Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Виды моделей и моделирования
Единой общепринятой классификации моделей и моделирования на сегодняшний день не существует. Данное пособие разработано для студен- тов специальности «Профессиональное обучение» и учитывает интегра- тивность их профессиональной подготовки – педагогическую и техничес- кую компоненты. Поэтому мы будем опираться на два наиболее полных и понятных педагогам профессионального обучения подхода к классифи- кации моделей и моделирования [2, 3]. Модели характеризуются тремя основными признаками [4]: ● принадлежностью к определенному классу задач (например, упра- вление технологическими процессами, управление техническими объекта- ми, планово-экономические задачи и т. д.); ● принадлежностью к определенному классу объектов (физические, биологические и т. д.); ● способом реализации. По способу реализации модели подразделяются на материальные и идеальные [2, 4]. К этому условному делению приводит использование моделирования на теоретическом и эмпирическом уровнях познания. Материальное моделирование – это моделирование, при котором ис- следование объекта выполняется с использованием его материального ана- лога, воспроизводящего основные физические, геометрические, динамиче- ские, функциональные характеристики объекта [2]. Идеальное моделирование отличается от материального тем, что осно- вано не на материальной аналогии объекта и модели, а на аналогии иде- альной, мыслеобразной и всегда носит теоретический характер. Идеальное моделирование является первичным по отношению к материальному. Материальные модели объединяются в три основных подкласса [4]: ● геометрически подобные, воспроизводящие пространственно гео- метрические характеристики оригинала (макеты зданий, муляжи и т. д.); ● воспроизводящие с масштабированием в пространстве и во време- ни свойства оригинала той же природы, что и модель (например, модели судов); ● воспроизводящие свойства оригинала в моделирующем объекте другой природы (например, электрогидравлические аналогии) или осно- ванные на изоморфизме между формально описанными свойствами ориги- нала и объекта (все разновидности электронного моделирования). Существует две основных разновидности материального моделиро- вания: натурное и аналоговое моделирование. Оба вида основаны на свой- ствах геометрического или физического подобия. Теория подобия как раз и занимается изучением условий подобия явлений.
Натурное – это такое моделирование, при котором реальному объек- ту ставится в соответствие его увеличенный или уменьшенный аналог, до- пускающий исследование (в лабораторных условиях) с помощью после- дующего перенесения свойств изучаемых процессов и объектов на объект на основе теории подобия [1]. Примерами натурных моделей являются ма- кеты зданий, ландшафтов, судов, самолетов и т. д. В середине XIX в. с на- турных моделей моделирование начало развиваться как научная дисцип- лина, а сами модели стали активно использоваться при проектировании новых технических устройств. Аналоговое – это моделирование, основанное на аналогии процессов и явлений, имеющих различную физическую природу, но одинаково опи- сываемых формально [1]. В основу аналогового моделирования положено совпадение математических описаний различных объектов. Примерами аналоговых моделей могут служить электрические и механические коле- бания, которые с точки зрения математики описываются совершенно оди- наково, но относятся к качественно отличающимся физическим процессам.
Идеальное моделирование разделяют на два основных типа: интуи- тивное и научное моделирование [2]. Интуитивное – моделирование, основанное на интуитивном (не обоснованном с позиций формальной логики) представлении об объекте исследования, не поддающемся формализации или не нуждающемся в ней [2]. Примером интуитивной модели окружающего мира можно считать жизненный опыт любого человека, его умения и знания, полученные от предков. Роль интуитивных моделей в науке чрезвычайно высока. Научное – это всегда логически обоснованное моделирование, ис- пользующее минимальное число предположений, принятых в качестве ги- потез на основании наблюдения за объектом моделирования [2]. Главное отличие научного моделирования от интуитивного заключается не только в умении выполнять необходимые операции и действия по собственно мо- делированию, но и в знании «внутренних» механизмов, которые исполь- зуются при этом.
Знаковым называют моделирование, использующее в качестве моде- лей знаковые изображения какого-либо вида: схемы, графики, чертежи, наборы символов и т. д. Примерами таких моделей являются языки обще- ния, алгоритмические языки, ноты для записи музыкальных произведений, математические формулы и т. д. Знаковая форма используется для переда- чи как научного, так и интуитивного знания. Мысленный образ реального объекта, сложившийся в голове иссле- дователя, в научной литературе называется когнитивной моделью. Созда- вая такую модель, исследователь часто упрощает объект, чтобы получить более лаконичное и компактное описание. Представление когнитивной модели на естественном языке называется содержательной моделью. В ес- тественно-научных дисциплинах и технике содержательную модель часто называют технической постановкой проблемы. По функциональному признаку и целям содержательные модели де- лятся на описательные, объяснительные, прогностические. Описательная модель – это любое описание объекта. Объяснительная модель отвечает на вопрос, почему что-либо проис- ходит. Прогностическая модель должна предсказывать поведение объекта. Концептуальной моделью называется содержательная модель, при формулировке которой используются понятия и представления предмет- ных областей знаний, занимающихся изучением объекта моделирования.
Концептуальные модели бывают логико-семантическими, структур- но-функциональными и причинно-следственными. Логико-семантическая модель является описанием объекта в терми- нах и определениях соответствующих предметных областей знаний, вклю- чающим все известные логически непротиворечивые утверждения и факты. При построении структурно-функциональной модели объект обычно рассматривается как целостная система, которую расчленяют на отдельные подсистемы, связанные структурными отношениями. Для представления подобных моделей чаще всего применяют схемы, диаграммы, карты. Причинно-следственная модель часто используется для объяснения и прогнозирования поведения объекта и бывает ориентирована, прежде всего, на выявление главных взаимосвязей между составными элементами изучаемого объекта, определение влияния изменения каких-либо факторов на состояние компонентов модели и на понимание того, как в целом будет функционировать модель и будет ли она адекватно описывать динамику интересующих исследователя параметров объекта. Формальная модель является представлением концептуальной моде- ли с помощью формальных или алгоритмических языков. К формальным относятся математические и информационные модели. С общенаучной точки зрения математическое моделирование – это идеальное научное знаковое формальное моделирование, при котором опи- сание объекта осуществляется на языке математики, а исследование моде- ли проводится с использованием тех или иных математических методов. С развитием вычислительной техники стали популярны информаци- онные модели, представляющие, по существу, автоматизированные спра- вочники, реализованные с помощью систем управления базами данных. Та- кие модели позволяют найти в базе данных информацию по запросу и не могут генерировать новое знание, отсутствующее в базе данных. В то же время использование информационных моделей в сочетании с весьма про- стыми математическими моделями (например, с применением регрессион- ного анализа) может привести к открытию новых закономерностей.
В работах по моделированию технических систем материальное мо- делирование называют реальным и конкретизируют иначе [3]. Видами ре- ального моделирования технических систем и процессов являются натур- ное и физическое моделирование. К натурному моделированию относят научный эксперимент, комплексные испытания, производственный экспе- римент. К физическому моделированию – моделирование в реальном мас-
штабе времени, моделирование в нереальном (измененном) масштабе вре- мени. При реальном моделировании исследования могут выполняться на самом объекте, на его части или на его модели. Моделирование может быть и мысленным. При мысленном моделиро- вании исследования проводятся на мыслеобразных конструкциях. Мыслен- ное моделирование делится на наглядное, символическое и математическое. При наглядном моделировании на базе представлений человека о реаль- ных объектах создаются различные наглядные модели, отображающие явле- ния и процессы, протекающие в объекте. Видами наглядного моделирования являются гипотетическое и аналоговое моделирование и макетирование. В основе гипотетического моделирования лежит некая гипотеза о закономерностях протекания процесса в реальном объекте, которая от- ражает уровень знаний исследователя об объекте и базируется на причин- но-следственных связях между входом и выходом изучаемого объекта. Ги- потетическое моделирование используется в тех случаях, когда знаний об объекте недостаточно для построения формальных моделей (например, представление объекта исследований в виде «черного ящика»). Аналоговое моделирование основывается на аналогиях различных уровней. Наивысшим уровнем является полная аналогия, имеющая место только для достаточно простых объектов (например, чертеж, схема, гра- фик, план, описание какого-либо явления, процесса или предмета). Мысленное макетирование применяется в тех случаях, когда проте- кающие в реальном объекте процессы не поддаются физическому модели- рованию. Мысленное макетирование может предшествовать другим видам моделирования.
Символическое моделирование представляет собой искусственный процесс создания логического объекта, который замещает реальный и выра- жает основные свойства его отношений с помощью определенной системы знаков, отображающих набор понятий (знаковое моделирование), и симво- лов из специального словаря, очищенного от неоднозначности (языковое моделирование) (пример знаковой модели – дорожные знаки, языковой – модель словообразования). Математическое моделирование будет рассмотрено нами отдельно и подробно далее. Моделирование может быть статическим и динамическим [3]. Ста- тическим называется моделирование, при котором среди параметров объ- екта и модели отсутствует время и сами параметры объекта со временем не изменяются. При динамическом моделировании объект исследования и его параметры во времени существенно изменяются. Моделирование может быть детерминированным и стохастическим. Детерминированное моделирование отображает детерминированные про- цессы, т. е. процессы, в которых предполагается отсутствие всяких слу- чайных воздействий; стохастическое моделирование отображает вероят- ностные процессы и события. Моделирование может быть дискретным и непрерывным. Модель дискретная, если она описывает поведение системы только в дискретные моменты времени. Модель непрерывная, если она описывает поведение системы для всех моментов времени из некоторого промежутка времени. Возможны комбинированные варианты. Наконец, моделирование может быть полным, неполным и прибли- женным. Полным называется моделирование, при котором достигается полное подобие исследуемого объекта и модели во времени и в пространстве. Неполным называется моделирование, при котором реализуется непол- ное подобие исследуемого объекта и модели во времени и в пространстве. Приближенным называется моделирование, при котором некоторые проявления исследуемого объекта не моделируются совсем. Функции моделей
Принято выделять следующие функции моделей [7]: ● модель – средство осмысления действительности; ● модель – средство общения; ● модель – средство обучения и тренировки; ● модель – средство постановки эксперимента (компьютерный экс- перимент).
|
||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 243; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.128.79.88 (0.016 с.) |