС) и появлению сети Интернет. ИС — это система, построенная на основе 
компьютерных технологий, предназначенная для хранения, поиска, обработки и передачи 
значительных объемов информации, имеющая практическую сферу применения. ИС относится к 
определенной области действительности, которая называется предметной областью. Для 
эффективного управления информацией
данные, на основе которых она формируется, 

организованы в специальные структуры, называемые базами данных. Т.О., в основе ИС лежит 
база данных, а в основе базы данных — информационная модель предметной области.

Этап начальной разработки предполагает проведение обследования предметной области и

включает: анализ деятельности компании, постановку задачи и определение ограничений, 
определение целей БД, определение сферы действия и границ возможностей.

Основой современной технологии баз данных, является реляционная модель.
Реляционная модель — это способ рассмотрения данных, то есть предписание для способа 

рассмотрения данных (посредством таблиц) и для способа работы с таким представлением 
(посредством операторов).

Для выполнения индивидуального проекта выбрать предметную область из предлагаемого 

ниже списка.

Вам необходимо самостоятельно разработать один из проектов, описанных ниже, для 

этого: 

1. Ознакомиться с предложенным вариантом описания предметной области.
2. Проанализировать предметную область, уточнив и дополнив ее, руководствуясь 

собственным опытом, консультациями и другими источниками.

3. Определить основные допущения при описании предметной области.
4. Выполнить словесное описание работы подразделения, алгоритмов и сценариев 

выполнения отдельных работ.

5. Построить диаграммы, отражающие концептуальную и логическую модели предметной 

области.

Проект 1. Соревнования
Для анализа спортивных успехов студентов университета требуется создать базу данных о 

соревнованиях студентов по всем некомандным видам спорта. 

Соревнования проводятся ежегодно. База данных должна включать информацию об 

участниках соревнований, результатах соревнований по каждому виду спорта, наградах и 
размерах призов. Участниками соревнований могут быть любые студенты из списка студентов 
университета. В качестве результатов соревнований рассматривается один показатель 
(например, время пробега дистанции) и участники, получившие три призовых места.

Созданная база данных должна позволить получать следующую информацию в виде 

запросов и отчетов:


Список всех участников соревнований за любой год;


Список участников соревнований по определенному виду спорта за любой год;


Участники, получившие призовые места в прошлом году;


Победители, присужденные награды и призы по всем видам спорта;


Лучший результат университета по заданному виду спорта;


Студенты, ставшие призерами нескольких соревнований по одному виду спорта;