Моделирование как метод познания. Формы представления моделей. Формализация

1)Модель объекта - это упрощённый по сравнению с реальным объект, воспроизводящий только существенные для решения поставленной задачи свойства реального объекта.

Моделирование производится в тех случаях, когда эксперименты на реальном объекте затруднены по каким-либо причинам (например, требуют больших затрат или приводят к риску для жизни либо не могут производиться в реальном времени, то есть протекают слишком медленно или слишком быстро).

Все модели можно подразделить на материальные и информационные.

2)Материальные модели воспроизводят внешний вид реального объекта в каком-либо масштабе (например, глобус, муляжи внутренних органов, модель молекулы, модели автомашин и самолётов и т.д.)

Информационные (абстрактные) модели отражают не внешний вид, а процессы, происходящие в реальных объектах (например, формулы, таблицы, графики, схемы и т.д.).

3)Материальная модель дома - макет.

Абстрактные модели дома - компьютерный рисунок дома, чертеж дома.
4)Модель Земли - глобус, создан с целью увидеть целиком огромный земной шар.
Модель Земли - карта, создана для удобства работы по изучению частей Земли.
Модель человека - манекен, создан для удобства демонстрации одежды.
Модель человека - скелет (и модели частей организма человека), созданы для исследования организма человека.
Модель города - макет города, создан для грамотного планирования строительства города.5)Мы встречаем их в жизне довольно часто. На информатике мы чертим блок-схемы, на алгебре - графики, после проведенного опроса мы составляем диаграммы, из которых делаем выводы..
6)Модель двигателя внутреннего сгорания автомобиля.
Модель парового двигателя.
Модель строительного крана.
7)
Информационная модель - модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними..
8)
Самолет - летающий аппарат Еще пару веков назад люди лишь мечтали о передвижении по воздуху. «Парить, словно птица» было мечтой каждого человека. Проектов «железной птицы» появлялось все больше и больше. Однако, как правило, надежды себя не оправдывали и эти «птицы» никак не могли взлететь.
И вот однажды, в 1903 году, братья Райты (США) , Орвил и Уилбур, все-таки подняли в воздух первый прототип современного самолета «Флайер» . Он продержался в воздухе 59 секунд, пролетев при этом целых 260 метров. После этого конструкция самолетов стала развиваться все стремительней и совершенней.
9)Для начала вспомни, что такое информационная модель объекта. Если по-простому это совокупность наиболее существенных признаков, которые важны для тех или иных действий с объектом. Вот и опиши арбуз так, чтобы другой человек сделал то что требуется: нарисовать, выбрать спелый или вырастить.Нарисовать:
- почти круглой формы, слегка овальный
- с одной стороны - небольшой хвостик, с противоположной - рыльце
- окраска полосатая: полоски темно- и светло зеленые, одинаковой ширины
- полосы идут в направлении от хвостика к рыльцу...
10)Конечно можно, для этого и существуют модели которые мы можем приравнивать на различные объекты.
Отличаться? Ну зависит от того - что сравниваем. Банально - цвет, размер, форма.
Однако мы ставим модель на какой то объект, сама модель должна соответствовать чему то. Модель это только форма. т.е объект это уже второстепенная часть которая независима от модели. Модель - это форма чего то. Объект - это на что будет наложена форма/модель.

По мере развития человечества происходит структуризация и оптимизация наличных у нас данных и возможностей их использования. При этом ключевой является информационная модель. На сегодняшний день она является существенно недооценённым инструментов планирования. Чтобы сломать эту тенденцию, необходимо рассказывать аудитории о её возможностях, чем и займётся автор этой статьи.

Что называют информационной моделью? Описание и структура

Так называют модель объекта. Она представлена в виде информации, что описывает существенные для конкретного случая параметры и переменные, связи между ними, а также входы и выходы для данных, при подаче на которые можно влиять на получаемый результат. Их нельзя увидеть или потрогать. В целом они не имеют материального воплощения, поскольку строятся на использовании одной информации. Сюда относятся данные, что характеризуют состояния объекта, существенные свойства, процессы и явления, а также связь с внешней средой. Это процесс называется описанием информационной модели. Это самый первый шаг проработки. Полноценной информационной моделью является обычно сложная разработка, которая может иметь много структур, что в рамках статьи сведены в три основных типа:

1. Описательная. Сюда относятся модели, которые создаются на естественных языках. Они могут иметь любую произвольную структуру, которая удовлетворит составляющего их человека.
2. Формальная. Сюда относят модели, которые создаются на формальных языках (научных, профессиональных или специализированных). В качестве примеров можно привести такое: все виды таблиц, формул, граф, карт, схемы и прочих подобных структурных формаций.
3. Хроматические. Сюда относят модели, которые были созданы с применением естественного языка семантики цветовых концептов, а также их онтологических предикатов. Под последними понимают возможность распознавания значений цветовых канонов и смыслов. В качестве примера хроматических моделей можно навести те, что были построены с использованием соответствующей теоретической базы и методологии.

Как видим, основной составляющей являются данные, их структура и процедура обработки. Развивая мысль, можно дополнить, что информационная модель является схемой, в которой описана суть определённого объекта, а также все необходимые для его исследования процедуры. Для более полного описания характеристик используют переменные. Они замещают атрибут цели, которая прорабатывается. И здесь имеет значительную важность структура информационной модели.

Давайте приведём пример. Описание веника и инструкция по его использованию является информационной моделью для уборщика. Но это не всё. Описание и технологический процесс изготовления веника, изложений в соответствующей документации, является информационной моделью и алгоритмом, по которому его делает производитель. Как видите, отражаются наиболее важные свойства объекта. В действительности, конечно, информационная модель – это лишь приближенное описание. В результате можно сказать, что эти данные, с помощью которых осуществляется познание реальности, являются относительно истинными.

Общая классификация

Какие информационные модели существуют? Классификация сформирована на основе самого определения:

1. Зависимо от количества значений переменных они делятся на динамические и статистические.
2. По способу описания бывают знаковыми, натурными, формализованными.
3. Зависимо от особенностей конструирования переменных делятся на графовые, графические, идеографические, текстовые, алгоритмические, табличные.

Виды информационных моделей

Исследованию поддаётся как физический, так и идеальный объект анализа. Это приводит к тому, что существование одинаковых информационных моделей, к которым можно подойти с тем же самых набором инструментариев, нет. Поэтому приходится использовать отдельные подходы и что-то особенное, что позволит изучить или исследовать предметную область. На основании таких суждений принято выделять три виды информационных моделей:

1. Математические. Благодаря им изучают явления и процессы, что являются представленными в виде наиболее общих математических закономерностей или абстрактных объектов, которых достаточно, чтобы выразить законы природы или внутренние свойства наблюдаемого. Также применяются для подтверждения правила логических рассуждений.
2. Компьютерные. Используется для описания совокупности переменных, что представлены абстрактными типами данных и поданы в соответствии с выдвигаемыми требованиями среды обработки ЭОМ.
3. Материальные. Так называют предметное отражение объекта, сохраняющее геометрические и физические свойства (глобус, игрушки, манекены). Также к материальным моделям относят химические опыты.

Типы информационных моделей

Поскольку они являются совокупностью информации, то часто характеризуют состояние и свойства объекта, явления, процесса и их взаимодействие с окружающим их миром. Зависимо от того, как они представлены и выражены, выделяют два типы информационных моделей:

1. Вербальные. Они создаются как результат умственной деятельности человека и представляются в словесной форме или при помощи жестикуляции.
2. Знаковые. Для их выражения используются рисунки, схемы, графики, формулы.

Что необходимо для их создания?

Информация, причём как можно более точная. Чем больше предоставленные данные отвечают реальным показателем, тем эффективней применяется модель на практике. Чтобы разработать модель, сначала проводится сбор всей возможной информации. Она отсеивается и остаётся та, что предоставляет наибольшую ценность для исследователя. Проводится анализ предоставляющей интерес информации, на основании которого она структурируется. И зависимо от целей исследователь из отдельных блоков данных строит необходимую модель. Потом проводится поиск ошибок и ликвидация противоречий. Когда этот шаг закончен, то разработка информационной модели тоже считается завершённой.

Где применяются информационные модели?

Везде. Только такое обозначение не всегда применяется на практике из-за его излишней научности. Инструкции для компьютеров, телевизоров, телефонов, использованных бутылей воды, автомобильных аккумуляторов – вот лишь отдельные примеры. Информационной моделью является и технология производства комбайнов, тракторов, самолётов, грузовиков, прицепов, строений. Как видите, для неё есть применение и в быту, и в промышленности. Но сам термин «информационная модель» больше применяется в последней сфере из-за того, что здесь протекают более сложные процессы с участием большого количества людей.

Пример создания

Давайте попробуем детально проанализировать, что такое информационная модель. Это не так сложно, как может показаться. В качестве примера возьмём клавиатуру. Можно определить два направления относительно пользователя: описание и вопросы настройки. Во-первых, производительно пишет в аннотации, какой это хороший продукт, что он может, как с ним удобно работать. Анализирует передовые технологии, применённые при её создании, экологические преимущества и прочие подобные вещи. Главное – понравиться. Но лгать всё же не надо, поскольку это будет иметь нежелательные последствия.

Во-вторых, прорабатываются вопросы настройки. Можно ответить на них с помощью картинок на листке-вкладыше, где будет изображено, куда вставить разъём клавиатуры в компьютер. Также может прилагаться небольшой ремонтный комплект, инструкция по его использованию, особенности построение устройства, как его следует разбирать в случае возникновения определённых проблем – и ряд других вопросов, которые можно только продумать и дать ответ пользователям на них.

Особенности

Чем больше данных, тем описание информационной модели будет сложнее. Это две стороны медали: следует выбирать между точностью и функциональностью. Чтобы не перегибать палку или избежать слабой проработки вопроса следует заранее очертить задачи для проработки и глубину их разбора. Следует позаботиться обо всех имеющихся моментах, поскольку любая проблема, допущенная на этом этапе, в будущем только добавит работы и необходимость затраты денежных средств на устранение конфликта.

Изучение аспектов информационного моделирования

С научной точки зрения этим вопросом занимается кибернетика. Поэтому, если у вас есть желание углубить свои познания в этой области, запаситесь несколькими недавно вышедшими книгами и внимательно изучите их. Хотя можно и по-другому осведомиться, что такое простейшие информационные модели. Информатика может дать необходимый базис, но для получения всей полноты знаний нужна именно кибернетика. В её рамках можно будет ознакомиться не только с детализированными принципами моделирования, но и узнать про существующие разработки, а также возможности их применения.

Заключение

Информационная модель – это важный и полезный инструмент, если правильно его использоваться. При создании сложных систем (например, программного обеспечения) он позволяет проработать основные технические вопросы и устранить возможные не состыковки. В рамках статьи были размещены знания про то, какие информационные модели есть, как они создаются и другая полезная информация, что пригодится на практике.

Модели объектов и их назначение

Человек стремится познать объекты окружающего мира, он взаимодействует с существующими объектами и создает новые объекты. Одним из методов познания объектов окружающего мира является моделирование, состоящее в создании и исследовании «заместителей» реальных объектов. «Объект-заместитель» принято называть моделью, а исходный объект - прототипом или оригиналом. Например, в разговоре мы замещаем реальные объекты их именами, оформите­ли витрин используют манекен - модель человеческой фигуры, конструкторы стро­ят модели самолетов и автомобилей, а ар­хитекторы - макеты зданий, мостов и парков. Моделью является любое наглядное пособие, используемое на уроках в школе: глобус, муляж, карта, схема, таблица и т. п. Модель важна не сама по себе, а как инструмент, облегчающий познание или наглядное представление объекта.

Модель – это объект, который используется в качестве «заместителя», представителя другого объекта (оригинала или прототипа) с определенной целью. Модель важна не сама по себе, а как инструмент познания или наглядное представление объекта.

К созданию моделей прибегают, когда исследуемый объект слишком велик (модель Солнечной системы) или слишком мал (модель атома), когда процесс протекает очень быстро (модель двигателя внутреннего сгорания) или очень медленно (геологическая модель), когда исследование объекта может оказаться опасным для окружающих (модель атомного взрыва), привести к разрушению его самого (модель самолета) или создание реального объекта очень дорого (архитектурный макет города) и т. д.

Что общего у всех моделей? Какими свойствами они обладают? Во-первых, модель не является точной копией объекта-оригинала: она отражает только часть его свойств, отношений и особенностей поведения. Например, на манекен можно надеть костюм, но с ним нельзя поговорить. Модель автомобиля может быть без мотора, а макет дома - без электропроводки и водопровода. Во-вторых, поскольку любая модель всегда отражает только часть признаков оригинала, то можно создавать и использовать разные модели одного и того же объекта. Например: мяч может воспроизвести только одно свойство Земли - ее форму; обычный глобус отражает, кроме того, расположение материков; а глобус, входящий в состав действующей модели Солнечной системы, - еще и траекторию движения Земли вокруг Солнца.

Чем больше признаков объекта отражает модель, тем она полнее. Однако отразить в модели все свойства объекта-оригинала невозможно, а чаще всего и не нужно. Ведь при создании модели человек, как правило, преследует вполне определенную цель и стремится наиболее полно отразить только те признаки объектов, которые кажутся ему важными, существенными для реализации этой цели. Если, например, модель самолета создается для коллекции, то в ней воспроизводится внешний вид самолета, а не его летные характеристики. От цели моделирования зависят требования к модели: какие именно признаки объекта-оригинала она должна отражать. Отразить в модели признаки оригинала можно одним из двух способов.

Во-первых, признаки можно скопировать, воспроизвести. Такую модель называют натурной (материальной). Примерами натурных моделей являются муляжи и макеты - уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид объекта моделирования (глобус), его структуру (модель Солнечной системы) или поведение (радиоуправляемая модель автомобиля). Во-вторых, признаки оригинала можно описать на одном из языков кодирования информации - дать словесное описание, привести формулу, схему или чертеж. Такую модель называют информационной.

Различают натурные и информационные модели. Натурные модели – реальные предметы, в уменьшенном или увеличенном виде, воспроизводящие внешний вид, структуру или поведение объекта моделирования. Информационные модели – описания объекта-оригинала на языках кодирования информации.

Модели используются человеком для: представления материальных предметов (макет застройки жилого района в мастерской архитектора); объяснения известных фактов (макет скелета человека в кабинете биологии); проверки гипотез и получения новых знаний об исследуемых объектах (модель полета самолета новой кон­струкции в аэродинамической трубе); прогнозирования (сделанные из космоса фотоснимки движения воздушных масс); управления (расписание движения поездов) и т. д.

Приведите три примера натурных моделей. Приведите три примера информационных моделей. В какой ситуации искусственные цветы и муляжи фруктов могут использоваться в качестве моделей-«заместителей» настоящих цветов и фруктов? Какие свойства и отношения объектов отражают эти модели, а какие – нет?

Информационные модели

Объект-оригинал можно заменить набором его свойств: названий (величин) и значений. Набор свойств, содержащий всю необходимую информацию об исследуемых объектах и процессах, называют информационной моделью.

В таблице приведен пример информационной модели дачного дома - карточка из каталога, по которому заказчик строительной компании может выбрать подходящий проект. Каждая карточка в каталоге содержит названия (величины) свойств дома (слева) и значения этих свойств (справа).

Все названия свойств в информационных моделях - это всегда знаковые элементы, потому что название может быть выражено только знаками. А вот значения величин могут нести как знаковую, так и образную информацию. Например, значение величины «внешний вид» может быть выражено образным элементом (рисунком), а значения остальных величин выражены с помощью знаков (чисел, слов, запятых).

Образным элементом информационной модели может быть не только рисунок или фотография, но и объемный макет или видеозапись. Однако при этом обязательно должна иметься возможность связать этот элемент с характеристикой конкретного объекта. Например, в строке «Внешний вид» в каталоге домов может быть указан шифр макета. А чтобы сами макеты были элементами информационной модели, а не украшением, их нужно снабдить ярлыками с шифрами. Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. По способу представления различают следующие виды информационных моделей

Образные модели (рисунки, фотографии и др.) представляют собой зрительные образы объектов, зафиксированные на каком-либо носителе информации (бумаге, фото- и кинопленке и др.). Много информации дают специалистам полученные со спутников фотографии поверхности Земли. Широко используются образные информационные модели в образовании (иллюстрации в учебниках, учебные плакаты по различным предметам) и науках, где требуется классификация объектов по их внешним признакам (в ботанике, биологии, палеонтологии и др.).

Знаковые информационные модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем). Знаковая информационная модель может быть представлена в форме текста на естественном языке или программы на языке программирования, формулы (например, площади прямоугольника S = аb) и т. д. Во многих моделях сочетаются образные и знаковые элементы. Например, модель одноклеточной водоросли. Нарисованные части водоросли - образные элементы этой модели, а надписи вокруг рисунка - знаковые элементы. Примерами смешанных информационных моделей могут служить географические карты, графики, диаграммы и пр. Во всех этих моделях используются одновременно и графические элементы, и символьный язык.

4. Приведите пример информационной модели: а) ученика вашего класса; б) квартиры жилого дома; в) игрока баскетбольной команды.

ПРОВЕРЬ СЕБЯ

Модели всегда играли важную роль в деятельности человека, некоторые явления безопаснее исследовать на модели, нежели в реальности (изучение молнии, последствия атомного взрыва, ядерную энергию и т.д.) Многие открытия в различных науках были сделаны именно благодаря построению моделей различных объектов, процессов и явлений.

В разных науках одни и те же объекты исследуются под разными углами зрения и строятся различные типы моделей. Один и тот же объект иногда имеет множество моделей, а разные объекты могут описываться одной модель

Используя полученный на уроке материал, а так же в поддержку Вам - презентацию по теме «Моделирование. Классификация моделей», проверьте себя, ответив на следующие вопросы:

Вопросы с 1 – 6 предполагают только один ответ.

1. Моделирование - это:

а) процесс замены реального объекта (процесса, явления) моделью, отражающей его существенные признаки с точки зрения достижения конкретной цели;

б) процесс демонстрации моделей одежды в салоне мод;

в) процесс неформальной постановки конкретной задачи;

г) процесс замены реального объекта (процесса, явления) другим материальным или идеальным объектом;

д) процесс выявления существенных признаков рассматриваемого объекта.

2. При изучении объекта реальной действительности можно создать:

а) одну единственную модель.

б) несколько различных видов моделей, каждая из которых отражает те или иные существенные признаки объекта;

в) одну модель, отражающую совокупность признаков объекта;

г) точную копию объекта во всех проявлениях его свойств и поведения;

д) вопрос не имеет смысла.

3. Файловая система персонального компьютера наиболее адекватно может быть описана в виде:

а) табличной модели;

б) динамической модели;

в) иерархической модели;

г) натурной модели;

д) математической модели.

4. Географическую карту следует рассматривать, скорее всего, как:

а) математическую информационную модель;

б) вербальную информационную модель;

в) табличную информационную модель.

г) графическую информационную модель;

д) натурную модель.

5. Материальное (натурное) моделирование это:

а) моделирование, при котором в модели узнается моделируемый объект, то есть натурная модель всегда имеет визуальную схожесть с объектом - оригиналом;

б) создание математических формул, описывающих форму или поведение объекта-оригинала;

в) моделирование, при котором в модели узнается какой-либо отдельный признак объекта-оригинала;

г) совокупность данных, содержащих текстовую информацию об объекте-оригинале;

д) создание таблицы, содержащей информацию об объекте-оригинале

6. Математическая модель объекта - это:

а) созданная из какого-либо материала модель, точно отражающая внешние признаки объекта-оригинала;

б) описание в виде схемы внутренней структуры изучаемого объекта;

в) совокупность данных, содержащих информацию о количественных характеристиках объекта и его поведения в виде таблицы;

г) совокупность записанных на языке математики формул, отражающих те или иные свойства объекта-оригинала или его поведение;

д) последовательность электрических сигналов.

Вопросы с 7 по 10 предполагают насколько ответов

7. Какие из приведенных ниже моделей являются динамическими?

а) Карта местности.

б) Дружеский шарж.
в) Программа, имитирующая движение стрелок циферблата на экране дисплея.
г) Фотография.

д) График изменения температуры воздуха в течение дня.

8. Определите, какие из перечисленных моделей материальные, а какие информационные. Укажите обозначения только материальных моделей.

а) Макет декорационного оформления театральной постановки.
б) Эскизы костюмов к театральному спектаклю.

в) Географический атлас.
г) Объемная модель молекулы воды.

д) Уравнение химической реакции, например: CO 2 +2NaOH=Na 2 CO 3 +H 2 O.

е) Макет скелета человека.
ж) Формула определения площади квадрата со стороной h: S=h 2 .
з) Расписание движения поездов.

и) Игрушечный паровоз.

9. Каждая модель может классифицироваться по разным признакам, попробуйте самостоятельно заполнить таблицу полностью. Для модели из первой колонки определите, к какому типу для каждой последующей колонки она относится:

10. Каждая модель создается для определенной цели, при этом рассматриваются только существенные признаки, применяемые именно к этой цели. Определите, какой аспект объекта -оригинала моделируется в приведенных примерах , будьте внимательны и помните, что у одной модели могут рассматриваться несколько аспектов.

Свои ответы оформите следующим образом:

Класс: ___________________________________

ФИО ____________________________________

7. - перечислите все верные ответы;

8. - перечислите все верные ответы;

9. - оформить либо в таблицу, либо в текстовом виде (ПРИМЕР. Игрушечный автомобиль – учебная, материальная, статическая )

10. - оформить с помощью обозначений, например: 1) - А, Б (это означает, что внешний вид рассматривается и при ксерокопировании документа и при конструировании кресла водителя в автомобиле)

У С П Е Х О В!!!

Рассматриваются только существенные признаки, применяемые к этой цели.

2 задание

Вы все успели выполнить, а товарищи еще работают, проверьте себя еще раз – разгадайте классический кроссворд на тему «Моделирование» (кроссворд находится на … МОДЕЛИРОВАНИЕ-КРОССВОРД - следует указать полный путь к местоположению кроссворда на компьютере)

По горизонтали:

2. Общее название моделей, которые представляют совокупность полезной и нужной информации об объекте

3. Общее название моделей, воспроизводящий внешний вид, структуру, поведение моделируемого объекта.

5. Описание модели с помощью формального языка

6. Модели, позволяющие увидеть изменение объекта во времени

8. Модели данного вида имитируют реальность с той или иной степенью точности

9. Пример самой первой графической модели

10. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов

11. Инструмент для компьютерного моделирования

12. Графический объект, состоящий из вершин, соединенных линиями

14. Уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Данные модели используются для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик

15. Искусственно созданный объект, воспроизводящий строение и свойства исследуемого объекта

По вертикали:

1. Построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений

4. Данные модели представляют собой одномоментный срез информации по объекту

7. Данные модели представляют собой описание на естественных языках в мысленной или разговорной форме

13. Пример знаковой математической модели

3 задание (домашняя работа)

Моделирование – ведущий принцип современного научного познания. Человек не может видеть предмет познания целиком, во всех его проявлениях. Поэтому он ограничивает свои притязания и стремиться познать какую-либо сторону этого предмета, в зависимости от стоящей перед человеком задачи.

Представьте себя на месте главного проектировщика большой фирмы. Ваша задача - уметь работать во многих сферах деятельности и применять свои знания на практике. Фирме предстоит большой заказ, но прежде чем доверит его вам, вас решили испытать, и предложили выполнить следующее задание.

Имеются различные объекты моделирования, цели моделирования разные для каждого объекта, выделите как можно боль­ше различных свойств (признаков) объекта моделирования и отметьте, какие из них являются су­щественными с точки зрения указанной цели моде­лирования. Перенесите таблицу в рабочую тетрадь и заполните её.

Критерии оценивания учащихся .

1 задание

7. - в, д;

8. - а, г, е, и;

9. - оформление в виде таблицы:

9 – оформление в текстовом виде:

Игрушечный автомобиль – игровая, материальная, статическая

Объемная модель куба – учебная, материальная, статическая

Географическая карта – учебная, информационная, статическая

10. - 1) - А, Б

За каждый верный ответ даётся 1 балл (с 1по 6 задание – 6 баллов, 7 – 2 балла, 8 – 4 балла, 9 – 6 баллов, 10 – 3 балла), всего 21.

Оценка выставляется «5», если набрано более 18 баллов

«2» - менее 9 баллов

2 задание (ответы к кроссворду по теме «Моделирование»)

По горизонтали:

2. Общее название моделей, которые представляют из себя совокупность полезной и нужной информации об объекте (информационные)

3. Общее название моделей, воспроизводящих внешний вид, структуру моделируемого объекта (материальные)

5. Описание модели с помощью формального языка (формализация)

6. Модели, позволяющие увидеть изменение объекта во времени (динамические)

8. Модели данного вида имитируют реальность с той или иной степенью точности (имитационные)

9. Пример самой первой графической модели (рисунок)

10. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов (таблица)

11. Инструмент для компьютерного моделирования (компьютер)

12. Графический объект, состоящий из вершин, соединенных линиями (граф)

14. Уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Данные модели используются для исследования объекта и прогнозирования его будущих характеристик (опытные)

15. Искусственно созданный объект, воспроизводящий строение и свойства исследуемого объекта (модель)

По вертикали:

1. Построение моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений (моделирование)

4. Данные модели представляют собой одномоментный срез информации по объекту (статические)

7. Данные модели представляют собой описание на естественных языках в мысленной или разговорной форме (вербальные)

13. Пример знаковой математической модели (формула)

3 задание (домашняя работа)

Пример заполнения домашней таблицы:

При проверки этого задания возможны варианты ответов, не учтенные в таблице, так как работа предполагает самостоятельное решение, и предусмотреть все варианты не представляется возможным.

Контроль и проверка знаний:

5 баллов для каждого объекта моделирования определены более трех свойств, которые раскрывают цель моделирования, правильно выделены существенные свойства из предложенных.

4 балла для каждого объекта моделирования выделены несколько свойств, но это свойства не полностью раскрывают цель моделирования, были ошибки при выделении существенных свойств.

3 балла для некоторых объектов моделирования выделено по одному или несколько свойств, но это свойства не полностью раскрывают цель моделирования, не выделены или выделены неверно существенные свойства.

Психологическую... на ... себя ... ответив на следующие вопросы : 1. В чем заключается постановка транспортной задачи? 2. Какая модель ... модели и моделирования . 2. Виды моделирования . 3. Классификация математических моделей . 4. Понятие экономико-математической модели ...

Методологическая основа моделирования. Все то, на что направлена человеческая деятельность, называется объектом (лат. objection - предмет). Выработка методологии здесь направлена на упорядочение получения и обработки информации об объектах, которые существуют вне нашего сознания и взаимодействуют между собой и внешней средой.

Объект – некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая человеком как единое целое.

Имя - это основная характеристика, которая позволяет отличить один объект от другого. В обыденной жизни используется общее имя , обозначающее объекты с похожими характеристиками: комната, собака, река, песня. Многим объектам, чтобы конкретизировать их, дают имя собственное .

Различают объект и конкретный экземпляр объекта . Объект характеризуется именем и параметрами без указания конкретных значений. Экземпляр имеет конкретные значения параметров, может обладать собственным именем и этим отличается от других, ему подобных объектов.

Среда – условия существования объекта. Среда существования объекта влияет на сам объект.

В научных исследованиях большую роль играют гипотезы, т. е. определенные предсказания, основывающиеся на небольшом количестве опытных данных, наблюдений, догадок. Быстрая и полная проверка выдвигаемых гипотез может быть проведена в ходе специально поставленного эксперимента. При формулировании и проверке правильности гипотез большое значение в качестве метода суждения имеет аналогия.

Аналогией называют суждение о каком-либо частном сходстве двух объектов, причем такое сходство может быть существенным и несущественным. Понятия существенности и несущественности сходства или различия объектов условны и относительны. Существенность сходства (различия) зависит от уровня абстрагирования и в общем случае определяется конечной целью проводимого исследования.

Гипотезы и аналогии должны обладать наглядностью или сводиться к удобным для исследования логическим схемам; такие логические схемы, упрощающие рассуждения и логические построения или позволяющие проводить эксперименты, уточняющие природу явлений, называются моделями . Другими словами, модель (лат. modulus - мера) - это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Все многообразие моделей делится на три класса:

материальные (натурные) модели (некие реальные предметы - макеты, муляжи, эталоны) - уменьшенные или увеличенные копии, воспроизводящие внешний вид моделируемого объекта, его структуру (глобус, модель кристаллической решётки) или поведение (радиоуправляемая модель самолёта, велотренажёр);

воображаемые модели (геометрическая точка, математический маятник, идеальный газ, бесконечность);

информационные модели - описания моделируемого объекта на одном из языков кодирования информации (словесное описание, схемы, чертежи, карты, рисунки, научные формулы, программы и пр.).

Определение моделирования. Замещение одного объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели называется моделированием.

Моделирование - представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью. Теория замещения одних объектов (оригиналов) другими объектами (моделями) и исследования свойств объектов на их моделях называется теорией моделирования.

Рис. Общая схема моделирования

В процессе моделирования каждый аспект моделирования раскрывается через совокупность свойств. В моделях отражаются не все свойства объекта , а только существенные с точки зрения цели моделирования .

Каждый аспект моделирования характеризуется своим набором свойств:

внешний вид - набором признаков;

структура - перечнем элементов и указанием отношений между ними;

поведение - изменением внешнего вида и структуры с течением времени.

Некоторые свойства объекта моделирования могут быть выражены величинами, принимающими числовые значения. Такие величины носят название параметров модели.

Цель моделирования возникает, когда субъект моделирования решает стоящую перед ним задачу, и зависит как от решаемой задачи, так и от субъекта моделирования. Отсюда следует, что цель моделирования имеет двойственную природу: с одной стороны, она объективна, так как вытекает из задачи исследования, с другой - субъективна, поскольку исследователь всегда корректирует её в зависимости от опыта, интересов, мотивов деятельности.

Рассмотрим примеры. На рисунках

Субъект моделирования - архитектор, напр.

Задача моделирования - спроектировать комфортабельный дом для семьи заказчика, расходы на проектирование и строительство которого не превысят заданной суммы.

Объект моделирования - те дома, которые архитектор видел воочию или представлял в своем воображении. Задача, стоящая перед архитектором как субъектом моделирования, конкретизируется в цели моделирования: разработать проект дома, который бы понравился заказчику, отражал бы профессиональные предпочтения самого архитектора и смета расходов на реализацию которого удовлетворяла бы определенным ограничениям.

Для одного объекта один субъект может построить несколько моделей, если он решает разные задачи, приводящие к разным целям моделирования (рис. 2).

Для одного объекта разные субъекты могут построить разные модели, даже если задача моделирования у них одна. Выбор вида модели и её построение зависит от знаний, опыта, предпочтений, личных интересов субъекта (рис. 3, 4).

Разные объекты могут иметь одинаковые по виду модели, даже если их строили разные субъекты исходя из разных целей моделирования.

Различаютмоделирование внешнего вида , моделирование структуры и моделирование поведения .

Моделирование внешнего вида объекта используется для:

Идентификации (узнавания) объекта;

Долговременного хранения образа.

Моделирование структуры объекта используется для:

Её наглядного представления;

Изучения свойств объекта;

Выявления значимых связей;

Изучения стабильности объекта.

Моделирование поведения применяется при:

планировании, прогнозировании;

установлении связей с другими объектами;

выявлении причинно-следственных связей;

управлении;

конструировании технических устройств и т. п.

Структура объекта - совокупность его элементов и существующих между ними связей.

Описание структуры - перечислению составных элементов объекта и указанию связи между ними. В языке эти элементы и связи часто выражаются именами существительными: электрон, протон, нейтрон, сила притяжения (связь), энергетический уровень (при описании атома).

Моделирование структуры объекта необходимо для:

Её наглядного представления,

Изучения свойств объекта,

Выявления значимых связей,

Изучения стабильности объекта и прочее

Поведением объекта называют изменения, происходящие с ним с течением времени. Описание поведения объекта сводится к описанию его внешнего вида и структуры с течением времени в результате взаимодействия с другими объектами.

Гносеологическая роль теории моделирования

ГНОСЕОЛОГИЯ (греч. gnosis - знание, logos - учение) - философская дисциплина, занимающаяся исследованиями, критикой и теориями познания, - теория познания как таковая.

Моделирование - ведущий принцип современного научного познания. Человек не может видеть предмет познания целиком, во всех его проявлениях. Поэтому он ограничивает свои притязания и стремится познать какую-либо сторону этого предмета, в зависимости от стоящей перед человеком задачи.

Однако существует возможность с помощью моделирования выделить общее, что присуще моделям различных по своей природе объектов реального мира. Это общее заключается в наличии некоторой структуры (статической или динамической, материальной или мысленной), которая подобна структуре данного объекта.

Моделирование основано на общих принципах научного познания:

Принцип редукционизма - возможность сведения более сложного к более простому. Это значит, что изучение более простого может что-то сказать и о самом объекте.

Принцип эволюции - все высшие формы постепенно развились из низших форм. Это значит, что, анализируя поведение низших форм, можно прогнозировать поведение высших форм.

Принцип рациональности , который гласит, что объекты реального мира можно познавать с помощью логики и математики.

Если результаты моделирования подтверждаются и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то говорят, что модель адекватна объекту. При этом адекватность модели зависит от цели моделирования и принятых критериев.

Адекватность предполагает воспроизведение моделью с необходимой полнотой всех характеристик объекта, существенных для цели моделирования.

Для установления адекватности в случае конструктивных, в том числе информационных моделей, необходимо сформулировать цель моделирования и уточнить, какой из аспектов изучаемого объекта (внешний вид, структура или поведение) представляет в данном случае интерес.

Если наблюдателю доступны разные модели объекта , но недоступен сам объект, он может сравнить имеющиеся модели и выделить некоторые инвариантные (присутствующие во всех моделях) моменты, которые с большой степенью достоверности можно отнести к самому объекту.

Если наблюдателю доступна только одна модель , вопрос о её адекватности объекту принимается на основе следующих фундаментальных научных положений :

непротиворечивость : невозможна одновременная истинность высказывания (А) и противоречащего ему высказывания (не А);

закон достаточного основания : «...ни одно явление не может оказаться истинным или действительным, ни одно утверждение - справедливым без достаточного основания, почему дело обстоит именно так, а не иначе...» (Г. В. Лейбниц);

закон сохранения энергии : энергия поля + энергия объекта = constant.

закон сохранения вещества : вещество никуда не исчезает и ниоткуда не возникает, оно только переходит из одного состояния в другое;

свойство симметрии : если какое-либо состояние или процесс встречается в природе, то для него существует обращенное во времени состояние или процесс, который также может реализоваться в природе.

Кроме того, адекватность модели оценивается на основе общих эвристических принципов :

Принципа простоты ;

Принципа «лени » (в коммуникации);

Принципа эстетики ;

Принципа соответствия : если корректно уточнить адекватную модель или область действия адекватной модели, то в результате получится адекватная модель.