МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ

Человечество в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной) постоянно создает и использует модели окружающего мира. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.) МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПОЗНАНИЯ

Модели в процессе обучения География: изучаем модель Земли – глобус и карты Физика: изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели. Химия: при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток

Модели в проектировании Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создание различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей. Без предварительного создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь, не говоря уже о сложном механизме.

Теоретические модели Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Гелиоцентрическая система мира Каперника Модель атома Резерфорда – Бора Модель расширяющейся вселенной

Художественное творчество Всё художественное творчество фактически является процессом создания моделей. БАСНЯ Переносит реальные отношение между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений. ЛЮБОЕ ЛИТЕРАТУРНОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ Можно рассматривать как модель реальной человеческой жизни ЖИВОПИСНЫЕ ПОЛОТНА СКУЛЬПТУРЫ ТЕАТРАЛЬНЫЕ ПОСТАНОВКИ Модели, в художественной форме отражающими реальную действительность.

Жуковский «Отблески вечерней зари» Жуковский «Брошенная терраса» Васильев «В окрестностях Петербурга» Коровин «Цветы и фрукты»

МОДЕЛИРОВАНИЕ – это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей

МОДЕЛЬ Каждый объект имеет большое количество разных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные для проводимого исследования свойства. Например: В процессе исследования аэродинамических качеств модели самолета в аэродинамической трубе важно, чтобы модель имела геометрическое подобие оригинала, но не важен, например её цвет.

Разные науки исследуют объекты и процессы под разными углами зрения и строят различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и изменения объектов В химии – их химический состав. В биологии - строение и поведение живых организмов

ЧЕЛОВЕК В разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В механике – как материальная точка В химии – как объект, состоящий из различных химических веществ В биологии – как система стремящаяся к самосохранению

МОДЕЛЬ – это некий объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

География, военное дело, судоходство и пр. невозможны без информационных моделей поверхности Земли в виде карт. Различные типы географических карт (политические, физические и пр.) представляют информационные модели, отражающие различные особенности земной поверхности, то есть один и тот же объект отражают несколько моделей. С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) могут рассматриваться как материальные точки.

ОДИН И ТОТ ЖЕ ОБЪЕКТ МОЖЕТ ИМЕТЬ МНОЖЕСТВО МОДЕЛЕЙ, А РАЗНЫЕ ОБЪЕКТЫ МОГУТ ОПИСЫВАТЬСЯ ОДНОЙ МОДЕЛЬЮ.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересуют определенные свойства изучаемого объекта, модель оказывается полезным, а подчас и единственным инструментом исследования.

ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ФОРМАЛИЗАЦИЯ

МОДЕЛИ ПРЕДМЕТНЫЕ (МАТЕРИАЛЬНЫЕ) Воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.) ИНФОРМАЦИОННЫЕ Представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. Образные модели (рисунки, плакаты, фотографии и др.) Знаковые модели – могут быть представлены в форме текста, формулы, таблицы (например, периодической таблицы элементов Д.И. Менделеева)

Естественные языки используются для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели; например гелиоцентрическая модель мира. Которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом: Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца; Орбиты всех планет проходят вокруг Солнца.

Формализация С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.) Математические - модели построены с использованием математических понятий и формул Логические – модели построенные с помощью алгебры высказываний.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией

В процессе познания окружающего мира человечество постоянно использует моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала обычно строится его описательная информационная модель на естественном языке. Затем она формализуется, то есть выражается с использованием формальных языков (математики, логики и др.) В процессе исследования формальных моделей часто производится их визуализация.

Визуализация моделей пространственных соотношений между объектами – чертежи БЛОК-СХЕМЫ: моделей электрических цепей – электрические схемы логических моделей устройств – логические схемы Визуализация формальных физических моделей с помощью анимации.