Model - reprezentarea formalizată a unui obiect, proces sau fenomen real, exprimat prin diverse mijloace: raport matematic, numere, texte, grafice, desene, descriere verbală, obiect material. Modelul trebuie să reflecte caracteristicile esențiale ale obiectului, fenomenului sau procesului studiat.

Modelare este o metodă de cunoaștere, constând în crearea și studiul modelelor.

Obiective de simulare:

1. Înțelegeți esența obiectului studiat;

2. Învățați să gestionați instalația și să determinați cele mai bune modalități de a o gestiona;

3. Prevede consecințele directe sau indirecte;

4. Rezolvați probleme aplicate.

2. Clasificarea si formele de reprezentare a modelelor

În funcție de sarcină, de metoda de creare a unui model și de domeniul subiectului, există mai multe tipuri de modele:

· După zona de utilizare alocă modele de formare, experimentale, de jocuri, de simulare, de cercetare.

· După factorul timp distinge între modele statice și dinamice.

· După forma de prezentare modelele sunt matematice, geometrice, verbale, logice, speciale (note, formule chimice etc.).

· Cu titlu de prezentare modelele sunt împărțite în informaționale (nemateriale, abstracte) și materiale. Modelele de informații, la rândul lor, sunt împărțite în semn și verbal, semn - în computer și non-computer.

model informativ este un set de informații care caracterizează proprietățile și starea unui obiect, proces sau fenomen.

model verbal- model informaţional sub formă mentală sau conversaţională.

model iconic- un model de informare exprimat prin semne speciale, adică prin intermediul oricărui limbaj formal.

Model matematic- un sistem de relații matematice care descriu un proces sau un fenomen.

Un model de calculator este un model matematic exprimat prin intermediul unui mediu software.

Modele cu experiență – acestea sunt copii reduse sau mărite ale obiectului proiectat. Ele sunt numite și la scară completă și sunt folosite pentru a studia obiectul și a prezice caracteristicile sale viitoare.

Sunt create modele științifice și tehnice pentru a studia procesele și fenomenele.

Modelele de simulare nu reflectă doar realitatea cu diferite grade de acuratețe, ci o imită. Experimentul fie se repetă de mai multe ori pentru a studia și evalua consecințele oricăror acțiuni asupra situației reale, fie se desfășoară simultan cu multe alte obiecte similare, dar puse în condiții diferite. Această metodă de alegere a soluției corecte se numește prin încercare și eroare.

Model static – este ca o singură porțiune de informații despre obiect.

Modelul dinamic vă permite să vedeți cum se schimbă un obiect în timp.

După cum se poate observa din exemple, este posibil să se studieze același obiect folosind atât modele statice, cât și modele dinamice.

Modelele materiale pot fi altfel numite subiecte, fizice. Ele reproduc proprietățile geometrice și fizice ale originalului și au întotdeauna o întruchipare reală.

Modelele informaționale nu pot fi atinse sau văzute cu propriii ochi, nu au o întruchipare materială, deoarece sunt construite doar pe informație. Această metodă de modelare se bazează pe o abordare informațională a studiului realității înconjurătoare.

Tema 1. Modelarea ca metodă de cunoaştere

Plan:

1. Model, simulare

2. Clasificarea modelelor. Modele de materiale și informații

1.Model, simulare

Scriitorul american de science fiction Ray Bradbury a scris nuvela „Thunder Came”. Vorbește despre o companie care organizează călătorii cu 60 de milioane de ani în trecut. Toți vizitatorii trecutului ar trebui să se deplaseze numai pe o cale special amenajată, deoarece un pas neglijent este deja capabil să spargă istoria ulterioară. Potrivit unuia dintre angajații companiei, aceasta este descrisă după cum urmează:

„Să presupunem că am ucis accidental un șoarece aici. Asta înseamnă că toți viitorii descendenți ai acestui șoarece nu vor exista... Veți distruge nu unul, ci un milion de șoareci... Dar cum rămâne cu vulpile, pentru care acești șoareci au fost necesari să se hrănească? Dacă zece șoareci nu sunt de ajuns, o vulpe va muri. Zece vulpi mai puțin - un leu va muri de foame... Și iată rezultatul: după 59 de milioane de ani, un om al cavernelor, unul dintre cei zece care locuiesc în întreaga lume, pleacă la vânătoare pentru un mistreț sau un tigru cu dinți de sabie. Dar zdrobind un șoarece, ai zdrobit toți tigrii din aceste locuri. Și omul cavernelor moare de foame... Aceasta este moartea a un miliard dintre descendenții săi. Poate că Roma nu va apărea pe cele șapte coline ale sale...”

Degeaba, unul dintre eroii poveștii a implorat să-l întoarcă acum 60 de milioane de ani pentru a reînvia fluturele pe care l-a zdrobit din greșeală. A ajuns într-o istorie complet diferită și a murit.

Aceasta, desigur, este doar o fantezie, un basm, o situație modelată de autor, dar conține un indiciu pentru noi toți cât de atenți ar trebui să fim în comunicarea cu natura. Cât de des deciziile noastre se dovedesc a fi prost concepute: fie ne hotărâm brusc să distrugem toți lupii care se presupune că aduc doar rău, fie populăm tot continentul cu iepuri (așa s-a întâmplat în Australia) și atunci nu știm cum să facem. scapă de ei. De fiecare dată vreau să revin la acel moment fatal și să fac un pas mai corect, așa cum ni se pare nouă. Dar acest lucru, din păcate, este imposibil - nu există o astfel de mașină a timpului care să ne ducă în trecut.

Există, totuși, o „mașină a timpului” care vă permite să priviți în viitor, să analizați, să simulați un proces, o situație - aceasta este știința.

Luați în considerare un exemplu din viață. În 1870, Amiraltatea engleză a lansat un nou cuirasat, Căpitanul. Nava a plecat la mare și s-a răsturnat. Nava a fost pierdută, 523 de oameni au fost uciși.

A fost complet neașteptat pentru toată lumea. Pentru toți, cu excepția unei singure persoane. Omul de știință englez în domeniul construcțiilor navale W. Reed a fost cel care a efectuat anterior cercetări pe un model de armadillo și a descoperit că nava s-ar răsturna chiar și cu un val ușor. Dar domnii de la Amiraalitate nu l-au crezut pe savant, care făcea niște experimente „frivole” cu „jucăria”. Și s-a întâmplat de neconceput.

Întâlnim diverse modele în copilărie: o mașină de jucărie, un avion sau o barcă erau jucăriile preferate pentru mulți, precum și un ursuleț sau o păpușă. Copiii adesea modelează (se joacă cu cuburi, un băț obișnuit înlocuiește un cal etc.).

În dezvoltarea unui copil, în procesul de învățare despre lumea din jurul lui, astfel de jucării, care sunt, în esență, modele de obiecte reale, joacă un rol important. În adolescență, pentru mulți, pasiunea pentru modelarea aeronavelor, modelarea navelor, crearea manuală de jucării care arată ca obiecte reale influențează alegerea căii de viață. Modelele și modelarea au fost folosite de omenire de mult timp. De fapt, modelele și relațiile model au fost cele care au condus la apariția limbilor vorbite, a scrisului și a graficii. Sculpturile în stâncă ale strămoșilor noștri, apoi picturile și cărțile sunt modele, forme informaționale de transfer a cunoștințelor despre lumea înconjurătoare către generațiile următoare.

Să încercăm să înțelegem ce este un model.

S-ar părea că ce este în comun între o barcă de jucărie și un desen pe ecranul unui computer care înfățișează o abstractizare matematică complexă? Și totuși există ceva în comun: în ambele cazuri avem o imagine a unui obiect real, care este un „înlocuitor” pentru un original, reproducând originalul cu diferite grade de certitudine sau de detaliu. Cu alte cuvinte: un model este o reprezentare a unui obiect într-o formă diferită de forma existenței sale actuale.

În aproape toate științele despre natură (vii și nevii) și societate, construcția și utilizarea modelelor este un instrument puternic de cunoaștere. Obiectele și procesele reale sunt atât de multiple și complexe încât cel mai bun mod de a le studia este următorul: construiți un model care reflectă doar o anumită fațetă a realității și, prin urmare, incomparabil mai simplu decât această realitate și studiați acest model mai întâi. Experiența de secole în dezvoltarea științei a dovedit în practică rodnicia acestei abordări. Modelul este un asistent de neprețuit și incontestabil pentru ingineri și oameni de știință.

Iată câteva exemple explicând ce este un model.

Arhitectul se pregateste sa construiasca clădire tip necunoscut până acum. Dar înainte de a o ridica, el o construiește clădire cub pe masă, pentru a vedea cum va arăta. aceasta model de clădire.

Pentru a explica cum funcționează sistem circulator, conferențiarul demonstrează afiș cu diagramă, pe care săgețile arată direcția fluxului sanguin. aceasta model de funcționare a sistemului circulator.

Atârnat pe perete pictura,înfățișând livadă de meri în floare. aceasta model de livada de meri.

Gen literar precum fabula sau pilda este direct legată de conceptul de model, deoarece sensul acestui gen este de a transfera relațiile dintre oameni în relațiile dintre animale.

Să încercăm să înțelegem care este rolul modelelor din exemplele date.

Desigur, un arhitect ar fi putut construi o clădire fără a experimenta mai întâi cuburile. Dar nu este sigur că clădirea va arăta suficient de bine. Dacă se dovedește a fi urât, atunci pentru mulți ani va fi un reproș tăcut pentru creatorul său. Este mai bine să experimentați cu cuburi.

Desigur, lectorul ar putea folosi un atlas anatomic detaliat pentru demonstrație. Dar nu are nevoie de un asemenea grad de detaliu atunci când studiază sistemul circulator. În plus, interferează cu studiul, deoarece nu vă permite să vă concentrați asupra principalului lucru. Este mult mai eficient să folosești un poster.

Desigur, mergând într-o livadă de meri parfumată, puteți obține cele mai bogate impresii emoționale. Dar dacă locuim în nordul îndepărtat și nu avem ocazia să vedem livada de meri în floare, ne putem uita la poză și ne putem imagina această grădină.

În toate exemplele de mai sus, există o comparație a unui obiect cu altul care îl înlocuiește: clădirea reală este o clădire din cuburi; sistemul circulator - schema pe afis; livada de meri - o imagine care o înfățișează.

Deci, să dăm următoarea definiție a modelului:

Model - este un astfel de obiect material sau reprezentat mental care, în procesul de studiu, înlocuiește obiectul original, păstrând unele dintre trăsăturile tipice ale acestui original care sunt importante pentru acest studiu.

Sau poți spune cu alte cuvinte: model - este o reprezentare simplificată a unui obiect, proces sau fenomen real.

Modelul vă permite să învățați cum să controlați corect un obiect prin testarea diferitelor opțiuni de control pe modelul acestui obiect. Experimentarea cu un obiect real în acest scop poate fi în cel mai bun caz incomod și, de regulă, pur și simplu dăunătoare sau chiar imposibilă din mai multe motive (durata lungă a experimentului în timp, riscul de a aduce obiectul într-o stare nedorită și ireversibilă , etc.)

Deci, haideți să concluzionam: Modelul este necesar pentru a:

Înțelegeți cum este aranjat un anumit obiect - care sunt structura lui, proprietățile de bază, legile dezvoltării și interacțiunii cu lumea exterioară;

Învățați să gestionați un obiect sau un proces și să determinați cele mai bune metode de management pentru obiectivele și criteriile date (optimizare);

Preziceți consecințele directe și indirecte ale implementării metodelor și formelor de impact specificate asupra obiectului.

Nici un model nu poate înlocui fenomenul în sine, dar atunci când rezolvăm o problemă, când suntem interesați de o anumită proprietate a procesului sau fenomenului studiat, modelul se dovedește a fi util, și uneori singurul instrument de cercetare, cunoaștere.

Modelare numit atât procesul de construire a unui model, cât și procesul de studiere a structurii și proprietăților originalului folosind modelul construit.

Tehnologia de modelare presupune ca cercetătorul să fie capabil să identifice probleme și să stabilească sarcini, să prezică rezultatele cercetării, să facă estimări rezonabile, să evidențieze factorii principali și secundari pentru construirea modelelor, să aleagă analogii și formulări matematice, să rezolve probleme folosind sisteme informatice și să analizeze experimente pe calculator.

Abilitățile de modelare sunt foarte importante pentru o persoană în activitățile sale zilnice. Ele ajută la planificarea în mod rezonabil a rutinei zilnice, la studiu, la muncă, la alegerea celor mai bune opțiuni dacă există o alegere și la rezolvarea cu succes a diverselor probleme de viață.

Material (subiect, fizic) numit modelare,în care un obiect real este comparat cu copia lui mărită sau redusă, ceea ce permite cercetarea (de regulă, în condiții de laborator) cu ajutorul transferului ulterior al proprietăților proceselor și fenomenelor studiate de la un model la un obiect pe baza teoria asemănării.

Exemple:în astronomie - un planetariu, în arhitectură - modele de clădiri, în construcția de avioane - modele de aeronave.

Este fundamental diferit de modelarea materialului modelare perfectă, care nu se bazează pe material analogii obiect și model, A pe ideal, chibzuit.

Modelare (în sensul cel mai larg)- principala metoda de cercetare in toate domeniile cunoasterii, in diverse domenii ale activitatii umane.

Modelarea în cercetarea științifică a fost folosită din cele mai vechi timpuri. Elementele de modelare au fost folosite încă de la începutul apariției științelor exacte și nu întâmplător unele metode matematice poartă numele unor oameni de știință atât de mari precum Newton și Euler, iar cuvântul „algoritm” provine de la numele de savantul arab medieval Al-Khwarizmi.

Treptat, modelarea a captat toate noile domenii ale cunoștințelor științifice: proiectare tehnică, construcție și arhitectură, astronomie, fizică, chimie, biologie și, în cele din urmă, științe sociale. Cu toate acestea, metodologia de modelare a fost dezvoltată de mult timp de științe individuale, independent unele de altele. Nu exista un sistem unificat de concepte, o terminologie unificată. Numai treptat a început să se realizeze rolul modelării ca metodă universală de cunoaștere științifică. Secolul al XX-lea a adus un mare succes și recunoaștere în aproape toate ramurile științei moderne metodei de modelare. La sfârșitul anilor 1940 și începutul anilor 1950, dezvoltarea rapidă a metodelor de modelare s-a datorat apariției computerelor (calculatoarelor), care au salvat oamenii de știință și cercetătorii de la o cantitate imensă de muncă de calcul de rutină. Calculatoarele din prima și a doua generație au fost folosite pentru rezolvarea problemelor de calcul, pentru calcule inginerești, științifice, financiare, pentru prelucrarea unor cantități mari de date. Începând cu a treia generație, domeniul de aplicare al calculatoarelor include și soluționarea problemelor funcționale: este vorba de procesarea, managementul și proiectarea bazelor de date. Un computer modern este instrumentul principal pentru rezolvarea oricăror probleme de modelare.

Iată conceptele de bază legate de modelare ,,.

Obiect (din lat. objectum - subiect) de cercetare- tot ceea ce vizează activitatea umană.

Model (obiect - original)(din latină modus - „măsură”, „volum”, „imagine”) - un obiect auxiliar care reflectă cel mai esențial pentru studiul tiparelor, esenței, proprietăților, caracteristicilor structurii și funcționării obiectului original.

Sensul inițial al cuvântului „model” a fost asociat cu arta de a construi, iar în aproape toate limbile europene a fost folosit pentru a desemna o imagine sau un prototip sau un lucru similar într-o anumită privință cu un alt lucru.

În prezent, termenul „model” este utilizat pe scară largă în diverse domenii ale activității umane și are multe semnificații semantice. Acest tutorial tratează doar modele care sunt instrumente pentru dobândirea de cunoștințe.

Modelare- o metodă de cercetare bazată pe înlocuirea obiectului original studiat cu modelul său și lucrul cu acesta (în locul obiectului).

Teoria modelării- teoria înlocuirii obiectului original cu modelul său și studierea proprietăților obiectului pe modelul său.

De regulă, un anumit sistem acționează ca obiect de modelare.

Sistem- un ansamblu de elemente interconectate, unite pentru a atinge un scop comun, izolate de mediu și care interacționează cu acesta ca un tot integral, și care prezintă în același timp principalele proprietăți ale sistemului. Sunt evidențiate 15 proprietăți principale ale sistemului, printre care se numără: apariția (apariția); întregime; structurarea; integritate; subordonarea scopului; ierarhie; infinit; ergaticitate.

Proprietatile sistemului:

1. Apariție (apariție). Aceasta este o proprietate a sistemului, conform căreia rezultatul comportamentului sistemului are un efect diferit de „adăugarea” (conexiune independentă) în orice mod a rezultatelor comportamentului tuturor „elementelor” incluse în sistem. Cu alte cuvinte, conform acestei caracteristici a sistemului, proprietățile sale nu sunt reduse la totalitatea proprietăților părților din care constă și nu sunt derivate din acestea.

2. Proprietatea integralității, a intenției. Sistemul este întotdeauna considerat ca ceva întreg, integral, relativ izolat de mediu.

3. proprietate structurată. Sistemul are părți care sunt conectate între ele și cu mediul înconjurător.

4. Proprietatea de integritate.În raport cu alte obiecte sau cu mediul înconjurător, sistemul acționează ca ceva inseparabil în părți care interacționează.

5. Proprietatea subordonării scopului.Întreaga organizare a sistemului este subordonată unui scop sau mai multor scopuri diferite.

6. proprietatea ierarhiei. Un sistem poate avea mai multe niveluri de structură calitativ diferite care nu pot fi reduse unul la altul.

7. proprietatea infinitului. Imposibilitatea cunoașterii complete a sistemului și a reprezentării sale cuprinzătoare prin orice set finit de modele, în special descrieri, caracteristici calitative și cantitative etc.

8. Proprietate ergatică. Un sistem care are părți poate include o persoană ca una dintre părțile sale.

În esență, sub modelare se înțelege procesul de construire, studiere și aplicare a modelelor unui obiect (sistem). Este strâns legat de categorii precum abstracția, analogia, ipoteza etc. Procesul de modelare include în mod necesar construcția abstracțiilor și concluziile prin analogie și construirea ipotezelor științifice.

Ipoteză- o anumită predicție (presupunere) bazată pe date experimentale, observații cu anvergură limitată, presupuneri. Ipotezele prezentate pot fi testate în cadrul unui experiment special conceput. Atunci când se formulează și se testează corectitudinea ipotezelor, analogia este de mare importanță ca metodă de judecată.

prin analogie numită o judecată despre orice asemănare particulară a două obiecte. O ipoteză științifică modernă este creată, de regulă, prin analogie cu prevederile științifice testate în practică. Astfel, analogia conectează ipoteza cu experimentul.

Principala caracteristică a modelării este că este o metodă de cunoaștere indirectă cu ajutorul unor obiecte auxiliare substitutive. Modelul acționează ca un fel de instrument de cunoaștere, pe care cercetătorul îl pune între el și obiect și cu ajutorul căruia studiază obiectul de interes pentru el.

În cel mai general caz, atunci când construiește un model, cercetătorul renunță la acele caracteristici, parametri ai obiectului original care nu sunt esențiali pentru studierea obiectului. Alegerea caracteristicilor obiectului original, care sunt păstrate și incluse în model, este determinată de obiectivele modelării. De obicei, un astfel de proces de abstracție de la parametrii neesențiali ai unui obiect se numește formalizare. Mai exact, formalizarea este înlocuirea unui obiect sau proces real cu descrierea sa formală.

Principala cerință pentru modele este adecvarea lor la procesele sau obiectele reale pe care modelul le înlocuiește.

În aproape toate științele despre natură, animată și neînsuflețită, despre societate, construcția și utilizarea modelelor este un instrument puternic de cunoaștere. Obiectele și procesele reale sunt atât de multiple și complexe încât cea mai bună (și uneori singura) modalitate de a le studia este adesea construirea și studiul unui model care reflectă doar o anumită fațetă a realității și, prin urmare, de multe ori mai simplă decât această realitate. Experiența de secole în dezvoltarea științei a dovedit în practică rodnicia acestei abordări. Mai precis, necesitatea utilizării metodei de modelare este determinată de faptul că multe obiecte (sisteme) fie sunt imposibil de studiat direct, fie acest studiu necesită prea mult timp și bani.

FGOU VPO „Lactate de Stat Vologda

Academia numită după N.V. Vereșchagin

Catedra de Filosofie

„Model și metodă de modelare în cercetarea științifică”

Vologda - Lactate 2011

Introducere

1. Model concept

2.Clasificarea modelelor și a tipurilor de modelare

.Obiective de modelare

.Caracteristici de bază de simulare

4.1Modelarea ca mijloc de cercetare experimentală

4.2Modelarea și problema adevărului

5.Locul modelelor în structura experimentului, experiment model

Concluzie

Lista surselor utilizate

Introducere

Cu procesul de modelare și diverse modele, o persoană începe să se confrunte încă din copilărie. Deci, nefiind încă învățat să meargă cu încredere, bebelușul începe să se joace cu cuburi, construind diverse structuri din ele (mai precis, modele). El este înconjurat de o varietate de jucării, în timp ce majoritatea reproducă (modelează) proprietățile individuale și forma obiectelor și obiectelor din viața reală într-o măsură mai mare sau mai mică. În acest sens, astfel de jucării pot fi considerate și modele ale obiectelor corespunzătoare.

La școală, aproape toată formarea se bazează pe utilizarea modelelor într-o formă sau alta. Într-adevăr, pentru a se familiariza cu construcțiile și regulile de bază ale limbii materne, se folosesc diverse scheme structurale și tabele, care pot fi considerate modele care reflectă proprietățile limbii. Procesul de scriere a unui eseu ar trebui considerat ca modelarea unui eveniment sau fenomen prin intermediul limbii materne. În lecțiile de biologie, fizică, chimie și anatomie, modele (și modele) ale obiectelor reale studiate sunt adăugate la postere și diagrame (adică modele). În lecțiile de desen sau desen pe foaie de hârtie sau whatman paper se creează modele de diverse obiecte, exprimate într-un limbaj pictural sau într-un limbaj de desen mai formalizat.

Chiar și un astfel de domeniu de cunoaștere greu de oficializat ca istorie poate fi considerat și un set de modele în continuă evoluție ale trecutului oricărui popor, stat etc. Prin stabilirea tiparelor în declanșarea diferitelor evenimente istorice (revoluții, războaie, accelerări sau stagnarea dezvoltării istorice), se pot afla nu numai motivele care au condus la aceste evenimente, ci și să prezică și chiar să gestioneze apariția și dezvoltarea lor în viitor. .

Deci, modelele pot fi considerate un tablou pictat de un artist, o operă de artă și sculptură. Chiar și experiența de viață a unei persoane, ideile sale despre lume este un exemplu de model. Mai mult, comportamentul uman este determinat de modelul format în mintea lui. Un psiholog sau un profesor, prin modificarea parametrilor unui astfel de model intern, pot influența în unele cazuri semnificativ comportamentul unei persoane.

Fără exagerare, se poate argumenta că în viața sa conștientă o persoană se ocupă exclusiv de modele ale anumitor obiecte, procese și fenomene reale. În același timp, același obiect este perceput de diferiți oameni în moduri diferite, uneori exact invers. Această percepție, imaginea mentală a obiectului este, de asemenea, un fel de model al acestuia din urmă (așa-numitul model cognitiv) și depinde în esență de mulți factori: calitatea și cantitatea cunoștințelor, particularitățile gândirii, starea emoțională a o anumită persoană „aici și acum” și multe altele, adesea inaccesibile.conștientizarea rațională. Rolul modelelor și modelării în știința și tehnologia modernă este deosebit de mare.

Este posibil să faci în tehnologie fără utilizarea anumitor tipuri de modele? Răspunsul evident este nu! Desigur, o nouă aeronavă poate fi construită „din cap” (fără calcule preliminare, desene, mostre experimentale, adică folosind doar singurul model ideal care există în gândurile designerului), dar cu greu va fi un design suficient de eficient și de fiabil . Singurul său merit este unicitatea. La urma urmei, nici măcar autorul nu va putea refabrica exact aceeași aeronavă, deoarece în procesul de fabricare a primei copii se va dobândi o oarecare experiență, ceea ce va schimba cu siguranță modelul ideal în capul designerului însuși.

Cu cât un produs tehnic ar trebui să fie mai complex și mai fiabil, cu atât mai multe tipuri de modele vor fi necesare în etapa de proiectare.

De regulă, produsele complexe sunt create de echipe întregi de dezvoltatori. Întregul set de diverse modele folosite de aceștia face posibilă formarea unui model ideal al produsului în curs de dezvoltare, care să fie comun întregii echipe. Un produs tehnic real poate fi considerat ca un model material (analogic) al modelului ideal creat de autori.

Interesul sporit al filozofiei și metodologiei cunoașterii în tema modelării este cauzat de importanța pe care metoda modelării a primit-o în știința modernă, și mai ales în secțiunile sale precum fizică, chimie, biologie, cibernetică, ca să nu mai vorbim de multe aspecte tehnice. stiinte.

Cu toate acestea, modelarea ca mijloc și formă specifică de cunoaștere științifică nu este o invenție a secolului al XIX-lea sau al XX-lea. Este suficient să subliniem ideile lui Democrit și Epicur despre atomi, forma și metodele lor de conectare, despre vârtejele și ploile atomice, explicând proprietățile fizice ale diferitelor lucruri (și senzațiile pe care le provoacă) folosind ideea de rotund și neted. sau particule cârlige, „legate între ele ca niște ramuri împletite” (Lucretius), pentru a aminti că celebra antiteză a viziunilor geocentrice și heliocentrice asupra lumii se baza pe două modele fundamental diferite ale Universului descrise în Almagestul lui Ptolemeu și lucrarea lui N. Copernic Despre revoluții. a Sferelor Cereşti pentru a descoperi originea foarte străveche a acestei metode. Dacă se urmărește îndeaproape dezvoltarea istorică a ideilor și metodelor științifice, este ușor de observat că modelele nu au dispărut niciodată din arsenalul științei.

1. Conceptul de model

Cuvântul „model” provine din latinescul „modelium”, care înseamnă: măsură, metodă etc. Semnificația sa inițială a fost asociată cu arta de a construi, iar în aproape toate limbile europene a fost folosit pentru a desemna o imagine sau un lucru similar într-o anumită privință cu un alt lucru." Potrivit multor autori, modelul a fost folosit inițial ca izomorf. teorie (două teorii se numesc izomorfe dacă sunt similare structural una cu cealaltă).

Pe de altă parte, în științele naturii precum astronomia, mecanica, fizica, termenul „model” a început să fie folosit pentru a desemna ceea ce descrie. V.A. Stoff notează că „aici, două concepte strâns legate, dar oarecum diferite sunt asociate cu cuvântul „model”. Un model în sens larg este înțeles ca o structură creată mental sau practic care reproduce o parte a realității într-o formă simplificată și vizuală. Astfel, în special, sunt ideile lui Anaximandru despre Pământul ca un cilindru plat, în jurul căruia se rotesc tuburi goale pline de foc cu găuri. Modelul în acest sens acționează ca un fel de idealizare, o simplificare a realității, deși însăși natura și gradul de simplificare introdus de model se pot schimba în timp. Într-un sens mai restrâns, termenul „model” este folosit atunci când doresc să descrie o anumită zonă a fenomenelor cu ajutorul altuia, mai studiat, mai ușor de înțeles. Deci, fizicienii secolului al XVIII-lea au încercat să descrie fenomenele optice și electrice prin intermediul celor mecanice („modelul planetar al atomului” - structura atomului a fost descrisă ca structura sistemului solar). Astfel, în aceste două cazuri, modelul este înțeles fie ca o imagine specifică a obiectului studiat, în care sunt afișate proprietăți reale sau presupuse, fie ca un alt obiect care există de fapt împreună cu obiectul studiat și este similar cu acesta din punct de vedere al la unele proprietăţi specifice sau caracteristici structurale. În acest sens, modelul nu este o teorie, dar ceea ce este descris de această teorie este un subiect aparte al acestei teorii.

În multe discuții dedicate rolului epistemologic și semnificației metodologice a modelării, acest termen a fost folosit ca sinonim pentru cunoaștere, teorie, ipoteză etc. De exemplu, un model este adesea folosit ca sinonim pentru o teorie atunci când teoria nu a fost încă suficient de dezvoltată, există puțini pași deductivi în el și există multe ambiguități. Uneori, acest termen este folosit ca sinonim pentru orice teorie cantitativă, descriere matematică. Incoerența unei astfel de utilizări din punct de vedere epistemologic, potrivit lui V.A. IIItoff, prin „că o astfel de utilizare a cuvintelor nu ridică probleme epistemologice noi care ar fi specifice modelelor”. Trăsătura esențială care deosebește un model de o teorie (după I.T. Frolov) nu este nivelul de simplificare, nu gradul de abstracție și, prin urmare, nu numărul acestor abstracții și abstracțiuni realizate, ci modul în care aceste abstracțiuni, simplificări și sunt exprimate abstracții, ceea ce este caracteristic modelului.

În literatura filozofică privind problemele de modelare sunt propuse diverse definiții ale modelului. Definiţia I.T. Frolova: „Modelarea înseamnă imitarea materială sau mentală a unui sistem din viața reală prin construirea specială de analogi (modele) în care sunt reproduse principiile de organizare și funcționare a acestui sistem.” vedere, cea mai completă definiție a conceptului de „model”. " este dat de V.A. IIItoff în cartea sa „Modeling and Philosophy”: „Un model este înțeles ca un astfel de sistem reprezentat mental sau implementat material care, afișând sau reproducând obiectul de studiu, este capabil să-l înlocuiască în așa fel încât studiul său să ne ofere noi informații. despre acest obiect”.

Luând în considerare în continuare modelele și procesul de modelare, vom pleca de la faptul că o proprietate comună a tuturor modelelor este capacitatea lor de a reflecta realitatea. În funcție de ce mijloace, în ce condiții, în raport cu ce obiecte de cunoaștere se realizează această proprietate comună, apare o mare varietate de modele și, odată cu aceasta, problema clasificării modelelor.

2. Clasificarea modelelor și a tipurilor de modelare

În literatura de specialitate dedicată aspectelor filozofice ale modelării, sunt prezentate diverse caracteristici de clasificare, în funcție de care se disting diferite tipuri de modele. De exemplu, în (2 c23) astfel de semne sunt numite ca:

Metoda de construcție (forma model);

Specificitatea calitativă (conținutul modelului).

Conform metodei de construire a modelului, există materiale și ideale. Să ne oprim asupra grupului de modele materiale. În ciuda faptului că aceste modele sunt create de om, ele există în mod obiectiv. Scopul lor este specific - să reflecte proprietățile spațiale, dinamica proceselor studiate, dependențe și relații. Modelele materiale sunt legate de obiecte prin relația de analogie.

Modelele materiale sunt indisolubil legate de cele imaginare (chiar înainte de a construi ceva - mai întâi o reprezentare teoretică, o justificare). Aceste modele rămân mentale chiar dacă sunt întruchipate într-o formă materială. Majoritatea acestor modele nu pretind a fi o realizare materială. În formă pot fi:

Figurativ, construit din elemente senzual vizuale;

Simbolic, în aceste modele, elementele relației și proprietățile fenomenelor simulate sunt exprimate folosind anumite semne;

Mixt, combinând proprietățile modelelor figurative și iconice.

Avantajul acestei clasificări este că oferă o bază bună pentru analiza celor două funcții principale ale modelului:

Practic (ca mijloc de experiment științific)

Teoretic (ca imagine specifică a realității, care conține elemente de logic și senzual, abstract și concret, general și singular).

B.A. are o altă clasificare. Glinsky în cartea sa „Modelarea ca metodă de cercetare științifică”, unde, împreună cu împărțirea obișnuită a modelelor în funcție de metoda de implementare a acestora, acestea sunt, de asemenea, împărțite în funcție de natura reproducerii laturilor originalului:

Substanțial

Structural

Funcţional

amestecat

În funcție de modul în care gândește cercetătorul modelului, de viziunea sa asupra lumii, de algebra folosită, modelele pot lua o formă diferită. Utilizarea diferitelor aparate matematice conduce ulterior la posibilități diferite de rezolvare a problemelor.

Modelele pot fi:

Fenomenologice și abstracte;

Activ și pasiv;

Static si dinamic;

Discret și continuu;

Determinist și stocastic;

Funcțional și obiect.

Modelele fenomenologice sunt strâns legate de un anumit fenomen. O schimbare a situației duce adesea la faptul că este destul de dificilă utilizarea modelului în condiții noi. Acest lucru se datorează faptului că la compilarea modelului nu a fost posibilă construirea acestuia din punct de vedere al asemănării cu structura internă a sistemului modelat. Modelul fenomenologic transmite o similitudine externă.

Modelul abstract reproduce sistemul din punct de vedere al structurii sale interne, îl copiază mai precis. Are mai multe oportunități, o clasă mai largă de sarcini de rezolvat.

Modelele active interacționează cu utilizatorul; nu poate doar, ca pasiv, să dea răspunsuri la întrebările utilizatorului atunci când acesta întreabă despre asta, ci și să activeze dialogul ei înșiși, să-și schimbe linia și să aibă propriile obiective. Toate acestea se întâmplă datorită faptului că modelele active se pot schimba singure.

Modelele statice descriu fenomene fără dezvoltare. Modelele dinamice urmăresc comportamentul sistemelor, prin urmare, ele folosesc în înregistrarea lor, de exemplu, ecuații diferențiale derivate din timp.

Modele discrete și continue. Modelele discrete modifică brusc starea variabilelor, deoarece nu au o descriere detaliată a relației dintre cauze și efecte, o parte a procesului fiind ascunsă cercetătorului.

Modelele continue sunt mai precise și conțin informații despre detaliile tranziției.

Modele deterministe și stocastice. Dacă efectul este determinat cu precizie de cauză, atunci modelul reprezintă procesul într-un mod determinist. Dacă, din cauza lipsei de detalii, nu este posibil să descriem cu exactitate relația dintre cauze și efecte, ci doar o descriere în ansamblu, este posibilă statistic (ceea ce se întâmplă adesea pentru sisteme complexe), atunci modelul este construit folosind conceptul de probabilitate.

Modele distribuite, structurale, grupate. Dacă parametrul care descrie proprietatea unui obiect are aceeași valoare în oricare dintre punctele sale (deși se poate schimba în timp!), atunci acesta este un sistem cu parametrii concentrați. Dacă parametrul ia valori diferite în diferite puncte ale obiectului, atunci se spune că este distribuit, iar modelul care descrie obiectul este distribuit. Uneori modelul copiază structura obiectului, dar parametrii obiectului sunt concentrați, atunci modelul este structural.

Modele funcționale și obiectual. Dacă descrierea vine din punct de vedere al comportamentului, atunci modelul este construit pe o bază funcțională. Dacă descrierea fiecărui obiect este separată de descrierea altui obiect, dacă sunt descrise proprietățile obiectului, din care urmează comportamentul acestuia, atunci modelul este orientat pe obiecte.

Fiecare abordare are propriile sale merite și dezavantaje. Diferite instrumente matematice au capacități (capacitate) diferite de rezolvare a problemelor, nevoi diferite de resurse de calcul. Același obiect poate fi descris în moduri diferite. Inginerul trebuie să aplice corect cutare sau cutare reprezentare, în funcție de condițiile actuale și de problema cu care se confruntă.

Clasificarea de mai sus este ideală. Modelele sistemelor complexe au de obicei o formă complexă, ele folosesc mai multe reprezentări simultan. Dacă este posibil să se reducă modelul la un singur tip, pentru care algebra a fost deja formulată, atunci studiul modelului, rezolvarea problemelor pe acesta, este simplificat semnificativ și devine tipic. Pentru a face acest lucru, modelul trebuie redus la o formă canonică în diferite moduri (simplificare, redenumire și altele), adică la o formă pentru care algebra și metodele sale au fost deja formulate. În funcție de tipul de model utilizat (algebric, diferențial, grafice etc.), în diferite etape ale studiului acestuia sunt utilizate diverse instrumente matematice.

Acum să trecem la luarea în considerare a problemelor legate direct de simularea în sine. „Modelare? o metodă de studiere a obiectelor de cunoaștere pe modelele lor; construirea și studierea modelelor de obiecte și fenomene din viața reală (sisteme organice și anorganice, dispozitive de inginerie, diferite procese? fizice, chimice, biologice, sociale) și obiecte construite pentru a determina sau să le îmbunătățească caracteristicile, raționalizarea modalităților de construire, gestionare a acestora etc.” (8 p421). Modelarea poate fi:

Subiect (studiul principalelor caracteristici geometrice, dinamice, funcționale ale obiectului de pe model);

Fizice (reproducerea proceselor fizice);

Subiect - matematic (studiul unui proces fizic prin studiul experimental al oricăror fenomene de natură fizică diferită, dar descris prin aceleași relații matematice ca și procesul modelat);

Semn (modelare computațională, abstract - matematică).

3. Obiectivele modelării

Un model bine construit, de regulă, este mai accesibil, mai informativ și mai convenabil pentru cercetător decât un obiect real. Luați în considerare principalele obiective urmărite în modelarea în domeniul științific. Cel mai important și cel mai comun scop al modelelor este aplicarea lor în studiul predicției comportamentului proceselor și fenomenelor complexe. Trebuie avut în vedere că unele obiecte și fenomene nu pot fi deloc studiate direct. Inadmisibil, de exemplu, scară largă natural experimente cu economia țării sau cu sănătatea populației acesteia (deși ambele sunt puse în scenă și implementate cu o anumită frecvență). Este fundamental imposibil să experimentezi cu trecutul oricărui stat sau popor ( Istoria nu tolerează modul conjunctiv ). Nu este posibil (cel puțin în prezent) să se efectueze un experiment pentru a studia direct structura stelelor. Multe experimente nu sunt fezabile din cauza costului ridicat sau riscului lor pentru o persoană sau mediul său. De regulă, în prezent, toate studiile preliminare ale unor terțe părți ale diferitelor modele ale fenomenului preced desfășurarea oricăror experimente complexe. În plus, experimentele pe modele folosind un computer fac posibilă elaborarea unui plan pentru experimente la scară completă, aflarea caracteristicilor necesare ale echipamentului de măsurare, stabilirea unui interval de timp pentru efectuarea observațiilor și, de asemenea, estimarea costului unui astfel de experiment. Un alt scop, nu mai puțin important, al modelelor este că ele ajută la identificarea celor mai semnificativi factori care formează anumite proprietăți ale unui obiect, deoarece modelul în sine reflectă doar câteva dintre principalele caracteristici ale obiectului original, care trebuie luate în considerare atunci când studierea unui anumit proces sau fenomen... De exemplu, când se studiază mișcarea unui corp masiv în atmosferă în apropierea suprafeței Pământului, pe baza datelor experimentale cunoscute și a analizei fizice preliminare, se poate afla că accelerația depinde în mod semnificativ de masa și forma geometrică a acestui corp. (în special, de dimensiunea secțiunii transversale a obiectului față de direcția de mișcare), într-un anumit grad de rugozitate a suprafeței, dar nu depinde de culoarea suprafeței. Când se ia în considerare mișcarea aceluiași corp în straturile superioare ale atmosferei, unde rezistența aerului poate fi neglijată, atât forma, cât și rugozitatea suprafeței devin nesemnificative.

Desigur, modelul oricărui proces sau fenomen real este „mai sărac” decât el însuși ca unul existent obiectiv (proces, fenomen). În același timp, un model bun este „mai bogat” decât ceea ce se înțelege prin realitate, deoarece în sistemele complexe o persoană (sau un grup de oameni), de regulă, nu este capabilă să înțeleagă întregul set de conexiuni „deodată. ". Modelul vă permite să vă „jucați” cu el: activați sau dezactivați anumite conexiuni, modificați-le pentru a înțelege importanța pentru comportamentul sistemului în ansamblu.

Modelul vă permite să învățați cum să controlați corect un obiect prin testarea diferitelor opțiuni de control. Folosirea unui obiect real pentru aceasta este adesea riscantă sau pur și simplu imposibilă. De exemplu, este mai sigur, mai rapid și mai ieftin să înveți primele abilități în pilotarea unei aeronave moderne într-un simulator (adică, un model) decât să te pui pe tine și o mașină scumpă în pericol.

Dacă proprietățile unui obiect se modifică în timp, atunci sarcina de a prezice stările unui astfel de obiect sub influența diverșilor factori devine de o importanță deosebită. De exemplu, la proiectarea și operarea oricărui dispozitiv tehnic complex, este de dorit să se poată prezice schimbări în fiabilitatea funcționării atât a subsistemelor individuale, cât și a întregului dispozitiv în ansamblu.

Deci, modelul este necesar pentru a:

) să înțeleagă cum funcționează un anumit obiect: care este structura lui, conexiunile interne, proprietățile de bază, legile dezvoltării, autodezvoltarea și interacțiunea cu mediul;

) să învețe să gestioneze un obiect sau un proces, să determine cele mai bune metode de management pentru scopuri și criterii date;

3) prezice consecințele directe și indirecte ale implementării metodelor și formelor de impact specificate asupra obiectului.

experiment științific de simulare

4. Funcții de bază de simulare

1 Modelarea ca mijloc de cercetare experimentală

Considerarea modelelor materiale ca instrumente ale activității experimentale ridică necesitatea de a afla cum diferă acele experimente în care sunt utilizate modele de cele în care nu sunt utilizate. Transformarea experimentului într-una dintre principalele forme de practică, care a avut loc în paralel cu dezvoltarea științei, a devenit un fapt de când a devenit posibilă utilizarea pe scară largă a științei naturii în producție, care a fost, la rândul său, rezultatul primelor științe industriale. revoluție, care a deschis era producției de mașini. Specificul experimentului ca formă de activitate practică este că experimentul exprimă atitudinea activă a unei persoane față de realitate. Din această cauză, în epistemologia marxistă se face o distincție clară între experiment și cunoașterea științifică. Deși orice experiment include și observația ca etapă necesară a cercetării. Cu toate acestea, pe lângă observație, experimentul conține și un semn atât de esențial pentru practica revoluționară precum intervenția activă în cursul procesului studiat. „În cadrul experimentului se înțelege tipul de activitate întreprinsă în scopul cunoașterii științifice, descoperirea tiparelor obiective și constând în impactul asupra obiectului (procesului) studiat prin intermediul unor instrumente și dispozitive speciale.” .

Există o formă specială de experiment, care se caracterizează prin utilizarea modelelor materiale existente ca mijloace speciale de cercetare experimentală. Această formă se numește experiment model. Spre deosebire de un experiment convențional, în care mijloacele experimentului interacționează într-un fel sau altul cu obiectul de studiu, nu există nicio interacțiune aici, deoarece experimentează nu cu obiectul în sine, ci cu substitutul său. În același timp, obiectul înlocuitor și configurația experimentală sunt combinate, îmbinate într-un singur întreg în modelul de operare. Astfel, se relevă rolul dublu pe care modelul îl joacă în experiment: este atât obiect de studiu, cât și instrument experimental. Pentru un experiment model, conform unui număr de autori, sunt caracteristice următoarele operații principale:

Trecerea de la un obiect natural la un model - construirea unui model (modelare în sensul propriu al cuvântului);

Studiul experimental al modelului;

Trecerea de la un model la un obiect natural, care constă în transferarea rezultatelor obținute în timpul studiului către acest obiect.

Modelul intră în experiment, nu doar înlocuind obiectul de studiu, ci poate înlocui și condițiile în care este studiat un obiect al unui experiment convențional. Un experiment obișnuit presupune prezența unui moment teoretic doar în momentul inițial al studiului - formularea unei ipoteze, evaluarea acesteia etc., precum și în etapa finală - discutarea și interpretarea datelor obținute și generalizarea acestora. Într-un experiment cu model, este de asemenea necesar să se fundamenteze relația de similitudine dintre model și obiectul natural și posibilitatea extrapolării datelor obținute la acest obiect. V.A. IIItoff în cartea sa „Modeling and Philosophy” spune că baza teoretică a unui experiment model, în principal în domeniul modelării fizice, este teoria similitudinii. Oferă reguli de modelare pentru cazurile în care modelul și natura au aceeași (sau aproape aceeași) natură fizică (2 p31). Dar în prezent, practica modelării a depășit gama relativ limitată de fenomene mecanice. Modelele matematice emergente, care diferă prin natura lor fizică de obiectul modelat, au făcut posibilă depășirea posibilităților limitate ale modelării fizice. În modelarea matematică, la baza relației model - natură se află o astfel de generalizare a teoriei similarității, care ține cont de eterogenitatea calitativă a modelului și a obiectului, apartenența acestora la diferite forme de mișcare a materiei. O astfel de generalizare ia forma unei teorii mai abstracte a izomorfismului de sistem.

4.2 Modelarea și problema adevărului

O întrebare interesantă este ce rol joacă modelul în sine în procesul de demonstrare a adevărului și de căutare a cunoștințelor adevărate. Ce se înțelege prin adevărul unui model? Dacă adevărul în general este „raportul dintre cunoștințele noastre și realitatea obiectivă” (2 p178), atunci adevărul unui model înseamnă corespondența modelului cu obiectul, iar falsitatea modelului înseamnă absența unei astfel de corespondențe. O astfel de definiție este necesară, dar nu suficientă. Sunt necesare precizări suplimentare, pe baza luării în considerare a condițiilor în baza cărora un model de un tip sau altul reproduce fenomenul studiat. De exemplu, condițiile pentru asemănarea unui model și a unui obiect în modelarea matematică bazată pe analogii fizice, care presupun, atunci când procesele fizice din model și obiect sunt diferite, identitatea formei matematice în care sunt exprimate modelele lor generale. , sunt mai generale, mai abstracte. Astfel, la construirea anumitor modele, unele aspecte, proprietăți și chiar relații sunt întotdeauna abstractizate în mod deliberat, din cauza cărora, asemănarea dintre model și original nu este, evident, păstrată într-o serie de parametri. Deci modelul planetar al atomului lui Rutherford s-a dovedit a fi adevărat în cadrul studiului structurii electronice a atomului, iar modelul lui J. J. Thompson s-a dovedit a fi fals, deoarece structura sa nu coincidea cu structura electronică. Adevărul este o proprietate a cunoașterii, iar obiectele lumii materiale nu sunt adevărate, nici false, ele pur și simplu există. Modelul implementează două tipuri de cunoștințe:

Cunoașterea modelului în sine (structura lui, procesele, funcțiile) ca sistem creat pentru a reproduce un obiect;

Cunoștințele teoretice prin care a fost construit modelul.

Ținând cont tocmai de considerentele teoretice și metodele care stau la baza construcției modelului, este posibil să se ridice întrebări despre cât de corect acest model reflectă obiectul și cât de deplin îl reflectă. În acest caz, apare ideea comparabilității oricărui obiect creat de om cu obiecte naturale similare și a adevărului acestui obiect. Dar acest lucru are sens numai dacă astfel de obiecte sunt create cu scopul special de a reprezenta, copia, reproduce anumite caracteristici ale unui obiect natural. Astfel, putem spune că adevărul este inerent modelelor materiale:

În virtutea legăturii lor cu anumite cunoștințe;

Datorită prezenței (sau absenței) izomorfismului structurii sale cu structura procesului sau fenomenului modelat;

datorită relației dintre model și obiectul modelat, ceea ce îl face parte din procesul cognitiv și permite rezolvarea anumitor sarcini cognitive.

„Și în acest sens, modelul material este secundar epistemologic, acționează ca un element de reflecție epistemologică” (2 p180).

Modelul poate fi considerat nu numai ca un instrument de verificare dacă există cu adevărat astfel de conexiuni, relații, structuri, modele, care sunt formulate în această teorie și sunt implementate în model. Funcționarea cu succes a modelului este o dovadă practică a adevărului teoriei, adică face parte din proba experimentală a adevărului acestei teorii.

5. Locul modelelor în structura experimentului, experiment model

Poate părea că orice experiment bine conceput implică utilizarea unui model de lucru. Într-adevăr, întrucât un fenomen este studiat într-un cadru experimental într-o formă „pură” și rezultatele obținute caracterizează nu numai un singur fenomen dat într-un singur experiment, ci și alte fenomene din această clasă, la care sunt transferate rezultatele experimentului. într-un fel, acest fenomen poate fi considerat într-un anumit sens, un model al altor fenomene din aceeași clasă. Totuși, nu este așa, deoarece relația dintre fenomenele care sunt studiate într-un singur experiment dat și alte fenomene din aceeași zonă este o relație de identitate, nu de analogie, în timp ce tocmai aceasta din urmă este esențială pentru o relație model. . Prin urmare, unul special ar trebui scos în evidență! o formă de experiment, care se caracterizează prin utilizarea modelelor materiale existente ca mijloace speciale de cercetare experimentală. Această formă de experiment se numește experiment model sau simulare.

O diferență semnificativă între experimentul model și cel obișnuit este structura sa particulară. În timp ce într-un experiment convențional mijloacele de cercetare experimentală interacționează cumva direct cu obiectul de studiu, într-un experiment model nu există o astfel de interacțiune, deoarece aici ele experimentează nu cu obiectul în sine, ci cu substitutul său. În același timp, este de remarcat faptul că obiectul înlocuitor și configurația experimentală sunt combinate și îmbinate într-un singur întreg în modelul de operare. „Modelizarea”, scrie academicianul L. I. Sedov, „este un înlocuitor pentru studierea unui fenomen care ne interesează în natură prin studierea unui fenomen similar pe un model la scară mai mică sau mai mare, de obicei în condiții speciale de laborator. Sensul principal al modelării este că, pe baza rezultatelor experimentelor cu modele, s-ar putea da răspunsurile necesare despre natura efectelor și despre diferitele cantități asociate fenomenului în condiții naturale.

În acest sens, să luăm în considerare mai detaliat structura unui experiment model folosind un exemplu specific. Pentru aceasta, luăm un model al mișcării gazelor într-un cazan cu abur. Un astfel de model este construit și studiat în felul următor. Din testele industriale ale cazanului-obiect se obțin unele date și parametri, prezentați sub formă de valori caracteristice. Cu ajutorul mijloacelor teoretice adecvate (reguli logice, instrumente matematice, reguli și criterii ale teoriei similitudinii), modelul este calculat, ceea ce permite rezolvarea problemei condițiilor optime de proiectare a acestuia (dimensiunile, natura fizică a elementelor de modelare). , alegerea materialelor, metodelor și obiectivelor studiului său ulterior). Astfel, prima etapă este calculul teoretic al modelului, considerațiile teoretice despre sarcinile, scopurile și metodele de experimentare ulterioară a acestuia. Următorul pas este să creați modelul în sine. În continuare, se fac observații, măsurători ale parametrilor necesari, modificarea și variația condițiilor, repetarea condițiilor de funcționare ale modelului în sine etc.

De exemplu, studiul modelului de mișcare a gazului într-un cazan este după cum urmează. Fără a se limita la simpla observare, ceea ce în mod clar nu este suficient, fotografiile sunt realizate folosind o iluminare specială, se creează desene în linie, care, deși poartă amprenta subiectivității, se remarcă totuși prin simplitate și claritate deosebită. Pentru a îmbunătăți condițiile de observare a mișcării lichidului prin tuburi, se folosesc diferite metode de colorare a acestuia. Apoi se fac măsurători ale presiunii sau vitezei de mișcare a apei sau gazelor, debitul fluidului, temperatura, cantitatea de căldură etc.

Astfel, în noua etapă a experimentului, când modelul este construit, activitatea subiectivă a experimentatorului continuă, dar i se adaugă noi momente legate de latura obiectivă a experimentului - modelul însuși (adică, unele configurații experimentale) si mijloace tehnice (lampi, ecrane, camere, produse chimice, termometre, calorimetre si alte aparate de masura) cu care se efectueaza observatii si masuratori. Toate aceste mijloace, care sunt utilizate în studiul modelului, sunt mijloace materiale care caracterizează latura obiectivă a oricărui experiment. Dar aici, pe lângă ele, modelul în sine, în cazul nostru, modelul unui cazan cu abur, aparține laturii obiective.

Este legitim să ridicăm întrebarea: care este locul modelului în experiment? Este clar că face parte din obiectul epistemologic, precum și mijloacele de cercetare experimentală, dar face parte în întregime din acesta din urmă sau este ceva diferit de ele?

Pe de o parte, este evident că modelul este construit nu ca un scop în sine, ci ca un mijloc de a studia un alt obiect pe care îl înlocuiește, cu care se află în anumite relații de similitudine sau corespondență. Cercetătorul este interesat de proprietățile modelului nu în sine, ci doar în măsura în care studiul lor permite să judece proprietățile altui obiect, să obțină unele informații despre acesta. Acest subiect acționează ca un adevărat obiect de studiu, iar în raport cu acesta, modelul este doar un mijloc de cercetare experimentală. Pe de altă parte, în acest experiment, modelul este subiectul de studiu. Se studiază modul de funcționare a acestuia în anumite condiții, nu numai că se fac observații vizuale pe el, ci și parametrii săi sunt măsurați cu instrumente speciale. Este supus anumitor influențe cauzale, iar experimentatorul înregistrează reacția acestui sistem la aceste influențe planificate etc. Într-un cuvânt, în acest experiment, modelul este studiat ca un anumit obiect de studiu și, în acest sens, este obiect de studiu.

Astfel, se relevă rolul dublu pe care modelul îl îndeplinește în experiment: este atât obiect de studiu (întrucât înlocuiește un alt obiect, autentic), cât și instrument experimental (deoarece este un mijloc de cunoaștere a acestui obiect).

Datorită rolului dublu al modelului, structura experimentului; se modifică semnificativ, devine mai complex. Dacă într-un experiment normal, sau natural, obiectul de studiu și dispozitivul au fost în interacțiune directă, întrucât experimentatorul cu ajutorul dispozitivului a acționat direct asupra obiectului studiat, atunci în experimentul model, atenția experimentatorului este concentrată privind studiul modelului, care acum este supus la tot felul de influențe și este studiat cu ajutorul dispozitivelor . Obiectul real de studiu nu participă direct la experimentul în sine.

Experimentul model se caracterizează prin următoarele operații principale: 1) trecerea de la un obiect la scară completă la un model - construirea unui model (modelare în sensul propriu al cuvântului); 2) studiul experimental al modelului; 3) trecerea de la model la obiectul la scară reală, care constă în transferarea rezultatelor obținute în timpul studiului către acest obiect.

Modelul intră în experiment, nu doar înlocuind obiectul de studiu, ci poate înlocui și condițiile în care este studiat un obiect al experimentului obișnuit.

Având în vedere faptul că în experimentul model nu se studiază obiectul de studiu în sine, ci înlocuitorul său, se pune firesc întrebarea pe ce bază și în ce limite este posibil să se transfere datele obținute pe model către obiectul care se modelează. Această problemă este rezolvată în funcție de caracteristicile diferitelor grupuri de modele de materiale.

Indiferent de concluzia finală cu privire la posibilitățile cognitive ale experimentelor model, ar trebui să se acorde imediat atenție faptului că în structura acestor experimente rolul teoriei ca legătură necesară care leagă decorul experimentului și rezultatele acestuia cu obiectul de studiu. este semnificativ consolidată. Dacă un experiment obișnuit presupune prezența unui moment teoretic în etapa inițială a experimentului - apariția unei probleme, promovarea și evaluarea unei ipoteze, derivarea consecințelor, considerații teoretice legate de proiectarea configurației experimentale și tot in etapa finala - discutarea si interpretarea datelor obtinute, generalizarea acestora, apoi in experimentul model, in plus, este necesara fundamentarea teoretica a relatiei dintre model si obiectul natural. Fără această fundamentare, un model de experiment își pierde semnificația cognitivă specifică, deoarece încetează să mai fie o sursă de informații despre un obiect real sau natural. Astfel, într-un experiment model, latura teoretică este prezentată mult mai puternic decât în ​​cea obișnuită; este și mai mult o combinație de teorie și practică.

Deși experimentul model extinde posibilitățile de investigare experimentală a unui număr de obiecte, în împrejurarea tocmai menționată, nu se poate să nu remarce o anumită slăbiciune a acestei metode în comparație cu experimentul obișnuit. Includerea teoriei (activitatea conștientă a subiectului) ca o legătură care leagă modelul și obiectul poate deveni o sursă de erori, ceea ce reduce puterea probantă a experimentului model. Cu toate acestea, posibilitățile nelimitate de studiu practic al proprietăților, comportamentului, regularităților obiectelor care sunt inaccesibile din orice motiv experimentării directe obișnuite, posibilitatea de a descoperi noi modalități de extindere a sferei cunoștințelor umane prin utilizarea unui model de experiment demonstrează că avantajele sale față de experimentul direct.

Deoarece într-un experiment model modelul este studiat direct, iar rezultatele studiului sunt transferate obiectului simulat, justificarea teoretică a dreptului la acest transfer este o condiție prealabilă și o parte integrantă a unui astfel de experiment. Prin urmare, descrierea mijloacelor teoretice prin care se asigură transferul rezultatelor studiului modelului la obiectul de studiu „real” este o parte necesară a descrierii esenței oricărui experiment model.

Concluzie

În legătură cu cele de mai sus, pare oportun să concluzionăm că metoda modelării este una dintre cele mai adecvate, adecvate, obiective și fiabile metode de cercetare științifică, permițând analiza cât mai obiectivă și cuprinzătoare a multor fenomene sau procese din majoritatea științelor cu pierderi minime. si risc.

Acest eseu analizează punctele de vedere moderne asupra conceptului de modelare, atât din punct de vedere practic, cât și metodologic. Se încearcă înțelegerea aspectelor teoretice și filozofice ale măsurării ca proces cognitiv.

Din punctul meu de vedere, sarcina principală a acestei lucrări este de a înțelege rolul pe care modelarea l-a jucat și îl joacă în dezvoltarea științei și tehnologiei în aspectul istoric, pentru a identifica baza filozofică a modelării.

Toate cele de mai sus sunt necesare pentru utilizarea adecvată și fructuoasă a modelelor și modelării în procesul de lucru experimental și prelucrarea lor matematică în studiul proceselor avute în vedere în cercetarea mea științifică.

Literatură

1. pmtf.msiu.ru<#"justify">2. Shtoff V.A. Modelare și filozofie. M.: „Nauka”, 1966.

Vedenov A.A. Modelarea elementelor gândirii. M.: „Nauka”, 1988.

Kochergin A.N. Modelarea gândirii. M.: „Nauka”, 1969.

Frolov I.T. Probleme gnoseologice ale modelării. M.: „Nauka”, 1961.

Batoroev K.B. Cibernetica și metoda analogiilor. M .: „Școala superioară”, 1974.

Beer S. Cibernetica si managementul productiei. M.: „Nauka”, 1965.

Experiment. Model. Teorie. M. - Berlin: „Știință”, 1982.

9. Mukhin O.I. Resursa electronica.

Sedov L.I. Metode de asemănare și dimensiune în mecanică. Moscova: GITTL, 1957.

Stoff. V.A. Modelare și filozofie. M.-L., „Știință”, 1965.

Shtoff V.A. Introducere în metodologia cunoașterii științifice. Ed. Universitatea din Leningrad, 1972.

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a învăța un subiect?

Experții noștri vă vor sfătui sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe subiecte care vă interesează.
Trimiteți o cerere indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

Descarca:

Previzualizare:

Metoda de modelare.

În prezent, metoda modelării este utilizată pe scară largă în cercetarea pedagogică.

Modelarea este o metodă de creare și examinare a modelelor. Studiul modelului vă permite să obțineți noi cunoștințe, noi informații holistice despre obiect.

Trăsăturile esențiale ale modelului sunt: ​​vizibilitatea, abstracția, un element de fantezie și imaginație științifică, utilizarea analogiei ca metodă logică de construcție, un element de ipoteticitate. Cu alte cuvinte,modelul este o ipoteză exprimată sub formă vizuală.

O proprietate importantă a modelului este prezența imaginației creative în el. Conceptele, paradigmele, scenariile diverse, jocurile de afaceri și cognitive etc. pot deveni forme de modelare, să zicem, a procesului educațional.

Procesul de creare a unui model este destul de laborios, cercetătorul, parcă, parcurge mai multe etape.

Primul - un studiu amănunțit al experienței asociate cu fenomenul de interes pentru cercetător, analiza și generalizarea acestei experiențe și crearea unei ipoteze care stă la baza modelului viitor.

Al doilea - intocmirea unui program de cercetare, organizarea activitatilor practice in conformitate cu programul elaborat, efectuarea de ajustari la acesta determinate de practica, clarificarea ipotezei initiale de cercetare luate ca baza modelului.

Al treilea - Crearea versiunii finale a modelului. Dacă în a doua etapă cercetătorul, așa cum spune, oferă diverse opțiuni pentru fenomenul construit, atunci în a treia etapă, pe baza acestor opțiuni, el creează eșantionul final al procesului (sau al proiectului) pe care urmează să îl urmărească. implementează.

În pedagogie, modelarea este folosită cu succes pentru a rezolva probleme didactice importante. De exemplu, un profesor-cercetător poate dezvolta modele pentru: optimizarea structurii procesului educațional, activarea independenței cognitive a elevilor, o abordare centrată pe elev a elevilor în procesul educațional.

Metoda modelării deschide posibilitatea matematizării proceselor pedagogice pentru știința pedagogică. Matematizarea pedagogiei are un potențial epistemologic uriaș. Utilizarea modelării matematice este cel mai strâns asociată cu o cunoaștere din ce în ce mai profundă a esenței fenomenelor și proceselor educaționale și cu o aprofundare a fundamentelor teoretice ale cercetării.

Pe tema: dezvoltări metodologice, prezentări și note

Aplicarea metodei modelării în corectarea discursului monolog coerent la copiii de vârstă școlară primară

Din experiența unui profesor logoped pe tema: „Aplicarea metodei de modelare în corectarea discursului monolog coerent la copiii de vârstă școlară primară”...

Utilizarea metodei modelării în școala primară

Folosirea metodei modelării în școala elementară are multe avantaje. Printre care se numără ușurința de percepție, accesibilitatea, copiii sunt interesați și de înțeles. Utilizarea simulării ajută atât în...

Utilizarea metodei modelării în școala elementară.

Vârsta școlii primare este începutul formării activităților educaționale la copii. În același timp, modelarea este o acțiune care se desfășoară dincolo de limitele vârstei de școală primară în mai departe...

Aplicarea metodică a metodei modelării

Aplicarea metodică a metodei modelării Modelarea ca acțiune educațională universală poate fi utilizată în formare pentru a atinge următoarele obiective: - construirea unui model de orientare...