Моделирование как метод познания

Одним из инструментов познания окружающего мира является моделирование. Тема «Моделирование как метод познания» рассматривается в курсе информатики 9 класса. Кратко о некоторых аспектах моделирования, видах и этапах построения моделей рассказано в данной статье.

Что такое моделирование

Всю сложность и многогранность реальных объектов окружающей действительности удобно постигать через инструменты моделирования. В основе моделирования как методе научного познания лежит принцип концентрации внимания на первостепенных свойствах объектов, которые подлежат изучению, и абстрагирования от других, не входящих в предмет изучения свойств.

При изучении некоторого предмета, процесса или явления ставятся вопросы:

  • Как изменятся свойства изучаемого объекта, если он подвергнется воздействию извне?
  • Какое воздействие на объект следует обеспечить, чтобы изменить его свойства?
  • Какое состояние объекта и окружающей его среды позволяет оптимизировать его свойства?

Ответы на эти вопросы получают в процессе моделирования.

Область применения моделей

В процессе моделирования реальные объекты – прототипы заменяются их искусственными образцами – моделями, в которых ярко выражены исследуемые свойства, и не отражены свойства незначительные или не подлежащие изучению. Свойства объекта, раскрываемые с помощью модели, называются существенными.

Процесс, в результате которого создаются и исследуются модели, называется моделированием.

К моделированию прибегают, когда исследовать реальный прототип путем измерения или наблюдения нет возможности. Так, моделируют процессы, происходящие в объекте изучения, слишком быстро, такие как газодинамические процессы при определенных условиях, или процессы, которые длятся по времени столько, что не хватит и ста лет, чтобы их наблюдать, например, процессы движения земной коры.

Создают модели также и для объектов мегамира и микромира, например, всем известен глобус – модель планеты Земля, а также модель микроскопичного атома.

Популярным цифровым глобусом, который в реальном виде показывает поверхность Земли, является продукт Google Earth одноименной компании Google. Планета Земля является виртуальной моделью, в которой используются высокоточные изображения, полученные в результате спутниковой и аэрофотосъемки.

Модель Земли

Рис. 1. Модель Земли.

Целесообразно создавать модели для реальных объектов, слишком дорогих в производстве, а также объектов, опасных для окружающих.

Виды моделей

В зависимости от способа отображения свойств модели различают:

  • натурные модели;
  • информационные модели.

Если модель имеет физическую реализацию, то есть ее можно потрогать руками, то такая модель называется натурной.

Макет города

Рис. 2. Макет города.

Если модель существует только «на бумаге», то есть, описана с помощью наборов знаков, формул, графических приемов, то такая модель называется информационной.

Построение информационной модели выполняется последовательно в два этапа:

  • анализ реального объекта;
  • формализация.

В результате анализа реального объекта в соответствии с целью моделирования выявляются существенные признаки, подлежащие изучению, и делается вывод об исключении из моделирования несущественных признаков, отсутствие которых не повлияет на результаты моделирования.

В процессе формализации на основе выбранных признаков производится замена свойств реального объекта его математическим или иным формальным описанием. То есть размеры, форма или процессы, протекающие в объекте, могут быть заданы с помощью формул, либо показаны графически на схемах, чертежах, эскизах.

в процессе моделирование следует четко придерживаться цели изучения и правильно осуществлять выбор существенных признаков.

Моделирование как одно из научных направлений, большое внимание уделяет классификации информационных моделей.

В зависимости от предметной области, в которой строятся модели, различают, например, экономические, социальные, технические модели.

Если в качестве классификационного признака, рассматривать показатель времени, то модели можно разделить на:

  • статические;
  • динамические.

В зависимости от способа выражения информационной модели различают:

  • формальные модели;
  • описательные модели.

Описательные модели задаются с помощью естественного языка, то есть описываются словесно.

Формальные модели представляются с помощью системы формальных языков. Например, существенные признаки, выраженные с помощью формул, позволяют получить знаковые модели. А использование графических средств в моделировании дают образные модели, которые могут выглядеть как рисунки или фотографии. Вполне допустимо в формальном моделировании использовать и систему знаков и систему графических средств одновременно. Полученные в результате этого смешанные модели, могут выглядеть как карты, схемы, чертежи, графики.

Фрагмент топографической карты, как смешанной формальной модели

Рис. 3. Фрагмент топографической карты, как смешанной формальной модели.

Что мы узнали?

Моделирование, как один из методов научного познания, позволяет изучать объекты реального мира с помощью их моделей, которые отражают только существенные признаки с точки зрения цели моделирования. Модели могут быть натурными и информационными. В результате построения информационной модели производится анализ реального объекта на предмет выявления существенных признаков, а затем формализация, в результате которого свойства объекта выражаются с помощью системы формального описания. Существуют различные признаки классификации информационных моделей.

Тест по теме

Оценка статьи

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 156.

Предметы