6.Поняття моделі

Що таке предметна галузь?

     Ти вже знаєш, що нас оточують різні об’єкти. Кожен об’єкт має свої властивості та їх значення — дані різного типу. Об’єкти, що мають однакові властивості, можна об’єднувати в групи — класифікувати. З об’єктами також можна виконувати певні дії. Крім того, різні об’єкти взаємодіють між собою: планети утворюють Сонячну систему, моле- кули утворюють різні сполуки, учні та вчителі взаємодіють у школі. Сукупність об’єктів, що мають однакові властивості та перебувають у певних відношеннях, утворюють предметну галузь. Предметними галузями можуть бути, наприклад, архітектура, про- мислове підприємство, транспорт, освіта тощо. 

    Предметна галузь — сукупність всіх об’єктів, властивості яких і відношення між якими розглядаються у відповідній галузі. 

Предметну галузь часто називають галуззю дослідження, об- ластю вивчення чи колом інтересів. В англійській мові це Field of Study. Одну й ту саму предметну галузь можуть досліджувати люди різних професій чи віку. При цьому вони виділяють об’єкти з цієї галузі чи розглядають різні властивості об’єктів залежно від завдання, яке ви- конується. Наприклад, предметну галузь біологія можуть розглядати учні на уроках, науковці в лабораторіях чи дослідники-мандрівники в реальних умовах.

Чому люди користуються моделями та створюють їх?

    Об’єкти, що оточують людину, належать до різних предметних га- лузей і є досить складними. Деякі реальні об’єкти досліджувати в пов- ній мірі складно. Наприклад, без додаткового сучасного обладнання неможливо провести наукові дослідження з об’єктами, що перебувають на значній відстані, зокрема, з космічними, з дуже малими або дуже великими

об’єктами. Саме тому часто реальні об’єкти замінюють їх моделями. При розв’язуванні кожної конкретної задачі людину мо- жуть цікавити лише деякі з властивостей, тоді говорять про суттєві властивості об’єктів.

     Наприклад, якщо ви з одно- класниками вирішите висадити на шкільному подвір’ї квітковий го- динник, то суттєвими властивостя- ми об’єкта квітка будуть: розмір, час цвітіння, час розкривання та закривання квітів. Але якщо доби- ратимете квіти для гербарію, то вас цікавитимуть зовсім інші властиво- сті: збереження кольору квітки після сушіння, ступінь усушки тощо. На основі даних про властивості, що є суттєвими в конкретній си- туації, можна створити інший об’єкт, який спрощено відображатиме основні властивості реального. Такі спрощені об’єкти називають моде- лями (мал. 6.1).

Модель — спрощене подання реального об’єкта, явища чи процесу.

    Модель — це матеріальний або уявний об’єкт, який у процесі вивчен- ня (навчання) замінює реальний об’єкт-оригінал, зберігаючи важливі для даного дослідження типові властивості оригіналу. 

    Люди створюють і використовують моделі з різних причин: 

• оригінал уже не існує або ще не існував. Наприклад, розробни- ки науково-популярного фільму «Прогулянки з динозаврами» використовували під час зйомки моделі вимерлих тварин. А бу- дівельники спочатку працюють із моделлю будинку, для цього створюють її з пластику чи креслять на папері; 

• розміри оригіналу не дають змоги ефективно досліджувати його. Наприклад, вивчати явище зміни дня і ночі, пір року на планеті Земля можна за допомогою спеціальної моделі, оскільки реальне дослідження обмежене значними розмірами Землі та Сонця; 

• дослідження оригіналу може призвести до значних матеріальних втрат і шкодити здоров’ю людини. Наприклад, уявлення про ро- боту органів людини студенти-медики спочатку отримують за допомогою спеціальних моделей, а випробування літака варто здійснювати спочатку на моделі через його високу вартість. 

 Для опису або дослідження одного й того самого об’єкта можна вико- ристовувати декілька моделей (мал. 6.2). Це залежить від призначення моделі.

    І навпаки, для опису та дослідження різних об’єктів може бути ви- користано одну й ту саму модель. Наприклад, модель підлоги в кімнаті, вікна у тролейбусі, присадибної ділянки можна подати за допомогою геометричної фігури — прямокутника. 

    Отже, у процесі пізнання та практичної діяльності людина широко застосовує різноманітні моделі для дослідження існування реального об’єкта в різних ситуаціях. Більше того, будь-яка наука починається з розробки моделей.

Яку модель називають інформаційною?

    Часто модель об’єкта можна подати не за допомогою спрощеного ма- теріального об’єкта, а за допомогою описів, формул, зображень, схем, таблиць, креслень, графіки тощо (мал. 6.3). Таку модель називають інформаційною.

    Інформаційна модель — це модель, яка описує інформаційні про- цеси або містить опис об’єкта, у якому вказано лише суттєві вла- стивості, важливі для розв’язування конкретної задачі.

    Інформаційні моделі одного й того самого об’єкта, призначені для різних цілей, можуть бути різними. Наприклад, розклад руху потя- гів — це інформаційна модель, яка може бути подана у формі схеми, таблиці, тексту. 

    Процес створення моделі, зокрема інформаційної, називається моделюванням.

Моделювання — це процес дослідження властивостей об’єкта на основі створення відповідної моделі

Як можна класифікувати моделі?

     Усе розмаїття моделей, з якими має справу людина, можна класифі- кувати за різними ознаками: предметною галуззю, способом і формою подання, фактором часу та іншими (мал. 6.4).

  За способом подання моделі поділяють на матеріальні та інформа- ційні. Наприклад, дитячі іграшки — це моделі реальних об’єктів. Такі моделі називають фізичними, або матеріальними. Матеріальна модель — це модель, яка відтворює геометричні та фізичні вла- стивості об’єкта-оригінала. Вона завжди має реальне втілення. Приклади матері- альних моделей: макети різноманітних споруд, технічних конструкцій, геогра- фічні карти тощо. 

    За формою подання розрізняють вер- бальні та знакові інформаційні моделі (мал. 6.5)

    Знакова інформаційна модель — це модель, у якій властивості об’єкта описуються за допомогою певної системи знаків: математич- них виразів і рівнянь, фізичних чи хімічних формул, нотних записів тощо. Наприклад, за допомогою відомої тобі формули S = vt описують відстань, яку проїхав автомобіль із швидкістю v за час t. А сімейна фо- тографія є прикладом образної моделі.



Інтерактивні вправи