Теория недели 19.11 - 24.11.2012

Объект и система Модель, как отражение существенных свойств реального объекта.  Виды моделей: материальные и нематериальные. Информационные модели.

Макет здания, детская мягкая игрушка, математическая формула, теория развития общества – это все модели. Как же назвать такие разные понятия одним словом?

Можно привести огромное количество примеров моделей. Как их классифицировать?

Наиболее полно отразить существенные свойства объекта можно с помощью информационной модели. Как ее построить?

Какова степень необходимости использования формализации при описании информационных моделей?

В своей деятельности человек очень часто использует модели, то есть создает образ того объекта, явления или процесса, с которым ему предстоит иметь дело.

Модель – это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.

Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.

Вопрос: почему бы не исследовать сам оригинал, а не строить его модель?

Назовем несколько причин, по которым прибегают к построению моделей.

В реальном времени оригинал может уже не существовать или его нет в действительности.

Пример: теория вымирания динозавров, Атлантиды ...

Оригинал может иметь много свойств и взаимосвязей. Чтобы глубоко изучить какое-то конкретное свойство, иногда полезно отказаться от менее существенных, вовсе не учитывая их.

Примеры: карта местности, модели живых организмов...

Оригинал либо очень велик, либо очень мал.

Примеры; глобус, модель Солнечной системы, модель атома...

Процесс протекает очень быстро или очень медленно.

Примеры: модель двигателя внутреннего сгорания ...

Исследование объекта может привести к его разрушению.

Примеры: модель самолета или автомобиля...

(Дети могут назвать другие причины)

Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

Что можно моделировать? Ответим на этот вопрос

Моделировать можно:

1. Объекты

Назовем примеры моделей объектов:

  • копии архитектурных сооружений;
  • копии художественные произведения;
  • наглядные пособия;
  • модель атома водорода или солнечной системы;
  • глобус;
  • модель, демонстрирующая одежду;
  • и т.д.

2. Явления

Примеры моделей явлений:

  • модели физических явлений: грозового разряда, магнитных и электрических сил...;
  • геофизические модели: модель селевого потока, модель землетрясения, модель оползней...

3. Процессы

Примеры моделей процессов:

  • модель развития вселенной;
  • модели экономических процессов;
  • модели экологических процессов...

4. Поведение

При выполнении человеком какого-либо действия ему обычно предшествует возникновение в его сознании модели будущего поведения. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или отправляется в поход – он непременно сначала представляет себе все это в уме. Это главное отличие человека мыслящего от всех других живых существ на земле. Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями. Например, рассмотрим объект “человек” с точки зрения различных наук:

  • в механике человек – это материальная точка;
  • в химии – это объект, состоящий из различных химических веществ;
  • в биологии – это система, стремящаяся к самосохранению;
  • и т.д.

С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Например, в механике различные материальные объекты от песчинки до планеты рассматриваются как материальные точки.

Таким образом, совершенно неважно, какие объекты выбираются в качестве моделирующих. Важно лишь то, что с их помощью удается отразить наиболее существенные признаки изучаемого объекта, явления или процесса.

Моделирование – это метод научного познания объективного мира с помощью моделей.

Классификация моделей

Объектов моделирования, как мы только что с вами убедились, огромное количество. И для того, чтобы ориентироваться в их многообразии, необходимо все это классифицировать, то есть каким-либо образом упорядочить, систематизировать.

При классификации объектов по “родственным” группам необходимо правильно выделить некий единый признак (параметр, а затем объединить те объекты, у которых он совпадает). Рассмотрим наиболее распространенные признаки, по которым можно классифицировать модели.

Вербальные и знаковые модели, как правило, взаимосвязаны. Мысленный образ, родившийся в голове человека, может быть облечен в знаковую форму. Например, мелодия, родившаяся в голове композитора, будет представлена в виде нот на бумаге.

Для создания моделей используется огромный спектр инструментов. Если модель имеет материальную природу. То для ее создания используются традиционные инструменты: фотоаппарат, кисть художника, карандаш, и.т.д., и, наконец самый совершенный в наши дни инструмент – компьютер.

Понятие “система”

Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов, каждый из которых имеет разнообразные свойства, и при этом объекты взаимодействуют друг с другом.

Система – это целое, состоящее из объектов, взаимосвязанных между собой.

Примеры систем: человек, компьютер, дом, дерево, книга, стол, и т.д.

Системы бывают:

1.     Материальные (человек, компьютер, дерево, дом).

2.     Нематериальные (человеческий язык, математика)

3.     Смешанные (школьная система, так как включает в себя как материальные элементы (здание, оборудование, школьников, учебники), нематериальные (расписание занятий, темы уроков, устав школы).

Важным признаком системы является ее целостное функционирование. Пример

Компьютер нормально работает до тех пор, пока исправны основные устройства, входящие в его состав. Если удалить одно из них, то компьютер выйдет из строя, то есть прекратит свое существование как система.

Система “компьютер” состоит из подсистем “оперативная память”, “процессор”, “системный блок” и т.д., так как оперативную память, процессор системный блок можно так же считать системами (они состоят из элементов).

Системный анализ и систематизация

Чтобы описать систему, недостаточно только перечислить ее элементы. Необходимо указать, как эти элементы связаны друг с другом.

Система – это порядок и организация.

Если графически представить связи между элементами системы, то получится ее структура. Структура может определять пространственное взаиморасположение элементов (цепочка, звезда, кольцо), их вложенность – хронологическую последовательность (линейную, ветвящуюся, циклическую).

Описав элементы системы и указав их взаимосвязь вы проведете системный анализ. Например: генеалогическое древо.

Систематизация – это процесс превращения множества объектов в систему.

Систематизация имеет огромное значение. В повседневной жизни каждый из нас занимается систематизацией – разделяет посуду – на стаканы, тарелки, кастрюли и т.д.

Систематизация знаний в различных науках. Начало многих

вязано с именем великого древнегреческого ученого Аристотеля, который жил в 4 в. до н.э. Вместе со своими учениками Аристотель проделал колоссальную работу по классификации накопленных знаний, разделил их только частей и дал каждой свое название. Именно тогда на свет появились физика, биология, экономика, логика и другие науки.

Тест

1. Упрощенное представление реального объекта называется

1) оригиналом

2) прототипом

3) моделью

4) системой

2. Модель есть замещение изучаемого объекта другим объектом, который отражает…

1) все стороны оригинала

2) некоторые стороны оригинала

3) существенные стороны оригинала

4) несущественные стороны оригинала

3. Какими свойствами должен обладать манекен для его использования в качестве модели человека?

1) Способностью мыслить, разговаривать

2) Повторять форму и размеры человеческого тела

3) Способностью ходить

4) Умением закручивать болты и гайки

4. Какая из представленных моделей НЕ является информационной моделью?

1) Расписание движения поездов

2) Эскизы костюмов к спектаклю

3) Географический атлас

4) Макет скелета человека

5. Информационная модель, состоящая из строк и столбцов, называется:

1) таблицей

2) графиком

3) схемой

4) чертежом

6. Информационной моделью организации занятий в школе является:

1) свод правил поведения учащихся

2) список класса

3) расписание уроков

4) перечень учебников

7. Схема электрической цепи является:

1) табличной моделью

2) иерархической моделью

3) графической моделью

4) словесной моделью

8. Процесс построения и исследования моделей называется:

1) конструированием

2) моделированием

3) экспериментированием

4) проектированием

Домашнее задание:

Уровень знания: выучить определение основных терминов и понятий.

Уровень понимания: составьте различные по типу модели объектов: самолет, человек.

Провести системный анализ объектов: семья, школа.