Практическая работа №6. Технологии обработки информации в электронных таблицах.

Группа Т(О), ТГ(О), С(О)–24-02, 2025 год

Занятие по рабочей программе №10

Дисциплина: ОД.08 «Информатика»

Раздел 3. Информационное моделирование.

Тема: Практическая работа №6. Технологии обработки информации в электронных таблицах.

1. Цель занятия:

   1. Дидактическая:

• сформулировать представление студентов о Таблицах данных;

• выяснить различные подходы к этапам моделирования;

• определение электронные таблицы и обработка данных;

• систематизировать и объяснить сущность работы с массивами данных;

• углубить и закрепить знания по дисциплине «Информатика».

Воспитательная:

• развивать коммуникативные способности;

• развивать аналитические способности;

• развивать творческий подход к процессу обучения.

• воспитывать самостоятельность, дисциплинированность;

• стимулировать студентов к изучению дисциплины;

• побуждать к формированию активной жизненной позиции;

• прививать уважение и любовь к будущей профессии.

Вид занятия: практическое занятие.

Тип занятия: обобщение и систематизация знаний.

Форма проведения занятия: репродуктивная и эвристическая беседа.

Междисциплинарные связи:

Обеспечивающие Математика, Охрана труда, Безопасность жизнедеятельности.

Обеспечиваемые

Информационные технологии в профессиональной деятельности, и др.

Методическое обеспечение: опорный конспект.

Литература:

1. Филимонова, Е. В. Информатика и информационные технологии в профессиональной деятельности: учебник / Е. В. Филимонова. – Москва: Юстиция, 2019. – 213 с. – (Среднее профессиональное образование). - ISBN 978-5-4365-2703-1.

2. Зимин, В. П.  Информатика. Лабораторный практикум в 2 ч. Часть 1 : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. П. Зимин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 126 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-11851-3. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/514893

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Ознакомление с темой, целью и планом занятия.

Тема: ПР №6. Технологии обработки информации в электронных таблицах.

Цель работы: Закрепить представление о структурированном типе данных;

научиться осуществлять построение концептуальной модели БД с заданными свойствами.

ПЛАН

1. Обработка данных с помощью электронных таблиц (ЭТ).

2. Структура ЭТ.

3. Построение диаграмм и графиков.

4. Моделирование средствами электронных таблиц.

1. Изложение и изучение нового материала, практическое занятие.

ЛИТЕРАТУРА: [1], стр.

1. Обработка данных с помощью электронных таблиц

Современные технологии обработки информации часто приводят к тому, что возникает необходимость представления данных в виде таблиц.

Для табличных расчетов характерны относительно простые формулы, по которым производятся вычисления, и большие объемы исходных данных. Такого рода расчеты принято относить к разряду рутинных работ, для их выполнения следует использовать компьютер.

Для этих целей созданы электронные таблицы (табличные процессоры) - прикладное программное обеспечение общего назначения, предназначенное для обработки различных данных, представимых в табличной форме.

С их помощью можно выполнять сложные расчеты – экономические, инженерные и т.д., создавать математические модели, строить графики и диаграммы, создавать тестовые программы.

1.1. ЭТ позволяют:

1. Выполнять вычисления. Издавна многие расчеты выполняются в табличной форме, особенно в области делопроизводства: многочисленные расчетные ведомости, табуляграммы, сметы расходов и т.п. Кроме того, решение численными методами целого ряда математических задач удобно выполнять в табличной форме. Электронные таблицы представляют собой удобный инструмент для автоматизации таких вычислений. Решения многих вычислительных задач на ЭВМ, которые раньше можно было осуществить только путем программирования, стало возможно реализовать на электронных таблицах.

2. Проводить численные эксперименты с математическими моделями. Основное свойство ЭТ - мгновенный пересчет формул при изменении значений входящих в них операндов. Благодаря этому свойству, таблица представляет собой удобный инструмент для организации эксперимента: подбор параметров, прогноз поведения моделируемой системы, анализ зависимостей, планирование. Дополнительные удобства для моделирования дает возможность графического представления данных.

3. ЭТ можно использовать как простую базу данных (с операциями сортировки, выборки, импорта-экспорта информации и т. д.).

4. Табличный процессор позволяет создавать сложные и красиво оформленные документы, не имеющие отношения к математическим расчетам: каталоги, планы, графики работ, расписание, рекламу с прайс-листами и т. д.

1.2. Популярны следующие табличные процессоры:

• Microsoft Excel;

• SuperCalc;

• Abacus;

• Lotus 1-2-3;

• OpenOffice.org Calc;

• Gnumeric;

• KSpread;

• Quattro Pro.

Например, с помощью программы Microsoft Excel можно проводить довольно сложные расчеты, в том числе практически все финансовые и бухгалтерские расчеты.

Прообразом электронных таблиц были бухгалтерские книги, в которых размещались листы (таблицы) с данными. Этот факт нашел отражение в структуре электронных таблиц: пользователь работает с книгой, содержащей листы, также называемыми таблицами.

2. Структура ЭТ

Документ, который создается и обрабатывается в электронной таблице, называется Книга, он состоит из листов, подобно тому, как текстовый документ состоит из страниц, а презентация состоит из слайдов. Листы можно добавлять, удалять, менять местами и переименовывать.

Каждый лист состоит из строк (которые нумеруются) и столбцов (которые озаглавлены буквами латинского алфавита).

Каждая ячейка такой электронной таблицы имеет имя (адрес), состоящее из названия столбца и номера строки, на пересечении которых она находится.

Выделенная в данный момент ячейка называется активной. В нее можно вводить информацию.

2.1. Типы и форматы данных.

В каждой ячейке ЭТ можно размещать  нескольких типов величин: текст, числа, даты, время, формулы.

Числа в электронных таблицах Excel могут быть записаны в обычном числовом или экспоненциальном формате, например: 195,2 или 1.952Ё + 02. По умолчанию числа выравниваются в ячейке по правому краю. Это объясняется тем, что при размещении чисел друг под другом (в столбце таблицы) удобно иметь выравнивание по разрядам (единицы под единицами, десятки под десятками и т. д.).

В зависимости от решаемой задачи можно применять различные форматы числовых данных. По умолчанию числа в ЭТ отображают  два знака после запятой, можно выбрать и другие форматы.

Текстом в электронных таблицах Excel является последовательность символов, состоящая из букв, цифр и пробелов, например запись «32 Мбайт» является текстовой. По умолчанию текст выравнивается в ячейке по левому краю. Это объясняется традиционным способом письма (слева направо).

Формула в ЭТ начинается со знака равенства и может включать в себя данные, адреса ячеек, функции и знаки операций. В формулу не должен входить текст. Например, формула «=А1+В2» обеспечивает сложение чисел, хранящихся в ячейках А1 и В2, а формула «=А1*5» — умножение числа, хранящегося в ячейке А1, на 5. При этом, ячейка А1 должна содержать числовые данные (число или формулу), иначе возникает ошибка.

При вводе формулы в ячейке отображается не сама формула, а результат вычислений.

При изменении исходных данных немедленно производится перерасчет формул.

2.2. Функции ЭТ.

Обычно, в электронные таблицы встраивается возможность использовать разнообразные функции (математические, статистические, функции даты и времени и т.д.). Они существенно облегчают конструирование формул и расчёты в электронных таблицах. Для размещения в ячейках ЭТ формул, содержащих функции, можно пользоваться специальным мастером функций (значок  fx на панели инструментов) или вводить их вручную.

2.3. Редактирование ЭТ.

В ЭТ при вводе данных в таблицу и их редактировании широко используются возможности автозаполнения: диапазоны ячеек могут быть заполнены числовыми последовательностями (арифметические и геометрические прогрессии), датами, днями недели.

Особое внимание стоит уделить формулам. При автозаполнении адреса ячеек, содержащиеся в исходной формуле будут изменяться относительно местоположения исходной формулы если формулу = 1,5 * А2 распространить на ячейку ниже, то формула преобразуется в  = 1,5 * В2

Такая адресация называется относительной.

При перемещении или копировании формулы из активной ячейки относительные ссылки автоматически обновляются в зависимости от нового положения формулы. Относительные ссылки имеют следующий вид: А1, ВЗ.

Абсолютная ссылка в формуле используется для указания фиксированного адреса ячейки. При перемещении или копировании формулы абсолютные ссылки не изменяются. В абсолютных ссылках перед неизменяемым значением адреса ячейки ставится знак доллара (например, $А$1).

Смешанная ссылка при копировании корректируется частично (меняется либо номер строки, либо название столбца).

$A2 - абсолютный столбец, относительная строка

A$2 - относительный столбец, абсолютная строка.

2.4. Сортировка и поиск данных.

ЭТ предоставляют возможности по упорядочению данных. Текст, числа, даты можно сортировать по возрастанию и убыванию. Для сортировки выбирается столбец и способ сортировки (при сортировке изменяется порядок следования строк, но должна сохраняется их целостность).

Можно проводить вложенные сортировки, т. е. сортировать данные по нескольким столбцам, при этом назначается последовательность сортировки столбцов.

В ЭТ можно осуществлять контекстный поиск и замену данных, и отбор данных  в соответствии с заданными условиями - фильтрами.

Фильтры определяются с помощью условий поиска (больше, меньше, равно и т. д.) и значений (100, 10 и т. д.). Например, больше 100. В результате поиска будут найдены те ячейки, в которых содержатся данные, удовлетворяющие заданному фильтру.

3. Построение диаграмм и графиков

Электронные таблицы позволяют представлять числовые данные в виде диаграмм или графиков. Диаграммы бывают различных типов (столбчатые, круговые и т. д.); выбор типа диаграммы зависит от характера данных. Это позволяет наглядно представлять зависимости и соотношения между числовыми данными.

Calc (электронные таблицы):

• встроенные средства анализа, построения диаграмм и возможности принятия решений

• более чем 300 функций, в том числе для финансовых, статистических и математических операций.

• менеджер Сценария обеспечивает анализ по принципу “а что если”.

• построение 2-х и 3-х мерных диаграмм, которые могут быть встроены в другие документы.

• можно открыть и работать с рабочими книгами Microsoft Excel и сохранять их в формате Excel.

• может экспортировать электронные таблицы в формат PDF.

Кроме специфических, характерных для ЭТ возможностей Calc располагает целым рядом возможностей и инструментов, используемых и в других приложениях MSOffice:

1. Справочная система.

2. Возможности изменения текстового курсора и указателя мыши.

3. Набор шаблонов документов.

4. Возможность импорта – преобразования файлов из форматов других программ.

5. Доступ к буферу обмена.

6. Механизм отмены и восстановления выполненных действий.

7. Поиск и замена.

8. Средства автоматизации работы с документами – автозамена, автоформат, автоперенос.

9. Возможности форматирования символов, абзацев, страниц; создание фона, обрамления, подчеркивание и пр.

10. Проверка орфографии.

11. Возможность управления печатью.

12. Рассылка документов по сети.

4. Моделирование средствами электронных таблиц

В технологии компьютерного моделирования можно выделить следующие основные понятия.

Модель - искусственно созданный объект, который воспроизводит в определенном виде реальный объект – оригинал (прототип).

Компьютерная модель - представление информации о моделируемой системе средствами компьютера.

Многие объекты и процессы можно описать математическими формулами, связывающими их параметры. Эти формулы составляют математическую модель оригинала. По формулам можно сделать расчеты с различными значениями параметров и получить количественные характеристики модели. Расчеты, в свою очередь, позволяют сделать выводы и обобщить их.

Среда электронных таблиц – это инструмент, который виртуозно и быстро выполняет трудоемкую работу по расчету и пересчету количественных характеристик исследуемого объекта или процесса.

4.1. Этапы моделирования в электронных таблицах.

Моделирование в электронных таблицах проводится по общей схеме, которая выделяет четыре основных этапа:

1. Постановка задачи.

2. разработка модели.

3. компьютерный эксперимент.

4. анализ результатов моделирования.

Каждый раз при решении конкретной задачи такая схема может подвергаться некоторым изменениям: какой-то блок может быть убран или усовершенствован. Все этапы определяются поставленной задачей и целями моделирования.

I этап. Постановка задачи

Главное – определить объект моделирования и понять, что собой должен представлять результат.

Разработка модели не будет успешной, если четко не сформулировать цели моделирования. Цели моделирования определяются расчетными параметрами модели. Часто целью является найти ответ на вопрос, поставленный в формулировке задачи.

От общей формулировки переходят к формализации задачи. На этой стадии четко

1) выделяют прототип моделирования и его основные свойства.

2) в соответствии с поставленной целью необходимо выделить параметры, которые известны (исходные данные) и которые следует найти (результаты).

Их может быть довольно много, поэтому, в соответствии с целью моделирования, следует выделить только те параметры и факторы взаимодействия, которые оказывают наибольшее влияние на исследуемый объект. Таким образом, в модели намеренно упрощается прототип, чтобы, отбросив второстепенное, сосредоточиться на главном.

При моделировании в электронных таблицах учитываются только те параметры, которые имеют количественные характеристики, и взаимосвязи, которые можно описать формулами.

Иногда задача при постановке может быть уже сформулирована в упрощенном виде и в ней четко поставлены цели и определены параметры модели, которые надо учесть. Тогда первый этап моделирования опускается как уже осуществленный.

Задача (Астрономическая модель): Определите скорость движения планет по орбите. Для этого составьте компьютерную модель Солнечной системы.

Постановка задачи

Цель моделирования – определить скорость движения планет по орбите.

Объект моделирования – Солнечная система, элементами которой являются планеты. Внутреннее строение планет в расчет не принимается. Рассматриваются планеты как элементы, обладающие следующими характеристиками:

• название;

• R - удаленность от Солнца (в астрономических единицах); астроном. ед. – среднее расстояние от Земли до Солнца;

• t - период обращения вокруг Солнца (в годах);

• V - скорость движения по орбите (астр.ед./год), предполагая, что планеты движутся вокруг Солнца по окружностям с постоянной скоростью.

II этап. Разработка модели

По результатам анализа объекта составляется информационная модель. В ней детально описываются все свойства объекта, выявленные при формализации задачи, их параметры, действия и взаимосвязи.

Иногда полезно дополнить представление об объекте и другими знаковыми формами – схемой, чертежом, формулами, - если это способствует лучшему пониманию задачи.

Далее информационная модель должна быть выражена в одной из знаковых форм. Учитывая, что мы будем работать в среде электронных таблиц, то информационную модель необходимо преобразовать в математическую.

Под математической моделью понимают систему математических соотношений – формул, уравнений неравенств и т.д., отражающих существенные свойства объекта или процесса.

На основе информационной и математической моделей составляется компьютерная модель в форме таблиц, в которой выделяются три области данных: исходные данные, промежуточные расчеты, результаты.

Исходные данные вводятся «вручную». Расчеты, как промежуточные, так и окончательные, проводятся по формулам, составленным на основе математической модели и записанным по правилам электронных таблиц. В формулах, как правило, используются абсолютные ссылки на исходные данные и относительные ссылки на промежуточные данные.

Разработка модели

Исходные данные:

R - расстояние от планеты до Солнца,

t - период обращения планеты вокруг Солнца.

Т.к. планеты движутся вокруг Солнца по окружностям с постоянной скоростью, значение скорости найдем по формуле:

, (1)

Данную модель реализуем в среде электронных таблиц. Диапазон ячеек D3:D11 содержат формулы. Вариант таблицы в формате отображения формул:

III этап. Компьютерный эксперимент

После составления компьютерной модели в электронной таблице проводятся тестирование и серия экспериментов согласно намеченному плану. План эксперимента должен четко отражать последовательность работы с моделью.

Первым пунктом такого плана всегда является тестирование модели. Тестирование в электронных таблицах начинается с проверки правильности введения данных и формул.

Для проверки правильности алгоритма построения модели используется тестовый набор исходных данных, для которых известен или заранее определен другими способами конечный результат.

Например, если используются при моделировании расчетные формулы, то надо подобрать несколько вариантов исходных данных и просчитать их «вручную». Это будет результат, полученный другим способом. Затем, когда модель построена, проводится тестирование на тех же вариантах.

В плане должен быть предусмотрен эксперимент или серия экспериментов, удовлетворяющих целям моделирования.

Каждый эксперимент должен сопровождаться осмыслением результатов, которые станут основой анализа результатов моделирования.

Если результаты компьютерного эксперимента противоречат смыслу решаемой задачи, то ошибку надо искать в неправильно выбранной модели или в алгоритме и методе ее решения. После выявления и устранения ошибок компьютерный эксперимент повторяется.

Компьютерный эксперимент

1. Выполним расчеты по формулам.

2. Вычислим скорость движения планет по орбите в км/ч и построим график в виде столбчатой диаграммы для скоростей.

В данной модели формула (1) будет иметь вид:

(1 астрономическая единица = 150 млн. км.)

IV этап. Анализ результатов моделирования

Заключительный этап моделирования – анализ модели. По полученным расчетным данным проверяется, насколько расчеты отвечают нашему представлению и целям моделирования. На этом этапе определяются рекомендации по совершенствованию принятой модели и, если возможно, объекта или процесса.

Анализ результатов

1. Можно сделать вывод, что планеты, находящиеся ближе к Солнцу имеют большую скорость движения по орбите.

2. Представленная модель Солнечной системы является статической. При построении этой модели пренебрегали изменениями расстояния от планет до Солнца во время их движения по орбите. Чтобы знать, какая планета дальше и каковы примерные соотношения между расстояниями, этой информации вполне достаточно. Если же необходимо определить расстояние между Землей и Марсом, то пренебрегать временными изменениями нельзя, и здесь придется использовать уже динамическую модель.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Изучить материал занятия, составить конспект.

2. Выполнить задание Астрономическая модель.

3. Сделать вывод о проделанной практической работе.

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.

Основные источники:

1. Информатика. 10 класс : учебник для общеобразоват. организаций: базовый и углубленный уровни / [А.Г.Гейн , А.Б Ливчак, А.И. Сенокосов, Н.А. Юнерман]. – 4-е изд. – М. : Просвещение, 2018. – 272 с. : ил. – ISBN 978-5-09-058130-1

2. Информатика. 11 класс : учебник для общеобразоват. организаций: базовый и углубленный уровни / [А.Г.Гейн, А.И. Сенокосов]. – 6-е изд. – М. : Просвещение, 2019. – 336 с. : ил. – ISBN 978-5-09-072326-8.

Электронные источники:

1. Зимин, В. П.  Информатика. Лабораторный практикум в 2 ч. Часть 1 : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. П. Зимин. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 126 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-11851-3. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/514893

2. Зимин, В. П.  Информатика. Лабораторный практикум в 2 ч. Часть 2 : учебное пособие для среднего профессионального образования / В. П. Зимин. — 2-е изд. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 153 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-11854-4. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/514918

3. Мойзес, О. Е. Информатика. Углубленный курс : учебное пособие для среднего профессионального образования / О. Е. Мойзес, Е. А. Кузьменко. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 164 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-07980-7. — Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/455803 .

4. Советов, Б. Я. Информационные технологии : учебник для среднего профессионального образования / Б. Я. Советов, В. В. Цехановский. — 7-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2020. — 327 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-06399-8. — Текст: электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/450686 .

5. Новожилов, О. П. Информатика в 2 ч. Часть 1 : учебник для среднего профессионального образования / О. П. Новожилов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 320 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-06372-1. — Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/448995 .

6. Новожилов, О. П. Информатика в 2 ч. Часть 2 : учебник для среднего профессионального образования / О. П. Новожилов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 302 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-06374-5. — Текст : электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/448996

7. Гаврилов, М. В. Информатика и информационные технологии : учебник для среднего профессионального образования / М. В. Гаврилов, В. А. Климов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 383 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-03051-8. — Текст: электронный // ЭБС Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/449286

Дополнительные источники:

1. Филимонова, Е. В. Информатика и информационные технологии в профессиональной деятельности: учебник / Е. В. Филимонова. – Москва: Юстиция, 2019. – 213 с. – (Среднее профессиональное образование). - ISBN 978-5-4365-2703-1.

2. Цветкова М.С., Информатика. Практикум для профессий и специальностей естественно-научного и гуманитарного профилей: : учеб. пособие для студентов учреждений сред. проф. образования / М.С. Цветкова, И.Ю. Хлобыстова. - 5-е изд., стер. - М. : Издательский центр "Академия", 2019. - 240 с. ISBN 978-5-4468-7901-4

Электронные источники:

1. Гаврилов, М. В.  Информатика и информационные технологии : учебник для среднего профессионального образования / М. В. Гаврилов, В. А. Климов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2021. — 383 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-03051-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/469424

2. Акопов, А. С.  Компьютерное моделирование : учебник и практикум для среднего профессионального образования / А. С. Акопов. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 389 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-10712-8. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/517999

3. Демин, А. Ю.  Информатика. Лабораторный практикум : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. Ю. Демин, В. А. Дорофеев. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 133 с. — (Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-07984-5. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/516857

Преподаватель: Владимир Александрович Волков