Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения




Скачать 19,64 Kb.
НазваниеИсследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения
Дата03.02.2016
Размер19,64 Kb.
ТипИсследование
Моделирование как путеводная звезда в познании мира.


I. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Моделирование неотделимо от развития знания. Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим способом их изучения часто является построение модели, отображающей какую-то грань реальности и потому многократно более простой, чем эта реальность, и исследование вначале этой модели

В последнее время моделирование и связанные с ним методы исследования пронизывают едва ли не всю современную науку. Модели эффективно используются в планировании и управлении, социологии, экономике, биологии и других областях знаний.

Решая насущные вопросы, мы не задумываемся о том, что открываем для себя начала теории моделирования, что всё в нашей жизни подчиняется неким законам и правилам.


II. ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ


Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения различных школьных предметов.


III. ФОРМУЛИРОВКА ПРОБЛЕМЫ


Как моделирование помогает нам получать знания на различных уроках? Как мы познаём окружающий мир с помощью моделей?


IV. ВЫДВИЖЕНИЕ ГИПОТЕЗЫ


В современных учебниках понятие о моделях дается в примитивной форме в курсе 7 класса, в то время как модели – важнейший инструмент получения знаний для решения теоретических и практических задач. Суть этого понятия гораздо глубже, чем дается в учебниках.


V. ПРОВЕРКА ГИПОТЕЗЫ

В ходе работы мы изучили множество учебников и учебных пособий на предмет наличия в них моделей. Мы выяснили, что в той или иной степени практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей является мощным орудием познания.

Мы пришли к такому выводу благодаря изучению теории моделирования.

Итак, основоположником современного метода познания нужно считать Г. Галилея который выделял в нем четыре фазы:

1) чувственный опыт;

2) выдвижение гипотезы в виде аксиомы;

3) математическое развитие аксиомы и вывод логических следствий;

4) экспериментальная проверка гипотезы и вытекающих из нее следствий.

Получается, с помощью органов чувств мы познаём отдельные предметы и явления окружающего мира. Такое познание называется чувственным познанием. Но возможности чувственного познания ограниченны. Законы мира, сущность предметов и явлений, общее мы познаём с помощью мышления.

Человек стремится познать объекты окружающего мира, он взаимодействует с существующими объектами и создаёт новые объекты. Одним из методов познания объектов окружающего мира является моделирование. Моделирование – метод научного познания, который включает построение моделей (или выбор готовых) и изучение их с целью получения новых сведений о рассматриваемых физических объектах.

Однако моделирование как специфическое средство и форма научного познания не является изобретением 19 или 20 века.

Достаточно указать на представления Демокpита и Эпикура об атомах, их форме, и способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных веществ с помощью представления о круглых и гладких или крючковатых частицах, сцепленных между собой. Эти представления являются прообразами современных моделей, отражающих ядеpно-электpонное строение атома вещества.

В отчётливой форме (хотя без употребления самого термина) моделирование начинает широко использоваться в эпоху Возрождения; Брунеллески, Микеланджело и другие итальянские архитекторы и скульпторы пользовались моделями проектируемых ими сооружений; в теоретических же работах Г. Галилея и Леонардо да Винчи не только используются модели, но и выясняются пределы применимости метода моделирования.(слайд 10)

Ньютон в поисках модели, описывающей движение небесных тел, заранее искал ее в виде некоторой математической формулы. Но Тихо Браге составил модель движения планет в виде таблиц, а Кеплер — в виде описаний законов их движения.

В 19 веке трудно назвать область науки или её приложений, где моделирование не имело бы существенного значения; исключительно большую методологическую роль сыграли в этом отношении работы Кельвина, Дж. Максвелла, Ф. А. Кекуле, А. М. Бутлерова и других физиков и химиков — именно эти науки стали, можно сказать, классическими «полигонами» метода моделирования.

Моделирование приобрело общенаучный характер и применяется в исследованиях живой и неживой природы, в науках о человеке и обществе.

При дальнейшем рассмотрении моделей и процесса моделирования исходим из того, что общим свойством всех моделей является их способность отображать действительность. В зависимости от того, какими средствами, при каких условиях, по отношению к каким объектам познания это их общее свойство реализуется, возникает большое разнообразие моделей, а вместе с ним и проблема классификации моделей.

Модели делятся на материальные, информационные, компьютерные.

Классифицируем информационные мо­дели объектов и процессов по форме представления. По этому признаку модели делятся на графические, вербальные, табличные, математические.

Форма информационной модели зависит от цели ее созда­ния.

  1. Для представления вербальных моделей используются естественные и формальные языки

Естественные языки используются для построения словесных, описательных моделей (например, литературные произведения фокусируют внимание читателя на определенных сторонах человеческой жизни).

В истории науки также существуют многочисленные текстовые информационные модели (например, гелиоцентрическая модель мира Коперника).

Словесные модели могут описывать ситуации, события, происходящие в жизни, с целью их осмысления и использования опыта.

Со словесного описания начинается построение любой информационной модели, так как оно более или менее точно отражает оригинал.

2.Формальные языки используются для построения формально-логических моделей – математических, логических и специальных.

Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

Наиболее распространенным формальным языком является алгебраический язык формул в математике, который позволяет описывать функциональные зависимости между величинами.

Модели построенные с использованием математических формул и понятий, называются математическими.

3. Графические (или геометрические) информационные модели являются простейшим видом моделей, которые передают внешние признаки объекта – размеры, форму, цвет.

Графические модели более информативны, чем словесные. Без карт трудно представить себе ботанику и биологию, географию, военное дело, судоходство и т.д.

Современные технологии не могут обойтись без информационных моделей технических устройств, зданий и т.д. в виде чертежей.

4.Одной из наиболее часто встречающихся структур информационных моделей являются таблицы. Они имеют очень широкое распространение. Только в школьной практике нам приходится встречаться с массой таблиц: расписание занятий, журнал успеваемости, график дежурств, таблица Менделеева, таблицы физических свойств веществ (плотность, теплоемкость, электрическое сопротивление и пр.), таблицы исторических дат и многое другое. Информация в таблицах обязательно упорядочена по какому-то принципу (например, в классном журнале – в алфавитном порядке фамилий учеников; в расписании занятий – по дням недели и номерам уроков и т.д.). Эта упорядоченность позволяет быстро находить нужные сведения.

В таблице может содержаться информация о различных свойствах объектов, об объектах одного класса и разных классов, об отдельных объектах и группах объектов.

В географии, физике, биологии, математики, как и в других предметах, широко используется моделирование, которое способствует лучшему усвоению материала и наглядному изучению этих предметов.

Основная идея моделирования, визуализации мышления: каждую мысль, каждый образ или эмоцию можно представить себе как объект, от которого расходятся во все стороны многочисленные ниточки – связи, ведущие к другим объектам (мыслям, образам, эмоциям).

Мы решили показать наличие таких связей в виде различных моделей в известной сказке «Царевна-лягушка».

Рассмотрим табличную модель, в которой показано соответствие между главными героями сказки и их свойствами.

Таблица 1. Герои сказки «Царевна-лягушка».

Фамилия

Имя

Рост

Вес

Возраст

Бессмертный

Кощей

170

45

1000

Царевич

Иван

180

85

20

Премудрая

Василиса

165

65

18

Царь

-

156

90

60

Старший брат

-

170

90

30

Средний брат

-

175

84

25

Боярская дочь

-

167

70

21

Купеческая дочь

-

154

60

22

Следующая таблица называется «Результаты запуска стрел братьями царевичами»

Таблица 2. Результаты запуска стрел братьями царевичами.

ФИО

Куда пустил стрелу

Кто поймал

Старший брат

Боярский двор

Боярская дочь

Средний брат

Купеческий двор

Купеческая дочь

Младший брат (Иван Царевич)

Грязное болото

Лягушка-квакушка

В таблице показаны задания для невест и результат выполнения

Таблица 3.Задания для невест и результат выполнения

ФИО

Испечь хлеб

Соткать шелковый ковер

Смотр у Царя-батюшки

Боярская дочь

плохо

плохо

плохо

Купеческая дочь

плохо

плохо

плохо

Лягушка- квакушка

отлично

отлично

отлично

Мы создали табличную модель с помощниками Ивана-Царевича.

Таблица 4. Помощники Ивана-Царевича

Наименование

Чем помог

медведь

Выворотил дерево

селезень

Ударил утку

заяц

Поймал зайца

щука

Достала яйцо

Рассмотрев эти табличные модели мы получили некоторое количество информации, но не достаточное, чтобы воссоздать сказку.

Мы решили наглядно продемонстрировать родственные отношения героев сказки в виде схемы и выстроили родословное дерево (графическую модель), во главе которого Царь – батюшка.


Схема 1. Родственные отношения между персонажами сказки «Царевна- лягушка»



С помощью второй схемы можно мы рассмотрели уровни системы безопасности Кощея бессмертного, в которой использовали круги Эйлера-Венна. Схема показывает: насколько тщательно охранялась жизнь Кощея.


Схема 2. Архитектура уровней системы безопасности Кощея Бессмертного




Самым интересным было моделировать события с помощью рисунков. Это образная информационная модель. Все рисунки помогают создавать графические образы событий, явлений сказки.

Рисунок 1. Модель сказки «Царевна-лягушка» в рисунках




Сама сказка представляет собой знаковая информационную модель - словесное описание события.

Фрагмент сказки «Царевна- лягушка»




Каждая из моделей дает информацию об объекте, в нашем случае о сказке. Каждая из этих моделей отражает отдельные свойства сказки, некоторые из моделей даже расширяют наши понятия о происходящих действиях.

Поэтому, информа­ционное моделирование - это не только моделирование объектов и про­цессов, но моделирование знаний. И на уроках мы с учителями учимся манипулировать знаниями с помощью моделирования. Существуют различные типы моделей знаний. Наиболее извес­тные из них — продукционная модель, семантическая сеть, фрей­мы.

Продукционная модель знаний построена на правилах, представляемыми в форме:

ЕСЛИ выполняется некоторое условие ТО выполняется некоторое действие (слайд 21)

Семантические сети. Семантической сетью называется система понятий и отношений между ними, представленная в форме ориен­тированного графа. Это одна из наиболее гибких и универсальных форм моделей знаний.

Фреймы. Фрейм — это некоторый абстрактный образ, относя­щийся к определенному типу объектов, понятий. Фрейм объеди­няет в себе атрибуты (характеристики), свойственные данному объекту. Фрейм имеет имя и состоит из частей, которые называ­ются слотами. Изображается фрейм в виде цепочки:

Имя фрейма = <слот 1><слот 2>...<слот N>

Например:

Битва = <Царевич><Кощей Бессмертный><утром><в чис­том поле><победил>

Итак, в своей деятельности — художественной, научной, практической — человек очень часто создает некоторый образ того объекта (процесса или явления), с которым ему приходится или придется иметь дело, — модель этого объекта. Создание этого образа всегда преследует некую цель. Модель важна не сама по себе, а как инструмент, облегчающий познание или наглядное представление.


Интерпретация результатов:


Работая над этим проектом, мы узнали массу полезного и интересного, прямо или косвенно связанного с теорией моделей. Ведь модель – это и различные схемы, и причинно-следственные связи, и маршруты, и всевозможные геометрические фигуры, и даже оригами. Оказывается, ни одна наука не обходится без моделей. Ну и не будем забывать, что изначально модели предназначались для передачи информации от поколения к поколению.

Также я узнал, что теория модели, хоть и получила начало в далеком прошлом, но все же активно развиваться стала совсем недавно (с середины XX века), так что эту область нельзя считать до конца изученной, в ней есть еще чем удивить, и, я уверена, что в будущем нас ждет еще не одно открытие в скромной теории моделей, пылящейся пока на задворках современной науки.


Подведение итогов:


Итак, в ходе работы нами были изучены различные учебные материалы: учебники, справочники, энциклопедии и сказки, помогающие сделать вывод о важной роли теории моделей в познании окружающего мира.

Моделирование глубоко проникает в теоретическое мышление. Более того, развитие любой науки в целом можно трактовать как «теоретическое моделирование». Важная познавательная функция моделирования состоит в том, чтобы служить импульсом, источником новых знаний. При этом в процессе моделирования возникают новые идеи, происходит открытие ранее неизвестных фактов.

Моделирование — не только одно из средств отображения явлений и процессов реального мира, но проверка наших знаний. Применяясь в органическом единстве с другими методами познания, моделирование выступает как процесс углубления познания, его движения от относительно бедных информацией моделей к моделям более содержательным.


Литература:

  1. «Энциклопедия для детей, Математика», том 11, М.: «Аванта+», 2003г.

  2. Березина Л. Ю. «Графы и их применение. Пособие для учителей».

  3. Никольская И. Л., Фирсов В. В. «Избранные вопросы математики», М.:«Просвещение», 1981г.

  4. Богомолов А.С. Античная философия. М., МГУ, 1985

  5. Веденов А.А. Моделиpование элементов мышления. М., Наука, 1988.

  6. Информатика: учебник для 7 класса / Л.Л.Босова — М:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008 г.

  7. Русская народная сказка «Царевна-лягушка»

Похожие:

Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconПрограмма к кандидатскому экзамену по общенаучной дисциплине «Общая теория управления»
Программа предназначена для: изучения аспирантами базовых положений моделей и методов теории управления системами, необходимых для...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconПримеры использования AsmL для моделирования и анализа вычислительных процессов1
Основная цель данной главы – продемонстрировать на простом примере методологию моделирования и анализа вычислительных процессов с...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconРабочая программа дисциплины «Методы моделирования и прогнозирования экономики»
Иволгина Светлана Витальевна доцент кафедры математических методов и моделей в экономике
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconИсследование гносеологического значения моделирования может быть успешным лишь в том случае, когда с самого начала установлено достаточно четко и определенно содержание того понятия модели, которым пользуются в науке.
Другими словами, гносеологический анализ всевозможных видов моделирования должен начаться с выяснения точного значения или значений...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения icon«Метод моделирования в образовательном процессе доу»
Моделирование – процесс создания моделей и их использование в целях формирования знаний о свойствах, структуре, отношениях, связях...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconР. Н. Кузьмин Научные открытия не только открываются, но, как показывает опыт исследователя, не всегда раскрываются полностью, особенно для практического использования. Такова природа вещей. Ядерная физика породила
Разгул теории очевиден. Я уже об этом писал, но не столь явно. Существование экстравагантных теорий и моделей, которые проталкиваются...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconИсследование операций и теория игр
Это, прежде всего, некоторые разделы теории функциональных систем, теории автоматов, языков и вычислений. Никаких предварительных...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения icon1 Теоретико-методологические основы изучения среды организации 5
Целью данного проекта является исследование теоретической базы для изучения внешней и внутренней среды компании, определение ключевых...
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconГибридные методы моделирования общего экономического равновесия с использованием агент-ориентированных моделей
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Центральном экономико-математическом институте ран
Исследование использования теории моделирования и самих моделей при изучения iconУроках математики
Целью обучения является не отражение объектов познания, не энциклопедическое накопление данных об их свойствах, а исследование самих...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница