Modell - egy valós tárgy, folyamat vagy jelenség formalizált ábrázolása, különféle eszközökkel kifejezve: matematikai arányszám, számok, szövegek, grafikonok, rajzok, szóbeli leírás, anyagi tárgy. A modellnek tükröznie kell a vizsgált tárgy, jelenség vagy folyamat lényeges jellemzőit.

Modellezés egy megismerési módszer, amely modellek létrehozásából és tanulmányozásából áll.

Szimulációs célok:

1. A vizsgált tárgy lényegének megértése;

2. Tanulja meg kezelni a létesítményt, és határozza meg a kezelésének legjobb módjait;

3. Közvetlen vagy közvetett következmények előrejelzése;

4. Oldja meg az alkalmazott problémákat.

2. A modellek osztályozása és ábrázolási formái

A feladattól, a modellkészítés módjától és a témakörtől függően sokféle modell létezik:

· Felhasználási terület szerint képzési, kísérleti, játék, szimulációs, kutatási modellek kiosztása.

· Időtényező szerint különbséget tenni statikus és dinamikus modellek között.

· A bemutatás formájának megfelelően a modellek matematikai, geometriai, verbális, logikai, speciális (jegyzetek, kémiai képletek stb.).

· Bemutatás útján A modellek információs (nem anyagi, absztrakt) és tárgyi jellegűek. Az információs modelleket viszont jelre és verbálisra, jelre - számítógépre és nem számítógépre osztják.

információs modell egy olyan információhalmaz, amely egy tárgy, folyamat vagy jelenség tulajdonságait és állapotát jellemzi.

verbális modell- információs modell mentális vagy társalgási formában.

ikonikus modell- speciális jelekkel, azaz bármilyen formális nyelv segítségével kifejezett információs modell.

Matematikai modell- egy folyamatot vagy jelenséget leíró matematikai összefüggésrendszer.

A számítógépes modell egy szoftverkörnyezet által kifejezett matematikai modell.

Tapasztalt modellek – ezek a tervezett tárgy kicsinyített vagy felnagyított másolatai. Ezeket teljes körűnek is nevezik, és az objektum tanulmányozására és jövőbeli jellemzőinek előrejelzésére használják.

A folyamatok és jelenségek tanulmányozására tudományos és műszaki modelleket hoznak létre.

A szimulációs modellek nemcsak tükrözik a valóságot változó pontossággal, hanem utánozzák azt. A kísérletet vagy többször megismétlik annak érdekében, hogy tanulmányozzák és értékeljék bármely cselekvésnek a valós helyzetre gyakorolt ​​következményeit, vagy egyidejűleg hajtják végre sok más hasonló tárggyal, de eltérő körülmények között. A helyes megoldás kiválasztásának ezt a módját ún próbálgatással.

Statikus modell – olyan, mint egy egyszeri információszelet az objektumról.

A dinamikus modell lehetővé teszi, hogy megtekintse, hogyan változik egy objektum az idő múlásával.

A példákból látható, hogy ugyanazt az objektumot statikus és dinamikus modellekkel is lehet tanulmányozni.

Az anyagi modelleket másként szubjektumnak, fizikainak nevezhetjük. Az eredeti geometriai és fizikai tulajdonságait reprodukálják, és mindig valódi megtestesülésük van.

Az információs modellek saját szemmel nem érinthetők, nem láthatók, nincs anyagi megtestesülésük, mert csak információra épülnek. Ez a modellezési módszer a környező valóság tanulmányozásának információs megközelítésén alapul.

Téma 1. A modellezés mint tudásmódszer

Terv:

1. Modell, szimuláció

2. A modellek osztályozása. Anyag- és információs modellek

1.Modell, szimuláció

Ray Bradbury amerikai tudományos-fantasztikus író írta a "Thunder Come" című novellát. Egy olyan cégről mesél, amely 60 millió évre visszamenőleg szervez utazásokat. A múlt minden látogatója csak egy speciálisan meghatározott úton haladjon, mert egy óvatlan lépés már képes megtörni a következő történelmet. A cég egyik alkalmazottja szerint a következőképpen írják le:

– Tegyük fel, hogy véletlenül megöltünk itt egy egeret. Ez azt jelenti, hogy ennek az egérnek minden leendő leszármazottja nem fog létezni... Nem egy, hanem millió egeret fogsz elpusztítani... De mi van a rókákkal, amelyek táplálékára ezek az egerek kellettek? Ha tíz egér nem elég, egy róka elpusztul. Tíz rókával kevesebb – egy oroszlán éhen hal... És itt az eredmény: 59 millió év elteltével egy barlanglakó, egy az egész világon élő tucat közül, vaddisznóra vagy kardfogú tigrisre megy vadászni. De egy egér összezúzásával az összes tigrist összezúztad ezeken a helyeken. És a barlanglakó éhen hal... Ez egymilliárd leszármazottja halála. Talán Róma nem jelenik meg hét dombján…

Hiába könyörgött a történet egyik hőse, hogy térítse vissza 60 millió évvel ezelőttihez, hogy újraélessze a véletlenül összetört lepkét. Egy teljesen más történelembe került, és meghalt.

Ez persze csak egy fantázia, egy mese, egy szituáció, amelyet a szerző modellezett, de mindannyiunk számára utalást rejt magában, hogy mennyire óvatosnak kell lennünk a természettel való kommunikációban. Milyen gyakran bizonyulnak átgondolatlannak a döntéseink: vagy hirtelen úgy döntünk, hogy elpusztítjuk az összes farkast, amely állítólag csak kárt okoz, vagy az egész szárazföldet benépesítjük nyulakkal (ez Ausztráliában történt), és akkor nem tudjuk, hogyan Szabadulj meg tőlük. Minden alkalommal, amikor vissza akarok térni ahhoz a végzetes pillanathoz, és egy helyesebb lépést tenni, ahogy nekünk tűnik. De ez sajnos lehetetlen – nincs olyan időgép, amely a múltba vinne minket.

Létezik azonban egy „időgép”, amivel a jövőbe tekinthetünk, elemezhetünk, szimulálhatunk egy folyamatot, helyzetet – ez a tudomány.

Vegyünk egy példát az életből. 1870-ben az angol Admiralitás vízre bocsátott egy új csatahajót, a Kapitányt. A hajó tengerre szállt és felborult. A hajó elveszett, 523 ember vesztette életét.

Mindenki számára teljesen váratlan volt. Egy személy kivételével mindenkinek. Az angol hajóépítő tudós, W. Reid volt az, aki korábban egy tatu modelljén végzett kutatást, és megállapította, hogy a hajó enyhe hullámra is felborul. Ám az Admiralitás urai nem hittek a tudósnak, aki "komolytalan" kísérleteket végzett a "játékkal". És megtörtént az elképzelhetetlen.

Kora gyermekkorban különféle modellekkel találkozunk: sokak kedvenc játéka volt a játékautó, a repülő vagy a hajó, de a mackó vagy a baba is. A gyerekek gyakran modelleznek (kockákkal játszanak, egy közönséges bot helyettesíti a lovat stb.).

A gyermek fejlődésében, a körülötte lévő világ megismerésének folyamatában fontos szerepet játszanak az olyan játékok, amelyek lényegében valódi tárgyak modelljei. Serdülőkorban sokak számára a repülőgépmodellezés, a hajómodellezés, a valódi tárgyaknak tűnő játékok kézzel készített alkotása iránti szenvedély befolyásolja az életút kiválasztását. A modelleket és a modellezést az emberiség régóta használja. Valójában a modellek és a modellkapcsolatok vezettek a beszélt nyelvek, az írás és a grafika megjelenéséhez. Őseink sziklafaragványai, majd festményei és könyvei a környező világgal kapcsolatos ismeretek átadásának minta-, információs formái a következő generációknak.

Próbáljuk megérteni, mi az a modell.

Úgy tűnik, mi a közös egy játékhajó és egy számítógép képernyőjén látható, összetett matematikai absztrakciót ábrázoló rajz között? És mégis van valami közös: mindkét esetben egy valós tárgyról készült képünk van, amely valamilyen eredeti „helyettesítője”, változó bizonyossággal vagy részletességgel reprodukálja az eredetit. Más szavakkal: a modell egy tárgynak a tényleges létezésének formájától eltérő formában való megjelenítése.

A természettel (élő és nem élő) és a társadalommal foglalkozó tudományok szinte mindegyikében a modellek felépítése és használata a tudás erőteljes eszköze. A valós tárgyak és folyamatok annyira sokrétűek és összetettek, hogy a tanulmányozásuk legjobb módja egy olyan modell felépítése, amely a valóságnak csak néhány oldalát tükrözi, és ezért összehasonlíthatatlanul egyszerűbb ennél a valóságnál, és először ezt a modellt fedezzük fel. A tudomány fejlődésének évszázados tapasztalatai a gyakorlatban is igazolták e megközelítés gyümölcsözőségét. A modell felbecsülhetetlen és vitathatatlan segédje a mérnököknek és tudósoknak.

Íme néhány példák elmagyarázza, mi az a modell.

Építész készül építeni épület eddig ismeretlen típus. De mielőtt felállítaná, megépíti kocka épület az asztalon, hogy nézzen ki. azt épületmodell.

Hogy elmagyarázza, hogyan működik keringési rendszer, előadó bemutatja diagram poszter, amelyen nyilak mutatják a véráramlás irányát. azt a keringési rendszer működésének modellje.

A falon lóg festmény,ábrázoló virágzó almakert. azt almáskert modell.

Irodalmi műfaj, például mese vagy példázat közvetlenül kapcsolódik a modell fogalmához, mivel ennek a műfajnak az a jelentése, hogy az emberek közötti kapcsolatokat átviszi az állatok közötti kapcsolatokra.

Próbáljuk megérteni, mi a szerepe a modelleknek az adott példákban.

Természetesen egy építész építhetett volna egy épületet anélkül, hogy először kísérletezett volna a kockákkal. De nem biztos benne, hogy az épület elég jól fog kinézni. Ha csúnyának bizonyul, akkor hosszú évekig néma szemrehányás lesz az alkotója felé. Jobb a kockákkal kísérletezni.

Természetesen az előadó részletes anatómiai atlaszt is használhatott a bemutatáshoz. De a keringési rendszer tanulmányozásakor nincs szüksége ilyen részletességre. Ezenkívül zavarja a tanulmányozást, mivel nem teszi lehetővé, hogy a fő dologra összpontosítson. Sokkal hatékonyabb a plakát használata.

Természetesen az illatos almáskertben sétálva a leggazdagabb érzelmi benyomásokat szerezheti. De ha a Távol-Északon élünk, és nincs lehetőségünk virágozni az almáskertet, akkor a képre nézve elképzelhetjük ezt a kertet.

A fenti példák mindegyikében van egy tárgy összehasonlítása egy másikkal, amely azt helyettesíti: az igazi épület egy kockákból álló épület; keringési rendszer - séma a plakáton; almáskert - egy kép, amely azt ábrázolja.

Tehát adjuk meg a modell következő definícióját:

Modell - olyan anyagi vagy mentálisan ábrázolt tárgy, amely a tanulmányozás során felváltja az eredeti tárgyat, megtartva ennek az eredetinek néhány, a jelen tanulmány szempontjából fontos jellegzetességét.

Vagy mondhatod más szavakkal is: modell - ez egy valós tárgy, folyamat vagy jelenség leegyszerűsített ábrázolása.

A modell lehetővé teszi, hogy megtanulja, hogyan kell megfelelően irányítani egy objektumot, ha különféle vezérlési lehetőségeket tesztel az objektum modelljén. Valós tárggyal ilyen célból kísérletezni legfeljebb kényelmetlen, és általában egyszerűen káros vagy akár lehetetlen is számos ok miatt (a kísérlet hosszú időbeli időtartama, a tárgy nemkívánatos és visszafordíthatatlan állapotba kerülésének kockázata stb. .)

Tehát, vonjuk le a következtetést: A modellre azért van szükség, hogy:

Megérteni, hogyan van elrendezve egy adott tárgy - mi a szerkezete, alapvető tulajdonságai, a fejlődés törvényei és a külvilággal való interakció;

Tanuljon meg egy objektumot vagy folyamatot kezelni, és meghatározza a legjobb kezelési módszereket az adott célokhoz és kritériumokhoz (optimalizálás);

Megjósolni a meghatározott módszerek és hatásformák megvalósításának az objektumra gyakorolt ​​közvetlen és közvetett következményeit.

Magát a jelenséget egyetlen modell sem helyettesítheti, de egy probléma megoldása során, amikor a vizsgált folyamat vagy jelenség egy bizonyos tulajdonsága érdekel bennünket, a modell hasznosnak bizonyul, és olykor a kutatás, tudás egyetlen eszköze is.

Modellezés egyrészt a modell felépítésének, másrészt az eredeti szerkezetének és tulajdonságainak az épített modell segítségével történő tanulmányozásának folyamatát.

A modellezési technológia megköveteli, hogy a kutató képes legyen problémákat azonosítani és feladatokat felállítani, a kutatási eredményeket előre jelezni, ésszerű becsléseket készíteni, kiemelni a modellépítés fő és másodlagos tényezőit, választani analógiákat és matematikai megfogalmazásokat, számítógépes rendszerek segítségével megoldani a problémákat, elemezni a számítógépes kísérleteket.

A modellezési készségek nagyon fontosak az ember számára a napi tevékenységei során. Segítenek ésszerűen megtervezni a napi rutint, tanulást, munkát, kiválasztani a legjobb lehetőségeket, ha van választási lehetőség, és sikeresen megoldani a különböző életproblémákat.

Anyag (tárgy, fizikai) hívott modellezés, amelyben egy valós objektumot összehasonlítanak a kinagyított vagy kicsinyített másolatával, amely lehetővé teszi a kutatást (általában laboratóriumi körülmények között) a vizsgált folyamatok és jelenségek tulajdonságainak modellről egy tárgyra történő utólagos átvitele segítségével. a hasonlóság elmélete.

Példák: csillagászatban - planetárium, építészetben - épületmodellek, repülőgépgyártásban - repülőgépmodellek.

Alapvetően különbözik az anyagmodellezéstől tökéletes modellezés, ami nem azon alapul anyag tárgy és modell analógiák, a a ideális, átgondolt.

Modellezés (a legtágabb értelemben)- a fő kutatási módszer minden tudásterületen, az emberi tevékenység különböző területein.

A modellezést a tudományos kutatásban ősidők óta alkalmazzák. A modellezési elemeket az egzakt tudományok megjelenésének kezdete óta használták, és nem véletlen, hogy egyes matematikai módszerek olyan nagy tudósok nevét viselik, mint Newton és Euler, az algoritmus szó pedig a tudomány nevéből származik. a középkori arab tudós, Al-Khwarizmi.

Fokozatosan a modellezés megragadta a tudományos ismeretek összes új területét: a műszaki tervezést, az építést és az építészetet, a csillagászatot, a fizikát, a kémiát, a biológiát és végül a társadalomtudományokat. A modellezési módszertant azonban már régóta az egyes tudományok egymástól függetlenül fejlesztették ki. Nem volt egységes fogalomrendszer, egységes terminológia. Csak fokozatosan kezdett kiteljesedni a modellezés, mint a tudományos ismeretek egyetemes módszerének szerepe. A XX. század a modern tudomány szinte minden ágában nagy sikert és elismerést hozott a modellezési módszernek. Az 1940-es évek végén és az 1950-es évek elején a modellezési módszerek rohamos fejlődése a számítógépek (számítógépek) megjelenésének volt köszönhető, ami megkímélte a tudósokat és kutatókat a rengeteg rutin számítási munkától. Az első és második generációs számítógépeket számítási feladatok megoldására, mérnöki, tudományos, pénzügyi számításokhoz, nagy mennyiségű adat feldolgozására használták. A számítógépek alkalmazási területe a harmadik generációtól kezdve a funkcionális problémák megoldását is magában foglalja: adatbázis-feldolgozás, -kezelés, tervezés. A modern számítógép minden modellezési probléma megoldásának fő eszköze.

Itt vannak a modellezéssel kapcsolatos alapfogalmak ,,.

A kutatás tárgya (lat. objectum - alany szóból).- minden, amire az emberi tevékenység irányul.

Modell (objektum - eredeti)(a latin modus szóból - "mérés", "térfogat", "kép") - segédtárgy, amely tükrözi az eredeti tárgy mintázatait, lényegét, tulajdonságait, szerkezetének és működésének jellemzőit, amelyek a vizsgálat szempontjából a leglényegesebbek.

A "modell" szó eredeti jelentése az építés művészetéhez kapcsolódott, és szinte minden európai nyelvben egy képet vagy prototípust, vagy valamilyen más dologhoz hasonló dolgot jelöltek vele.

Jelenleg a "modell" kifejezést széles körben használják az emberi tevékenység különböző területein, és számos szemantikai jelentése van. Ez az oktatóanyag csak azokkal a modellekkel foglalkozik, amelyek a tudásszerzés eszközei.

Modellezés- olyan kutatási módszer, amely a vizsgált eredeti objektum modelljével való helyettesítésén és azzal végzett munkán alapul (az objektum helyett).

Modellezés elmélet- az eredeti tárgy modelljével való helyettesítésének elmélete és az objektum tulajdonságainak tanulmányozása a modelljén.

Általános szabály, hogy néhány rendszer a modellezés tárgyaként működik.

Rendszer- a környezettől elszigetelve, a környezettől kölcsönhatásba lépő, egy közös cél elérése érdekében egyesített, egymással összefüggő elemek összessége, amelyek egyúttal a rendszer főbb tulajdonságait is megmutatják. 15 fő rendszertulajdonságot különítünk el, amelyek közül a következők: felbukkanás (emergence); teljesség; strukturáltság; sértetlenség; alárendeltség a célnak; hierarchia; végtelenség; ergaticitás.

A rendszer tulajdonságai:

1. Felbukkanás (emergence). Ez egy olyan rendszertulajdonság, amely szerint a rendszer viselkedésének eredménye bármilyen módon eltér a rendszerben szereplő összes „elem” viselkedésének eredményének „összeadásától” (független kapcsolattól). rendszer. Más szóval, a rendszer ezen jellemzője szerint tulajdonságai nem redukálódnak azon részek tulajdonságainak összességére, amelyekből áll, és nem származnak belőlük.

2. A teljesség, a céltudatosság tulajdonsága. A rendszert mindig egésznek, integráltnak, a környezettől viszonylag elszigeteltnek tekintjük.

3. strukturált ingatlan. A rendszernek vannak olyan részei, amelyek célszerűen kapcsolódnak egymáshoz és a környezethez.

4. Integritás tulajdonság. Más tárgyakkal vagy a környezettel kapcsolatban a rendszer úgy működik, mint valami elválaszthatatlan kölcsönható részekre.

5. A célnak való alárendeltség tulajdonsága. A rendszer egész szervezete valamilyen célnak vagy több különböző célnak van alárendelve.

6. a hierarchia tulajdona. Egy rendszernek több, minőségileg eltérő szerkezeti szintje lehet, amelyeket nem lehet egymásra redukálni.

7. a végtelenség tulajdonsága. A rendszer teljes ismeretének és annak átfogó ábrázolásának lehetetlensége bármilyen véges modellkészlettel, különös tekintettel a leírásokra, a minőségi és mennyiségi jellemzőkre stb.

8. Ergatikus ingatlan. Egy részekből álló rendszer részeként egy személyt is tartalmazhat.

Lényegében alatta modellezés egy objektum (rendszer) modelljének felépítésének, tanulmányozásának és alkalmazásának folyamata érthető. Szorosan kapcsolódik olyan kategóriákhoz, mint az absztrakció, analógia, hipotézis stb. A modellezési folyamat szükségszerűen magában foglalja az absztrakciók és az analógiával történő következtetések megalkotását, valamint a tudományos hipotézisek felállítását.

Hipotézis- kísérleti adatokon, korlátozott terjedelmű megfigyeléseken, sejtéseken alapuló bizonyos előrejelzés (feltevés). A felállított hipotézisek egy speciálisan kialakított kísérlet során tesztelhetők. A hipotézisek megfogalmazásakor és helyességének tesztelésekor az analógia, mint ítéletalkotási módszer nagy jelentőséggel bír.

hasonlattalítéletnek nevezzük két objektum bármilyen különös hasonlóságáról. A modern tudományos hipotézis általában a gyakorlatban tesztelt tudományos rendelkezések analógiájával jön létre. Így az analógia összekapcsolja a hipotézist a kísérlettel.

A modellezés fő jellemzője, hogy a segéd-helyettesítő objektumok segítségével történő közvetett megismerés módszere. A modell egyfajta tudáseszközként működik, amelyet a kutató önmaga és a tárgy közé helyez, és amelynek segítségével tanulmányozza az őt érdeklő tárgyat.

A legáltalánosabb esetben a modell felépítésénél a kutató elveti az eredeti objektum azon jellemzőit, paramétereit, amelyek nem elengedhetetlenek a tárgy tanulmányozásához. A modellezés céljai határozzák meg az eredeti objektum jellemzőinek kiválasztását, amelyek megőrződnek és szerepelnek a modellben. Általában az objektum nem alapvető paramétereitől való elvonatkoztatás ilyen folyamatát formalizálásnak nevezik. Pontosabban a formalizálás egy valós objektum vagy folyamat lecserélése formális leírásával.

A modellekkel szemben támasztott fő követelmény az, hogy megfeleljenek a valós folyamatoknak vagy objektumoknak, amelyeket a modell helyettesít.

Szinte minden természettudományban, az élő és élettelen, a társadalommal foglalkozó tudományokban a modellek felépítése és használata a tudás erőteljes eszköze. A valós tárgyak és folyamatok annyira sokrétűek és összetettek, hogy tanulmányozásuk legjobb (és néha egyetlen) módja gyakran egy olyan modell felépítése és tanulmányozása, amely a valóságnak csak néhány oldalát tükrözi, és ezért sokszor egyszerűbb ennél a valóságnál. A tudomány fejlődésének évszázados tapasztalatai a gyakorlatban is igazolták e megközelítés gyümölcsözőségét. Pontosabban, a modellezési módszer alkalmazásának szükségességét az határozza meg, hogy sok objektumot (rendszert) vagy lehetetlen közvetlenül tanulmányozni, vagy teljesen lehetetlen, vagy ez a vizsgálat túl sok időt és pénzt igényel.

FGOU VPO "Vologdai Állami Tejüzem

N.V.-ről elnevezett Akadémia. Verescsagin

Filozófia Tanszék

"Modell és modellezési módszer a tudományos kutatásban"

Vologda – Tejüzem 2011

Bevezetés

1. Koncepció modell

2.A modellek osztályozása és a modellezés típusai

.Modellezési célok

.Alapvető szimulációs funkciók

4.1A modellezés, mint a kísérleti kutatás eszköze

4.2A modellezés és az igazság problémája

5.A modellek helye a kísérlet felépítésében, modellkísérlet

Következtetés

A felhasznált források listája

Bevezetés

A modellezés folyamatával és a különféle modellekkel az ember kora gyermekkorától kezd szembesülni. Tehát, miután még nem tanult meg magabiztosan járni, a baba elkezd játszani a kockákkal, és különféle szerkezeteket (pontosabban modelleket) épít fel belőlük. Különféle játékok veszik körül, melyek többsége az egyedi tulajdonságokat, a valós tárgyak, tárgyak alakját reprodukálja (modellezi) kisebb-nagyobb mértékben. Ebben az értelemben az ilyen játékok a megfelelő tárgyak modelljének is tekinthetők.

Az iskolában szinte minden képzés a modellek ilyen vagy olyan formában történő használatán alapul. Valóban, az anyanyelv alapvető konstrukcióinak és szabályainak megismeréséhez különféle szerkezeti sémákat és táblázatokat használnak, amelyek a nyelv tulajdonságait tükröző modelleknek tekinthetők. Az esszéírás folyamatát úgy kell tekinteni, mint valami eseményt vagy jelenséget az anyanyelv segítségével modellezni. A biológia, fizika, kémia és anatómia leckéken a vizsgált valós tárgyak modelljeit (egyben modelljeit) poszterekhez és diagramokhoz (azaz modellekhez) adják. A rajz- vagy rajzleckéken különböző objektumok modelljei készülnek egy papírlapon vagy rajzpapíron, képi nyelven vagy formalizáltabb rajznyelven kifejezve.

Még egy ilyen, történelemként nehezen formalizálható tudásterület is tekinthető bármely nép, állam stb. múltjának folyamatosan fejlődő modellkészletének. A különféle történelmi események (forradalmak, háborúk, a történelmi fejlődés felgyorsulásai vagy megtorpanásai) kezdeti mintáinak megállapításával nemcsak az okokat lehet megtudni, amelyek ezekhez az eseményekhez vezettek, hanem megjósolni, sőt kezelni is lehet azok megjelenését és fejlődését a jövőben. .

Tehát a modellek tekinthetők művész által festett képnek, műalkotásnak és szobornak. Már az ember élettapasztalata, a világról alkotott elképzelései is példaértékűek. Ráadásul az emberi viselkedést az elméjében kialakított modell határozza meg. Egy pszichológus vagy tanár egy ilyen belső modell paramétereinek megváltoztatásával bizonyos esetekben jelentősen befolyásolhatja az ember viselkedését.

Túlzás nélkül vitatható, hogy az ember tudatos életében kizárólag bizonyos valós tárgyak, folyamatok, jelenségek modelljeivel foglalkozik. Ugyanakkor ugyanazt a tárgyat különböző emberek különböző módon érzékelik, néha pont az ellenkezőjét. Ez az észlelés, a tárgyról alkotott mentális kép egyfajta modellje is ez utóbbinak (az ún. kognitív modellnek), és alapvetően sok tényezőtől függ: a tudás minőségétől és mennyiségétől, a gondolkodás sajátosságaitól, az érzelmi állapottól. egy adott személy „itt és most” és sok más, gyakran nem elérhető. racionális tudatosság. A modellek és a modellezés szerepe a modern tudományban és technikában különösen nagy.

Meg lehet csinálni a technológiában bizonyos típusú modellek használata nélkül? Az egyértelmű válasz: nem! Természetesen "fejből" is lehet új repülőgépet építeni (előzetes számítások, rajzok, kísérleti minták nélkül, azaz csak a tervező gondolataiban létező egyetlen ideális modell felhasználásával), de ez nem valószínű, hogy kellően hatékony. és megbízható kialakítás. Egyetlen érdeme az egyediség. Végtére is, még a szerző sem tudja majd újra gyártani pontosan ugyanazt a repülőgépet, hiszen az első példány gyártása során bizonyos tapasztalatokat szereznek, amelyek minden bizonnyal megváltoztatják az ideális modellt magának a tervezőnek a fejében.

Minél összetettebb és megbízhatóbb egy műszaki termék, annál több típusra lesz szükség a tervezési szakaszban.

Az összetett termékeket általában fejlesztők egész csapata hozza létre. Az általuk használt különféle modellek teljes készlete lehetővé teszi a fejlesztés alatt álló termék ideális, az egész csapatra jellemző modelljének kialakítását. A valódi műszaki termék a szerzők által megalkotott ideális modell anyagmodelljének (analógjának) tekinthető.

A tudásfilozófia és -módszertan fokozott érdeklődését a modellezés témaköre iránt az okozza, hogy a modellezési módszer milyen fontosságot kapott a modern tudományban, és különösen olyan szekcióiban, mint a fizika, kémia, biológia, kibernetika, nem is beszélve sok műszaki tudományról. tudományok.

A modellezés, mint a tudományos ismeretek sajátos eszköze és formája azonban nem a 19. vagy a 20. század találmánya. Elég, ha Demokritosz és Epikurosz gondolataira utalunk az atomokról, azok formájáról és kapcsolódási módjairól, az atomi forgószelekről és záporokról, különféle dolgok fizikai tulajdonságait (és az általuk keltett érzeteket) a kerek és sima gondolattal magyarázva. vagy kampós részecskék, amelyek „összefonódó ágakként kapcsolódnak egymáshoz” (Lucretius), hogy felidézzük, hogy a geocentrikus és heliocentrikus világkép híres ellentéte a Ptolemaiosz Almagest és N. Kopernikusz „A világegyetemről” című művében leírt két alapvetően eltérő Univerzum-modellre épült. Az égi szférák forradalmai” címmel, hogy felfedezzük ennek a módszernek az ősi eredetét. Ha szorosan követjük a tudományos eszmék és módszerek történeti fejlődését, könnyen beláthatjuk, hogy a modellek soha nem tűntek el a tudomány arzenáljából.

1. A modell fogalma

A „modell” szó a latin „modelium” szóból származik, ami azt jelenti: mérték, módszer stb. Eredeti jelentése az építés művészetéhez kapcsolódott, és szinte az összes európai nyelvben használták egy kép vagy valami hasonló dolog megjelölésére egy másik dologhoz." Sok szerző szerint a modellt kezdetben izomorfként használták. elmélet (két elméletet izomorfnak nevezünk, ha szerkezetileg hasonlóak egymáshoz).

Másrészt az olyan természettudományokban, mint a csillagászat, a mechanika, a fizika, a „modell” kifejezést kezdték használni annak jelölésére, amit leír. V.A. Stoff megjegyzi, hogy "itt két szorosan összefüggő, de némileg eltérő fogalom kapcsolódik a" modell " szóhoz. A tág értelemben vett modell alatt olyan mentálisan vagy gyakorlatilag létrehozott struktúrát értünk, amely a valóság egy részét leegyszerűsített és vizuális formában reprodukálja. Ilyenek különösen Anaximander elképzelései a Földről, mint egy lapos hengerről, amely körül tűzzel töltött üreges csövek forognak lyukakkal. A modell ebben az értelemben valamiféle idealizálásként, a valóság leegyszerűsítéseként működik, bár a modell által bevezetett egyszerűsítés természete és mértéke idővel változhat. Szűkebb értelemben a "modell" kifejezést akkor használják, ha a jelenségek egy bizonyos területét egy másik, jobban tanulmányozott, könnyebben érthető eszköz segítségével akarják ábrázolni. Tehát a 18. század fizikusai megpróbálták az optikai és elektromos jelenségeket mechanikai eszközökkel ábrázolni ("az atom bolygómodellje" - az atom szerkezetét a Naprendszer szerkezeteként ábrázolták). Így ebben a két esetben a modell alatt vagy a vizsgált objektum konkrét képét értjük, amelyen valós vagy feltételezett tulajdonságok jelennek meg, vagy egy másik objektumot, amely a vizsgált tárggyal együtt ténylegesen létezik, és kapcsolatban áll vele. bizonyos tulajdonságokra vagy szerkezeti jellemzőkre. Ebben az értelemben a modell nem elmélet, de amit ez az elmélet leír, az ennek az elméletnek egy sajátos tárgya.

A modellezés ismeretelméleti szerepével és módszertani jelentőségével foglalkozó számos vitában ezt a kifejezést a tudás, az elmélet, a hipotézis stb. szinonimájaként használták. Például egy modellt gyakran használnak egy elmélet szinonimájaként, amikor az elmélet még nem eléggé kidolgozott, kevés a deduktív lépés, és sok a kétértelműség. Néha ezt a kifejezést bármely mennyiségi elmélet, matematikai leírás szinonimájaként használják. Az ilyen használat következetlensége ismeretelméleti szempontból V.A. IIItoff, „hogy az ilyen szóhasználat nem vet fel olyan új ismeretelméleti problémát, amely a modellekre jellemző lenne”. A lényeg, ami megkülönbözteti a modellt az elmélettől (I. T. Frolov szerint), nem az egyszerűsítés mértéke, nem az absztrakció mértéke, és ebből következően nem ezeknek az absztrakcióknak és absztrakcióknak a mennyisége, hanem az absztrakciók, egyszerűsítések módja. és absztrakciókat fejeznek ki, ami a modellre jellemző.

A modellezési kérdésekkel foglalkozó filozófiai irodalomban a modell különféle definícióit javasolják. Az I.T. meghatározása Frolova: „A modellezés egy valós rendszer anyagi vagy mentális utánzását jelenti speciális analógok (modellek) megalkotásával, amelyekben ennek a rendszernek a szerveződési és működési elvei reprodukálódnak.” nézet, a „modell” fogalmának legteljesebb meghatározása. " adja V.A. IIItoff "Modellálás és filozófia" című könyvében: "Modell alatt olyan mentálisan reprezentált vagy anyagilag megvalósított rendszert értünk, amely a vizsgált tárgyat megjelenítve vagy reprodukálva képes azt oly módon helyettesíteni, hogy tanulmányozása új információkat ad nekünk. erről a tárgyról."

A modellek és a modellezési folyamat további vizsgálata során abból indulunk ki, hogy minden modell közös tulajdonsága, hogy képesek tükrözni a valóságot. Attól függően, hogy milyen eszközökkel, milyen feltételek mellett, mely megismerési objektumok vonatkozásában valósul meg ez a közös tulajdonság, a modellek sokfélesége, és ezzel együtt a modellek osztályozásának problémája is felmerül.

2. A modellek osztályozása és a modellezés típusai

A modellezés filozófiai vonatkozásaival foglalkozó szakirodalomban különböző osztályozási jellemzőket mutatnak be, amelyek szerint különböző típusú modelleket különböztetnek meg. Például (2 c23) az ilyen jeleket a következőképpen nevezzük:

Építési mód (mintaforma);

Minőségi specifikum (a modell tartalma).

A modell felépítésének módja szerint van anyag és ideális. Maradjunk az anyagmodellek csoportján. Annak ellenére, hogy ezeket a modelleket ember hozta létre, objektíven léteznek. Céljuk specifikus - tükrözni a térbeli tulajdonságokat, a vizsgált folyamatok dinamikáját, a függőségeket és kapcsolatokat. Az anyagi modelleket az analógia relációja köti össze a tárgyakkal.

Az anyagi modellek elválaszthatatlanul kapcsolódnak a képzeletbeli modellekhez (még mielőtt bármit építenénk - először elméleti ábrázolás, indoklás). Ezek a modellek akkor is mentálisak maradnak, ha valamilyen anyagi formában megtestesülnek. A legtöbb ilyen modell nem állítja, hogy anyagi megtestesülés. Formájukban a következők lehetnek:

Figuratív, érzéki vizuális elemekből felépítve;

Szimbolikus, ezekben a modellekben a kapcsolat elemei és a szimulált jelenségek tulajdonságai bizonyos jelekkel fejeződnek ki;

Vegyes, ötvözi a figuratív és az ikonikus modellek tulajdonságait.

Ennek az osztályozásnak az az előnye, hogy jó alapot ad a modell két fő funkciójának elemzéséhez:

Gyakorlati (tudományos kísérlet eszközeként)

Elméleti (mint a valóság sajátos képe, amely a logikai és az érzéki, az absztrakt és a konkrét, az általános és az egyes elemeit tartalmazza).

A B.A.-nak van egy másik besorolása. Glinsky a "Modellálás mint tudományos kutatás módszere" című könyvében, ahol a modellek szokásos felosztása mellett a megvalósítás módja szerint is fel vannak osztva az eredeti oldalainak reprodukciójának jellege szerint:

Lényeges

Szerkezeti

Funkcionális

vegyes

A modell kutatójának gondolkodásmódjától, világnézetétől, a használt algebrától függően a modellek eltérő formát ölthetnek. A különböző matematikai apparátusok használata ezt követően különböző lehetőségekhez vezet a problémák megoldásában.

A modellek lehetnek:

Fenomenológiai és absztrakt;

Aktív és passzív;

Statikus és dinamikus;

Diszkrét és folyamatos;

Determinisztikus és sztochasztikus;

Funkcionális és tárgyi.

A fenomenológiai modellek erősen kötődnek egy adott jelenséghez. A helyzet változása gyakran ahhoz vezet, hogy meglehetősen nehéz a modellt új körülmények között használni. Ennek az az oka, hogy a modell összeállításakor a modellezett rendszer belső felépítéséhez való hasonlóság szempontjából nem lehetett felépíteni. A fenomenológiai modell külső hasonlóságot közvetít.

Az absztrakt modell a rendszert a belső szerkezete szempontjából reprodukálja, pontosabban másolja. Több lehetősége van, szélesebb a megoldandó feladatsor.

Az aktív modellek interakcióba lépnek a felhasználóval; nem csak passzívként tudnak választ adni a felhasználó kérdéseire, amikor arról kérdez, hanem maguk is aktiválják a párbeszédet, megváltoztatják annak vonalát, és megvannak a saját céljaik. Mindez annak köszönhető, hogy az aktív modellek megváltoztathatják magukat.

A statikus modellek fejlődés nélkül írják le a jelenségeket. A dinamikus modellek nyomon követik a rendszerek viselkedését, ezért rekordjukban például időből származtatott differenciálegyenleteket használnak.

Diszkrét és folyamatos modellek. A diszkrét modellek hirtelen változtatják meg a változók állapotát, mivel nem rendelkeznek részletes leírással az okok és következmények kapcsolatáról, a folyamat egy része rejtve marad a kutató elől.

A folyamatos modellek pontosabbak és információkat tartalmaznak az átmenet részleteiről.

Determinisztikus és sztochasztikus modellek. Ha a hatást pontosan meghatározza az ok, akkor a modell a folyamatot determinisztikusan ábrázolja. Ha a részletek hiánya miatt nem lehet pontosan leírni az ok-okozati összefüggést, hanem csak a leírás egészében, statisztikailag lehetséges (ami gyakran előfordul összetett rendszerek esetén), akkor a modell a valószínűség fogalma.

Elosztott, szerkezeti, csomózott modellek. Ha egy objektum tulajdonságát leíró paraméter bármely pontján azonos értékű (bár idővel változhat!), akkor ez egy csomózott paraméterű rendszer. Ha a paraméter különböző értékeket vesz fel az objektum különböző pontjain, akkor azt mondják, hogy eloszlik, és az objektumot leíró modell eloszlik. Előfordul, hogy a modell lemásolja az objektum szerkezetét, de az objektum paraméterei koncentrálódnak, ekkor a modell strukturális.

Funkcionális és tárgymodellek. Ha a leírás a viselkedés felől jön, akkor a modell funkcionális alapon épül fel. Ha az egyes objektumok leírását elválasztjuk egy másik objektum leírásától, ha le van írva az objektum tulajdonságai, amelyekből a viselkedése következik, akkor a modell objektumorientált.

Mindegyik megközelítésnek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A különböző matematikai eszközök eltérő képességekkel (kapacitással) rendelkeznek a problémák megoldására, eltérőek az igények a számítási erőforrásokra. Ugyanaz az objektum többféleképpen is leírható. A mérnöknek helyesen kell alkalmaznia ezt vagy azt a reprezentációt, az aktuális feltételek és az előtte álló probléma alapján.

A fenti besorolás ideális. Az összetett rendszerek modelljei általában összetett formájúak, egyszerre több reprezentációt használnak. Ha lehetséges a modellt egy olyan típusra redukálni, amelyre az algebra már megfogalmazódott, akkor a modell tanulmányozása, a rajta lévő feladatok megoldása jelentősen leegyszerűsödik, jellemzővé válik. Ehhez a modellt különféle módokon (egyszerűsítés, újratervezés és egyebek) kanonikus formára kell redukálni, vagyis olyan formára, amelyre az algebra és módszerei már megfogalmazódtak. Az alkalmazott modell típusától függően (algebrai, differenciál, grafikonok stb.) a tanulmányozás különböző szakaszaiban különféle matematikai eszközöket használnak.

Most térjünk át magával a szimulációval közvetlenül kapcsolatos kérdések megvitatására. "Modellálás? A tudás tárgyainak modelljeiken való tanulmányozásának módszere; valós objektumok és jelenségek (szerves és szervetlen rendszerek, mérnöki eszközök, különféle folyamatok? fizikai, kémiai, biológiai, társadalmi) és konstruált objektumok modelljeinek felépítése és tanulmányozása. vagy javítsák tulajdonságaikat, racionalizálják építési módjukat, kezelésüket stb. (8 p421). A modellezés lehet:

Tárgy (az objektum fő geometriai, dinamikai, funkcionális jellemzőinek tanulmányozása a modellen);

Fizikai (fizikai folyamatok reprodukálása);

Tantárgy - matematikai (fizikai folyamat vizsgálata bármely más fizikai természetű jelenség kísérleti tanulmányozásával, de ugyanazokkal a matematikai összefüggésekkel írják le, mint a modellezett folyamat);

Jel (számítógépes modellezés, absztrakt - matematikai).

3. A modellezés céljai

A jól felépített modell általában hozzáférhetőbb, informatívabb és kényelmesebb a kutató számára, mint egy valódi tárgy. Tekintsük a tudományos területen végzett modellezés fő céljait. A modellek legfontosabb és leggyakoribb célja komplex folyamatok és jelenségek viselkedésének előrejelzésében való alkalmazásuk. Szem előtt kell tartani, hogy bizonyos tárgyak és jelenségek egyáltalán nem tanulmányozhatók közvetlenül. Megengedhetetlen például a széles léptékű természetes kísérletek az ország gazdaságával vagy lakosságának egészségével (bár mindkettőt meghatározott gyakorisággal rendezik és hajtják végre). Alapvetően lehetetlen kísérletezni bármely állam vagy nép múltjával ( A történelem nem tűri a szubjunktív hangulatot ). Nem lehetséges (legalábbis jelenleg) kísérletet végezni a csillagok szerkezetének közvetlen tanulmányozására. Sok kísérlet nem kivitelezhető, mivel magas költsége vagy kockázata az emberre vagy környezetére nézve. Általános szabály, hogy jelenleg minden, a jelenség különböző modelljeinek harmadik féltől származó előzetes tanulmánya megelőzi az összetett kísérletek elvégzését. Ezenkívül a számítógépes modelleken végzett kísérletek lehetővé teszik a teljes körű kísérletek tervének kidolgozását, a mérőberendezések szükséges jellemzőinek megismerését, a megfigyelések elvégzésének időkeretének meghatározását, valamint egy ilyen kísérlet költségének becslését. A modellek másik, nem kevésbé fontos célja, hogy segítsenek azonosítani azokat a legjelentősebb tényezőket, amelyek az objektum bizonyos tulajdonságait alakítják, hiszen maga a modell csak az eredeti objektum főbb jellemzőit tükrözi, amelyeket figyelembe kell venni, amikor egy adott folyamat vagy jelenség tanulmányozása. Például egy masszív test mozgásának tanulmányozásakor a Föld felszínéhez közeli légkörben, ismert kísérleti adatok és előzetes fizikai elemzések alapján megállapítható, hogy a gyorsulás jelentősen függ ennek a testnek a tömegétől és geometriai alakjától ( különösen a tárgy mozgásirány szerinti keresztmetszetének nagyságától függően), bizonyos fokú felületi érdesség mellett, de nem függ a felület színétől. Ha figyelembe vesszük ugyanazon test mozgását a légkör felső rétegeiben, ahol a légellenállás elhanyagolható, mind a forma, mind a felületi érdesség elenyészik.

Természetesen minden valós folyamat vagy jelenség modellje "szegényebb" önmagánál, mint objektíven létezőnél (folyamatnál, jelenségnél). Ugyanakkor a jó modell "gazdagabb", mint amit a valóság alatt értünk, mivel összetett rendszerekben egy személy (vagy egy embercsoport) általában nem képes "egyszerre" megérteni az összefüggések teljes halmazát. ". A modell lehetővé teszi, hogy "játsszunk" vele: engedélyezzen vagy tiltson le bizonyos kapcsolatokat, módosítsa azokat, hogy megértse a rendszer egésze viselkedésének fontosságát.

A modell lehetővé teszi, hogy megtanulja, hogyan kell megfelelően irányítani egy objektumot különféle vezérlési lehetőségek tesztelésével. Valódi tárgy használata erre gyakran kockázatos vagy egyszerűen lehetetlen. Például biztonságosabb, gyorsabb és olcsóbb egy modern repülőgép repülésének első készségeit szimulátorban (azaz modellben) elsajátítani, mint magát és egy drága autót kockáztatni.

Ha egy objektum tulajdonságai idővel változnak, akkor különösen fontossá válik az ilyen objektum állapotának előrejelzése különböző tényezők hatására. Például bármely összetett műszaki eszköz tervezésénél és üzemeltetésénél kívánatos, hogy előre jelezni lehessen mind az egyes alrendszerek, mind a teljes eszköz működésének megbízhatóságában bekövetkező változásokat.

Tehát a modellre azért van szükség, hogy:

) megérteni, hogyan működik egy adott tárgy: mi a szerkezete, belső kapcsolatai, alapvető tulajdonságai, a fejlődés törvényei, az önfejlődés és a környezettel való interakciója;

) megtanulni kezelni egy objektumot vagy folyamatot, meghatározni a legjobb kezelési módszereket az adott célokhoz és kritériumokhoz;

3) megjósolni a meghatározott módszerek és hatásformák végrehajtásának az objektumra gyakorolt ​​közvetlen és közvetett következményeit.

szimulációs tudományos kísérlet

4. Alapvető szimulációs funkciók

1 A modellezés, mint a kísérleti kutatás eszköze

Az anyagmodellek kísérleti tevékenység eszközeként való figyelembevétele felveti annak az igényét, hogy kiderítsük, miben térnek el azok a kísérletek, amelyekben modellt alkalmaznak, azoktól, ahol nem használják őket. A tudomány fejlődésével párhuzamosan a kísérlet átalakulása a gyakorlat egyik fő formájává, amióta lehetővé vált a természettudomány széleskörű felhasználása a termelésben, ami viszont az első ipari gyakorlat eredménye. forradalom, amely megnyitotta a gépi gyártás korszakát. A kísérlet mint gyakorlati tevékenység sajátossága, hogy a kísérlet kifejezi az embernek a valósághoz való aktív attitűdjét. Emiatt a marxista ismeretelmélet világos különbséget tesz a kísérlet és a tudományos ismeretek között. Bár minden kísérlethez hozzátartozik a megfigyelés is, mint a kutatás szükséges szakasza. A kísérlet azonban a megfigyelés mellett a forradalmi gyakorlat számára olyan lényeges jelet is tartalmaz, mint az aktív beavatkozás a vizsgált folyamatba. "A kísérlet alatt azt a tevékenységtípust értjük, amelyet tudományos ismeretek, objektív minták felfedezése céljából végeznek, és amely speciális eszközök és eszközök segítségével a vizsgált tárgyra (folyamatra) gyakorolt ​​hatásból áll." .

Létezik egy speciális kísérleti forma, amelyre jellemző a meglévő anyagmodellek, mint a kísérleti kutatás speciális eszközeinek felhasználása. Ezt a formát modellkísérletnek nevezzük. Ellentétben a hagyományos kísérletekkel, ahol a kísérlet eszközei így vagy úgy kölcsönhatásba lépnek a vizsgálat tárgyával, itt nincs kölcsönhatás, mivel nem magával a tárggyal, hanem annak helyettesítőjével kísérleteznek. Ugyanakkor a helyettesítő objektum és a kísérleti elrendezés egyesül, egyetlen egésszé egyesül a működési modellben. Így feltárul a modellnek a kísérletben betöltött kettős szerepe: egyrészt vizsgálati tárgy, másrészt kísérleti eszköz. Egy modellkísérletre számos szerző szerint a következő fő műveletek jellemzőek:

Átmenet a természeti objektumról a modellre - modell építése (modellezés a szó megfelelő értelmében);

A modell kísérleti tanulmányozása;

A modellről a természetes objektumra való áttérés, amely abból áll, hogy a vizsgálat során kapott eredményeket átvisszük erre az objektumra.

A modell belép a kísérletbe, nem csak a vizsgálat tárgyát helyettesíti, hanem helyettesítheti azokat a feltételeket is, amelyek között egy hagyományos kísérlet valamely tárgyát tanulmányozzák. Egy közönséges kísérlet csak a vizsgálat kezdeti pillanatában – hipotézis felállítása, annak értékelése stb. –, valamint a végső szakaszban – a kapott adatok megvitatása, értelmezése, általánosítása – feltételezi az elméleti mozzanat jelenlétét. Egy modellkísérlet során szükséges alátámasztani a modell és a természeti objektum hasonlósági viszonyát és a kapott adatok erre az objektumra való extrapolálásának lehetőségét is. V.A. IIItoff a "Modellálás és filozófia" című könyvében azt mondja, hogy egy modellkísérlet elméleti alapja, főként a fizikai modellezés területén, a hasonlóság elmélete. Modellezési szabályokat ad azokra az esetekre, amikor a modell és a természet azonos (vagy közel azonos) fizikai természetű (2 p31). Jelenleg azonban a modellezés gyakorlata túllépett a mechanikai jelenségek viszonylag korlátozott tartományán. A kialakulóban lévő matematikai modellek, amelyek fizikai természetükben különböznek a modellezett objektumtól, lehetővé tették a fizikai modellezés korlátozott lehetőségeinek leküzdését. A matematikai modellezésben a kapcsolati modell - természet alapja a hasonlóság elméletének olyan általánosítása, amely figyelembe veszi a modell és a tárgy minőségi heterogenitását, az anyag különböző mozgásformáihoz való tartozásukat. Egy ilyen általánosítás a rendszerizomorfizmus elvontabb elméletének formáját ölti.

4.2 A modellezés és az igazság problémája

Érdekes kérdés, hogy magának a modellezésnek milyen szerepe van az igazság bizonyításának és az igaz tudás keresésének folyamatában. Mit jelent a modell igazsága? Ha az igazság általában „tudásunk és az objektív valóság aránya” (2 p178), akkor a modell igazsága a modellnek a tárgynak való megfelelését jelenti, a modell hamissága pedig az ilyen megfeleltetés hiányát. Egy ilyen meghatározás szükséges, de nem elégséges. További pontosítások szükségesek, azon feltételek figyelembevétele alapján, amelyek alapján egy vagy olyan típusú modell reprodukálja a vizsgált jelenséget. Például egy modell és egy objektum hasonlóságának feltételei a fizikai analógiákon alapuló matematikai modellezésben, amelyek feltételezik, ha a modellben és az objektumban lévő fizikai folyamatok különböznek egymástól, annak a matematikai formának az azonosságát, amelyben általános mintáik kifejeződnek. , általánosabbak, elvontabbak. Így bizonyos modellek felépítésekor mindig tudatosan elvonatkoztatnak bizonyos szempontoktól, tulajdonságoktól, sőt összefüggésektől, aminek köszönhetően a modell és az eredeti hasonlósága nyilvánvalóan számos paraméterben nem őrződik meg. Tehát a Rutherford-féle atombolygómodell igaznak bizonyult az atom elektronszerkezetének vizsgálata keretében, J. J. Thompson modellje pedig hamisnak, mivel szerkezete nem esett egybe az elektronszerkezettel. Az igazság a tudás tulajdonsága, és az anyagi világ tárgyai nem igazak, nem hamisak, egyszerűen léteznek. A modell kétféle tudást valósít meg:

Magának a modellnek (struktúrájának, folyamatainak, funkcióinak), mint valamilyen objektum reprodukálására létrehozott rendszernek az ismerete;

Az elméleti ismeretek, amelyek alapján a modell épült.

Pontosan szem előtt tartva a modell felépítésének alapjául szolgáló elméleti megfontolásokat és módszereket, kérdések merülhetnek fel azzal kapcsolatban, hogy ez a modell mennyire tükrözi helyesen a tárgyat, és mennyire tükrözi azt teljes mértékben. Ebben az esetben felmerül az ember által létrehozott objektumok és a hasonló természeti tárgyak összehasonlíthatóságának gondolata, és ennek a tárgynak az igazsága. Ennek azonban csak akkor van értelme, ha az ilyen tárgyakat azzal a különleges céllal hozták létre, hogy egy természeti objektum bizonyos jellemzőit ábrázolják, lemásolják, reprodukálják. Így elmondhatjuk, hogy az igazság az anyagi modellekben rejlik:

Bizonyos tudással való kapcsolatuk miatt;

Szerkezete izomorfizmusának megléte (vagy hiánya) miatt a modellezett folyamat vagy jelenség szerkezetével;

a modellnek a modellezett objektumhoz való viszonya miatt, ami a kognitív folyamat részévé teszi és lehetővé teszi bizonyos kognitív feladatok megoldását.

"És ebben a tekintetben az anyagi modell ismeretelméletileg másodlagos, az ismeretelméleti reflexió elemeként működik" (2 p180).

A modell nem csupán eszköznek tekinthető annak ellenőrzésére, hogy valóban léteznek-e olyan összefüggések, kapcsolatok, struktúrák, minták, amelyek ebben az elméletben megfogalmazódnak és a modellben megvalósulnak. A modell sikeres működése az elmélet igazságának gyakorlati bizonyítéka, vagyis része ezen elmélet igazságának kísérleti bizonyításának.

5. A modellek helye a kísérlet felépítésében, modellkísérlet

Úgy tűnhet, hogy minden jól megtervezett kísérlet egy működő modell használatát foglalja magában. Valójában, mivel egy jelenséget kísérleti elrendezésben „tiszta” formában vizsgálnak, és a kapott eredmények nem csak egy adott kísérletben szereplő jelenséget, hanem ebbe az osztályba tartozó más jelenségeket is jellemzik, amelyekre a kísérlet eredményeit átvisszük. valamilyen módon ez a jelenség bizonyos értelemben az azonos osztályba tartozó többi jelenség modelljének tekinthető. Ez azonban nem így van, mert az adott kísérletben vizsgált jelenségek és ugyanazon a területen más jelenségek közötti kapcsolat identitásviszony, nem analógia, míg a modellkapcsolathoz éppen ez utóbbi elengedhetetlen. . Ezért egy különlegeset kell kiemelni! kísérleti forma, amelyre jellemző a meglévő anyagmodellek, mint a kísérleti kutatás speciális eszközeinek felhasználása. Ezt a kísérleti formát modellkísérletnek vagy szimulációnak nevezik.

Lényeges különbség a modellkísérlet és a megszokott között a sajátos felépítése. Míg egy hagyományos kísérletben a kísérleti kutatás eszközei valamilyen módon közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a vizsgálat tárgyával, addig a modellkísérletben nincs ilyen kölcsönhatás, hiszen itt nem magával a tárggyal, hanem annak helyettesítőjével kísérleteznek. Ugyanakkor figyelemre méltó, hogy a helyettesítő objektum és a kísérleti elrendezés egyesül és egyetlen egésszé olvad össze a működési modellben. „A modellezés” – írja L. I. Sedov akadémikus – „a természetben számunkra érdekes jelenség tanulmányozásának helyettesítése azáltal, hogy egy hasonló jelenséget egy kisebb vagy nagyobb léptékű modellen, általában speciális laboratóriumi körülmények között tanulmányozunk. A modellezés lényege, hogy a modellekkel végzett kísérletek eredményei alapján meg lehetne adni a szükséges válaszokat a hatások természetére és a jelenséghez természetes körülmények között kapcsolódó mennyiségekre vonatkozóan.

E tekintetben vizsgáljuk meg részletesebben egy modellkísérlet felépítését egy konkrét példán keresztül. Ehhez modellt vesszük a gázok mozgásáról egy gőzkazánban. Egy ilyen modell felépítése és tanulmányozása a következő módon történik. A kazánobjektum ipari vizsgálataiból néhány adat és paraméter nyerhető, jellemző értékek formájában. Megfelelő elméleti eszközök (logikai szabályok, matematikai eszközök, a hasonlóságelmélet szabályai és kritériumai) segítségével kiszámítják a modellt, amely lehetővé teszi a tervezés optimális feltételeinek kérdését (a modellezési elemek méretei, fizikai jellege). , későbbi tanulmányozásának anyagválasztása, módszerei és céljai). Így az első szakasz a modell elméleti számítása, elméleti megfontolások a vele való későbbi kísérletezés feladatairól, céljairól és módszereiről. A következő lépés maga a modell létrehozása. Továbbá megfigyelések, a szükséges paraméterek mérése, a feltételek változása és változása, magának a modellnek a működési feltételeinek megismétlése stb.

Például a gázmozgás modelljének tanulmányozása egy kazánban a következő. Nem korlátozódik az egyszerű megfigyelésre, ami nyilvánvalóan nem elég, a fényképeket speciális megvilágítással készítik, vonalas rajzokat készítenek, amelyek bár magán viselik a szubjektivitás nyomát, mégis megkülönböztetik a nagy egyszerűséget és tisztaságot. A folyadék csöveken keresztüli mozgásának megfigyelésének feltételeinek javítása érdekében különféle színezési módszereket alkalmaznak. Ezután mérik a víz vagy gázok nyomását vagy mozgási sebességét, a folyadékáramlást, a hőmérsékletet, a hőmennyiséget stb.

Így a kísérlet új szakaszában, amikor a modell épül, a kísérletező szubjektív tevékenysége folytatódik, de a kísérlet objektív oldalához kapcsolódó új mozzanatok is hozzáadódnak hozzá - maga a modell (azaz valamilyen kísérleti beállítás) és műszaki eszközök (lámpák, képernyők, kamerák, vegyszerek, hőmérők, kaloriméterek és egyéb mérőeszközök), amelyekkel a megfigyeléseket és méréseket végzik. Mindezek az eszközök, amelyeket a modell tanulmányozása során használunk, olyan tárgyi eszközök, amelyek bármely kísérlet objektív oldalát jellemzik. De itt rajtuk kívül maga a modell, esetünkben a gőzkazán modellje is az objektív oldalhoz tartozik.

Jogos a kérdés felvetése: mi a modell helye a kísérletben? Nyilvánvaló, hogy része az ismeretelméleti tárgynak, egyben a kísérleti kutatás eszközei is, de vajon teljesen az utóbbihoz tartozik, vagy valami más, mint ők?

Egyrészt nyilvánvaló, hogy a modell nem öncélként épül fel, hanem valamilyen más tárgy tanulmányozásának eszközeként, amelyet helyettesít, és amellyel bizonyos hasonlósági vagy megfelelési viszonyok között van. A kutatót a modell tulajdonságai nem önmagukban érdeklik, hanem csak annyiban, amennyiben vizsgálatuk lehetővé teszi egy másik objektum tulajdonságainak megítélését, bizonyos információk megszerzését arról. Ez a téma valódi vizsgálati tárgyként működik, és vele kapcsolatban a modell csak a kísérleti kutatás eszköze. Másrészt ebben a kísérletben a modell a vizsgálat tárgya. Működésének módját bizonyos körülmények között vizsgálják, nemcsak vizuális megfigyeléseket végeznek rajta, hanem speciális műszerekkel mérik a paramétereit is. Bizonyos ok-okozati hatásoknak van kitéve, és a kísérletező regisztrálja ennek a rendszernek a reakcióját ezekre a szisztematikus hatásokra stb. Egyszóval, ebben a kísérletben a modellt mint bizonyos vizsgálati tárgyat vizsgálják, és ebből a szempontból ez a modell vizsgálat tárgya.

Így feltárul a modellnek a kísérletben betöltött kettős szerepe: egyrészt vizsgálati tárgy (mivel egy másik, valódi tárgyat helyettesít), másrészt kísérleti eszköz (mivel eszköze ennek a tárgynak a megismerésére).

A modell kettős szerepe miatt a kísérlet szerkezete; jelentősen megváltozik, összetettebbé válik. Ha egy normál vagy természetes kísérletben a vizsgált tárgy és az eszköz közvetlen kölcsönhatásban volt, mivel a kísérletvezető az eszközt használva közvetlenül a vizsgált tárgyra hatott, akkor a modellkísérletben a kísérletező figyelme a vizsgált tárgyra összpontosul. a modell tanulmányozása, amely ma már mindenféle hatásnak van kitéve, és eszközök segítségével tanulmányozzák. A vizsgálat valódi tárgya magában a kísérletben nem vesz részt közvetlenül.

A modellkísérletet a következő főbb műveletek jellemzik: 1) áttérés teljes méretű objektumról modellre - modell felépítése (modellezés a szó megfelelő értelmében); 2) a modell kísérleti vizsgálata; 3) átmenet a modellről a teljes méretű objektumra, amely abból áll, hogy a vizsgálat során kapott eredményeket átvisszük erre az objektumra.

A modell belép a kísérletbe, nemcsak a vizsgálat tárgyát helyettesíti, hanem helyettesítheti azokat a feltételeket is, amelyek között a szokásos kísérlet valamely tárgyát tanulmányozzák.

Tekintettel arra, hogy egy modellkísérletben nem magát a vizsgálat tárgyát, hanem annak helyettesítőjét vizsgálják, természetesen felmerül a kérdés, hogy milyen alapon és milyen korlátok között lehet a modellen kapott adatokat átvinni a modellre. modellezett objektum. Ez a probléma az anyagmodellek különböző csoportjainak jellemzőitől függően megoldódik.

A modellkísérletek kognitív lehetőségeivel kapcsolatos végső következtetéstől függetlenül azonnal figyelni kell arra, hogy e kísérletek felépítésében az elmélet szerepe, mint szükséges láncszem, amely a kísérlet beállítását és eredményeit összekapcsolja a vizsgálat tárgyával. jelentősen megerősödik. Ha egy közönséges kísérlet feltételezi egy elméleti mozzanat jelenlétét a kísérlet kezdeti szakaszában - egy probléma felmerülése, egy hipotézis előmozdítása és értékelése, a következmények levezetése, a kísérleti elrendezés kialakításával kapcsolatos elméleti megfontolások, ill. a végső szakaszban is - a kapott adatok megvitatása, értelmezése, általánosítása, majd a modellkísérletben ezen felül elméletileg szükséges alátámasztani a modell és a természeti objektum kapcsolatát. Ezen alátámasztás nélkül a modellkísérlet elveszíti sajátos kognitív jelentőségét, mert megszűnik információforrás lenni egy valós vagy természetes tárgyról. Így egy modellkísérletben az elméleti oldal sokkal erősebben jelenik meg, mint a szokásosnál, még inkább az elmélet és a gyakorlat kombinációja.

Noha a modellkísérlet számos objektum kísérleti vizsgálatának lehetőségét bővíti, az imént említett körülmények között nem lehet figyelmen kívül hagyni ennek a módszernek egy bizonyos gyengeségét a szokásos kísérlethez képest. Az elmélet (a szubjektum tudatos tevékenysége) mint a modellt és a tárgyat összekötő láncszem beemelése hibaforrássá válhat, ami csökkenti a modellkísérlet bizonyító erejét. A közönséges közvetlen kísérletezéshez bármilyen okból hozzáférhetetlen tárgyak tulajdonságainak, viselkedésének, törvényszerűségeinek gyakorlati tanulmányozásának korlátlan lehetőségei, az emberi ismeretek körének modellkísérletek segítségével történő bővítésének új módjainak felfedezésének lehetősége azonban arról tanúskodik, hogy előnyei a közvetlen kísérletekkel szemben.

Mivel a modellkísérlet során a modellt közvetlenül tanulmányozzák, és a vizsgálat eredményeit átvisszük a modellezett objektumra, az átadáshoz való jog elméleti indoklása egy ilyen kísérlet előfeltétele és szerves része. Ezért minden modellkísérlet lényegi leírásának szükséges része azoknak az elméleti eszközöknek a leírása, amelyekkel a modell vizsgálati eredményeinek a „valódi” vizsgálati tárgyba való átvitelét biztosítják.

Következtetés

A fentiekkel kapcsolatban helyénvalónak tűnik azt a következtetést levonni, hogy a modellezési módszer a tudományos kutatás egyik legmegfelelőbb, legmegfelelőbb, objektív és legmegbízhatóbb módszere, amely lehetővé teszi a legtöbb tudomány számos jelenségének vagy folyamatának legobjektívebb és legátfogóbb elemzését minimális veszteség mellett. és kockázatot.

Ez az esszé a modellezés fogalmának modern nézeteit elemzi mind gyakorlati, mind módszertani szempontból. Kísérlet történt a mérés, mint kognitív folyamat elméleti és filozófiai vonatkozásainak megértésére.

Értelmezésem szerint e munka fő feladata a modellezés történeti vonatkozásban a tudomány és a technika fejlődésében játszott és betöltött szerepének megértése, a modellezés filozófiai alapjainak azonosítása.

Mindezek szükségesek a modellek és modellezés megfelelő és eredményes használatához a kísérleti munka folyamatában, illetve azok matematikai feldolgozásához a tudományos kutatásomban vizsgált folyamatok vizsgálata során.

Irodalom

1. pmtf.msiu.ru<#"justify">2. Shtoff V.A. Modellezés és filozófia. M.: "Nauka", 1966.

Vedenov A.A. A gondolkodás elemeinek modellezése. M.: "Nauka", 1988.

Kochergin A.N. A gondolkodás modellezése. M.: "Nauka", 1969.

Frolov I.T. A modellezés gnoszológiai problémái. M.: "Nauka", 1961.

Batoroev K.B. Kibernetika és az analógiák módszere. M .: "Felsőiskola", 1974.

Beer S. Kibernetika és termelésirányítás. M.: "Nauka", 1965.

Kísérlet. Modell. Elmélet. M. - Berlin: "Tudomány", 1982.

9. Mukhin O.I. Elektronikus forrás.

Szedov L.I. A hasonlóság és dimenzió módszerei a mechanikában. Moszkva: GITTL, 1957.

Stoff. V.A. Modellezés és filozófia. M.-L., "Tudomány", 1965.

Shtoff V.A. Bevezetés a tudományos ismeretek módszertanába. Szerk. Leningrádi Egyetem, 1972.

Korrepetálás

Segítségre van szüksége egy téma tanulásához?

Szakértőink tanácsot adnak vagy oktatói szolgáltatásokat nyújtanak az Önt érdeklő témákban.
Jelentkezés benyújtása a téma megjelölésével, hogy tájékozódjon a konzultáció lehetőségéről.

Letöltés:

Előnézet:

Modellezési módszer.

Jelenleg a modellezési módszert széles körben alkalmazzák a pedagógiai kutatásokban.

A modellezés modellalkotási és vizsgálati módszer. A modell tanulmányozása lehetővé teszi új ismeretek, új holisztikus információk megszerzését az objektumról.

A modell lényeges jellemzői: láthatóság, absztrakció, tudományos fantázia és képzelet eleme, az analógia, mint logikai konstrukciós módszer alkalmazása, a hipotetikusság eleme. Más szavakkal,a modell vizuális formában kifejezett hipotézis.

A modell fontos tulajdonsága a kreatív képzelőerő jelenléte benne. Koncepciók, paradigmák, különféle forgatókönyvek, üzleti és kognitív játékok stb. válhatnak a modellezés formáivá, mondjuk az oktatási folyamatot.

A modell létrehozásának folyamata meglehetősen munkaigényes, a kutató úgymond több szakaszon megy keresztül.

Az első - a kutatót érdeklő jelenséggel kapcsolatos tapasztalatok alapos tanulmányozása, ennek elemzése, általánosítása és a jövőmodell alapjául szolgáló hipotézis felállítása.

Második - kutatási program összeállítása, gyakorlati tevékenységek szervezése a kidolgozott programnak megfelelően, a gyakorlat által megkövetelt módosítások elvégzése, a modell alapjául szolgáló kiinduló kutatási hipotézis tisztázása.

Harmadik - A modell végleges változatának elkészítése. Ha a második szakaszban a kutató különféle lehetőségeket kínál a megkonstruált jelenségre, akkor a harmadik szakaszban ezek alapján készíti el a végső mintát az általa vizsgálni kívánt folyamatról (vagy projektről). végrehajtani.

A pedagógiában a modellezést sikeresen alkalmazzák fontos didaktikai problémák megoldására. Például egy tanár-kutató modelleket dolgozhat ki: az oktatási folyamat szerkezetének optimalizálására, a tanulók kognitív függetlenségének aktiválására, a tanulóközpontú megközelítésre az oktatási folyamatban.

A modellezési módszer a pedagógiai folyamatok matematizálásának lehetőségét nyitja meg a pedagógiatudomány számára. A pedagógia matematizálása óriási ismeretelméleti potenciállal rendelkezik. A matematikai modellezés alkalmazása a legszorosabban az oktatási jelenségek és folyamatok lényegének egyre mélyebb megismeréséhez, a kutatás elméleti alapjainak elmélyüléséhez kapcsolódik.

A témában: módszertani fejlesztések, előadások és jegyzetek

A modellezési módszer alkalmazása általános iskolás korú gyermekek koherens monológ beszédének korrekciójában

Logopédus tanár tapasztalatából a következő témában: "A modellezési módszer alkalmazása a koherens monológ beszéd korrekciójában általános iskolás korú gyermekeknél" ...

A modellezési módszer alkalmazása az általános iskolában

A modellezési módszer általános iskolában történő alkalmazása számos előnnyel jár. Ezek közé tartozik a könnyű észlelés, a hozzáférhetőség, a gyerekek érdeklődése és érthetősége. A szimuláció használata segíti mind az o...

A modellezési módszer alkalmazása általános iskolában.

Az általános iskolás kor a gyermekek oktatási tevékenységének kialakulásának kezdete. A modellezés ugyanakkor egy olyan tevékenység, amelyet az általános iskolás korhatáron túl, tovább folytatnak...

A modellezési módszer módszertani alkalmazása

A modellezési módszer módszertani alkalmazása A modellezés, mint univerzális nevelési akció a képzésben az alábbi célok eléréséhez használható fel: - az orienta...