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.
- 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.
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.
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.
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.
