Моделирование метод исследования это кратко

Обновлено: 05.07.2024

Моделирование — это метод воспроизведения и исследования определённого фрагмента действительности (предмета, явления, процесса, ситуации) или управления им, основанный на представлении объекта с помощью его копии или подобия — модели (см. Модель). Модель обычно представляет собой либо материальную копию оригинала, либо некоторый условный образ, представленный в абстрактной (мысленной или знаковой) форме и содержащий существенные свойства моделируемого объекта. Процедуры создания моделей широко используются как в научно-теоретических, так и в прикладных сферах человеческой деятельности.

В научном познании возможны два способа моделирования:

Эмпирический способ моделирования — подразумевает воссоздание эмпирически выявленных свойств и связей объекта в его модели.
Теоретический способ моделирования — подразумевает теоретическое воссоздание объекта в его модели.

Модели, применяемые в научном познании, разделяются на два больших класса:

Материальные модели представляют собой природные объекты, подчиняющиеся в своём функционировании естественным законам. Подразделяются на два основных вида: предметно-физические и предметно-математические модели.
Идеальные модели представляют собой идеальные образования, зафиксированные в соответствующей знаковой форме и функционирующие по законам логики мышления, отражающей мир. Подразделяются на два основных вида: идеализированные модельные представления и знаковые модели.

Соответственно указанным различениям выделяют основные разновидности моделирования. Каждое из них применяется в зависимости от особенностей изучаемого объекта и характера познавательных задач.

Предметно-физическое моделирование широко используется как в научной практике, так и в сфере материального производства. Такое моделирование всегда предполагает, что модель должна быть сходна с оригиналом по физической природе и отличаться от него лишь численными значениями ряда параметров. Наряду с этим в практике научного исследования часто используется и такой вид моделирования, при котором модель строится из объектов иной физической природы, чем оригинал, но описывается одинаковой с ним системой математических зависимостей. В отличие от предметно-физического этот вид моделирования называют предметно-математическим. Предметная модель становится здесь объектом испытания и изучения, в результате которого создаётся её математическое описание. Последнее затем переносится на моделируемый объект, характеризуя его структуру и функционирование.

В развитой науке, особенно при переходе к теоретическим исследованиям, широко используется моделирование с применением идеальных моделей. Этот способ получения знаний об объектах может быть охарактеризован как моделирование посредством идеализированных представлений. Он является ведущим инструментом теоретического исследования. Активно используя модельные представления, научное исследование вместе с тем применяет и так называемое знаковое моделирование, которое основано на построении и испытании математических моделей некоторого класса явлений, без использования при этом вспомогательного физического объекта, который подвергается испытанию. Последнее отличает знаковую модель от предметно-математической. Такой вид моделирования иногда называют также абстрактно-математическим. Он требует построения знаковой модели, представляющей некоторый объект, где отношения и свойства объекта представлены в виде знаков и их связей. Эта модель затем исследуется чисто логическими средствами, и новое знание возникает в результате дедуктивного развёртывания модели без обращения к предметной области, на основании которой выросла данная знаковая модель. В абстрактно-математическом моделировании модель — это конструкция, изоморфная моделируемой системе. При таком моделировании каждому объекту системы ставится в соответствие определённый элемент моделирующей конструкции, а свойствам и отношениям объектов соответствуют свойства и отношения элементов.

Классическими примерами моделей, основанных на изоморфизме, являются модели аксиоматических систем в математике. Они задают семантику формальных построений и создают возможность для содержательной интерпретации аксиом. Сами аксиомы, как и следствия из них, считаются предложениями некоторого формального языка. Кроме того, задана область интерпретаций, представляющая собой множество индивидных объектов. Изоморфизм задаётся функцией, сопоставляющей каждому имени языка некоторый объект из заданного множества, а каждому выражению языка некоторое отношение объектов этого же множества. Если любое высказывание, которое выведено из аксиом, истинно в области интерпретаций (то есть соответствует реальным отношениям объектов), то эта область называется моделью системы аксиом. Моделирование в математике используется, например, для доказательства непротиворечивости формальных систем.

Этот вид моделирования используется не только в чистой математике, но также при математическом описании природных, общественных, технологических и других сложных систем. Смысл такого описания состоит в том, что отношения между элементами системы выражаются с помощью уравнений, причём так, чтобы каждому термину содержательного описания системы соответствовала какая-либо величина (константа или переменная) или функция, фигурирующая в уравнении. Сами уравнения называются при этом моделью. Как правило, абстрактно-математическое моделирование требует абстракции (см. Абстракция), то есть отвлечения от некоторых свойств и отношений в моделируемой системе. Это позволяет достичь общности модели и утверждать, что она, игнорируя частности, описывает достаточно широкий круг процессов или систем. К тому же без таких упрощений моделирование оказывается бессмысленным ( чрезмерной сложности модели) или вообще невозможным. Другим важным гносеологическим условием моделирования является измеримость всех описываемых объектов и отношений. Чтобы построить модель, необходимо найти их числовое представление. Всякий моделируемый процесс должен быть полностью охарактеризован с помощью параметров, поддающихся измерению.

Моделирование – это метод, применяемый для изучения разного рода процессов и явлений, разработки вариаций принятия управленческих решений.

Моделирование осуществляется на основе построения моделей, которые являются заменителями реальных объектов, процессов и явлений. Методика предполагает описание структурного устройства, изучаемого объекта, его свойств и параметров, процесса его функционирования во времени и пространстве, а также характеристики особенностей развития.

Построение моделей позволяет воспроизвести связи, характеристики, особенности функционирования, тенденции и динамику развития, исследуемых объектов, систем, явлений и процессов, проанализировать их текущее состояние, спланировать и составить прогноз последующего развития и принять рациональное решение, обосновать его и эффективно воплотить на практике.

Методика моделирования хороша тем, что она обеспечивает системный и целостный подход к исследованию, что положительно сказывается на разработке методов целостного управленческого воздействия, позволяет получить новые знания и усовершенствовать параметры, исследуемых объектов или процессов.

В процессе моделирования предполагается создание образцов, как внешнего строения объектов, например, каких-то предметов познания, так и их функциональной роли или логического назначения.

Моделирование осуществляется в двух основных формах:

Предметное моделирование – разработка образцов, отождествляющих пространственно-временные, функциональные, структурные и иные параметры исследуемого объекта. При такой форме моделирования создаются именно научные образцы.
Знаковое моделирование - демонстрация характеристик и признаков объекта, посредством применения символов, черчения графиков, построения схем. В этой форме создаются логические модели, наделенные математическими свойствами.

Рисунок 1. Моделирование. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Готовые работы на аналогичную тему

Как и любой процесс, включенный в систему образования, моделирование начинается с постановки цели разработки модели. Она определяет дальнейшее содержание моделирования, выбор форм, методов и средств организации данного процесса. Структура модели, ее составные компоненты определяются целевым назначением той или иной модели.

Целевым назначением моделирования может быть:

Проведение анализа и оценки реальных параметров, создаваемого проекта или существующей системы и выявление соответствия структуры модели действительным требованиям;
Выявление параметров исследуемой системы или их усовершенствование;
Определение способов рационального построения того или иного процесса, его грамотной и продуктивной организации;
Проведение сравнительной характеристики противостоящих друг другу систем, имеющих идентичное функциональное назначение;
Составление прогноза функционирования системы или объекта, исходя из предполагаемых условий, в которых будет протекать процесс;
Проведение мониторинга восприимчивости факторов, оказывающих определенное воздействие на систему. При этом, важно выявить те факторы, которые оказывают на поведение системы большее воздействие и характеризуют ее продуктивность деятельности;
Проведение оптимизации воздействующих на систему факторов, чтобы выявить оптимальные параметры ее эффективного функционирования.

Для одного и того же объекта изучения может быть построено несколько моделей. Это объясняется тем, что в одной модели оптимально можно воплотить лишь определенные свойства или их группу, которые являются наиболее важными для данного объекта или процесса.

Классификация моделей, применяемых в педагогике

Модели научного исследования могут быть классифицированы по различным основаниям. Если модель выбирается, исходя из ее целевого назначения, то она может быть:

Моделью-заменителем –заменять натуральный объект для удобства изучения;
Моделью-представлением – давать общее представление об устройстве и параметрах исследуемого объекта;
Моделью-интерпретацией – давать толкование объекта в виде его модели;
Моделью-исследованием – изучение процесса или объекта, посредством применения модели.

Существует и иная классификация моделей, определяющая их целевое назначение:

Понятийная модель – содержащая комплекс знаний об исследуемом объекте в виде утверждений, положений;
Образная модель – отождествляет стороны, элементы, взаимосвязи объектов в разнообразных формах;
Математическая модель – характеризует внутренние и внешние процессы объекта в формульном представлении;
Физическая модель – отображает пространственные представления о структуре и функциях объекта.

В педагогике особенно актуальным является применение двух видов моделей:

Статические модели – дают представление об объекте в определенный временной период.
Динамические модели – демонстрируют изменение состояния объекта, обусловленные временными преобразованиями. Такая модель может выступать отражением стадий развития того или процесса или объекта.

Функциональное назначение моделирования

Процесс моделирования выполняет следующие основные функции:

Дескриптивная функция – создание образцов, идентичных реальным процессам, системам и явлениям дает представление о мироустройстве в более полном виде и позволяет объяснить все процессы и явления, выявить их особенности функционирования. По сути это еще и познавательная функция.
Прогностическая функция – составление прогнозов дальнейшего развития, исследуемых процессов, явлений, систем, объектов. Моделирование открывает возможности определения и планирования будущего поведения объектов в различных обстоятельствах.
Нормативная функция – определяет возможности построения нормативного образа объекта т.е. отражает то, как должен выглядеть объект в идеале, какими параметрами обладать, отражая предпочтения исследователя или образовательной системы в целом.

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 01.08.2021

Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Моделирование как метод исследования.

Моделирование – это метод создания и исследования моделей. Изучение модели позволяет получить новое знание, новую целостную информацию об объекте.

Модель – некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Существенными признаками модели являются: наглядность, абстракция, элемент фантазии и воображения, использование аналогии как логического метода построения, элемент гипотетичности. Иными словами, модель представляет собой гипотезу, выраженную в наглядной форме.

Важным свойством модели является наличие в ней творческой фантазии. Иными словами, модель представляет собой гипотезу, выраженную в наглядной форме.

Процесс создания модели достаточно трудоемкий, исследователь как бы проходит через несколько этапов:

Первый шаг – тщательное изучение объекта, создание гипотезы, лежащей в основе будущей модели.

Второй шаг – составление плана исследования, организация практической деятельности в соответствии с разработанным планом, внесение в неё коррективов, подсказанных практикой, уточнение первоначальной гипотезы исследования, взятой в основу модели.

Третий шаг– создание окончательного варианта модели. Если на втором этапе исследователь как бы предлагает различные варианты конструируемого явления, то на третьем этапе он на основе этих вариантов создает окончательный образец того процесса (или проекта), который собирается воплотить.

В образовательной деятельности моделирование успешно применяется для решения важных дидактических задач. Например, педагог-исследователь/ учащийся- исследователь может разработать модели: оптимизации структуры учебного процесса, активизации познавательной самостоятельности учащихся, личностно-ориентированного подхода к учащимся в учебном процессе. Начало формы

Модель — это тот объект, та система, которая позволяет облечь эту информацию в конкретное, например компьютерное, представление, содержание.
Моделирование — тот процесс, метод, который позволяет осуществлять перенос информации от реальной системы к модели и наоборот.

Модели по их назначению бывают познавательными, прагматическими и инструментальными.

Познавательная модель — форма организации и представления знаний, средство соединения новых и старых знаний. Познавательная модель, как правило, подгоняется под реальность и является теоретической моделью.
Прагматическая модель — средство организации практических действий, рабочего представления целей системы для ее управления. Реальность подгоняется под некоторую прагматическую модель. Это, как правило, прикладная модель.
Инструментальная модель — средство построения, исследования и/или использования прагматических и/или познавательных моделей. Познавательные модели отражают существующие, а прагматические — хоть и не существующие, но желаемые и, возможно, исполнимые отношения и связи.

По уровню моделирования модели бывают эмпирическими, теоретическими и смешанными.

Эмпирическая — на основе эмпирических фактов, зависимостей;
Теоретическая — на основе математических описаний;
Смешанная или полуэмпирическая — использующая эмпирические зависимости и математические описания.

Проблема моделирования состоит из трех задач:

1. построения модели (эта задача менее формализуема и конструктивна, в том смысле, что нет алгоритма для построения моделей);

2. исследования модели (эта задача более формализуема, имеются методы исследования различных классов моделей);

3. использования модели (конструктивная и конкретизируемая задача).

Моделирование

— это универсальный метод получения, описания и использования знаний. Оно используется в любой профессиональной деятельности.
В современной науке и технологии математическое моделирование усиливается, актуализируется проблемами, успехами других наук. Математическое моделирование реальных и нелинейных систем живой и неживой природы позволяет перекидывать мостики между нашими знаниями и реальными системами, процессами, в том числе и мыслительными.

Моделирование

- процесс построения, изучения и применения моделей.

Т.е. можно сказать, что

моделировaние

- это изучение объектa путем построения и исследования его модели, осуществляемое с определенной целью и состоит в зaмене экспериментa с оригинaлом экспериментом нa модели.

Приведем наиболее важные типы моделей (моделирования) с краткими определениями, примерами.

1.Постановка целей и задач конструирования моделей.
2. Теоретический (эмпирический) анализ данной модели и определение области применения.
3.Практическое применение полученных данных.
4. Если возникает необходимость, проводится четвертый этап, содержание которого составляет корректировка полученных результатов с целью введения дополнительных данных и факторов, возможных ограничений и уточнений.

Выше уже отмечалось, что основным методом исследования, используемым в настоящей работе, является моделирование с помощью ЭВМ. Моделирование широко используется в науке и технике как метод исследования сложных систем, поддающихся формализации, т. е. таких, свойства и поведение которых могут быть формально описаны с достаточной строгостью. В нашем случае, когда речь идет о процессах творчества, эвристической деятельности, анализе психических функций, игровых задачах, конфликтных ситуациях, процессах принятия решений и т. и., объекты исследований обычно настолько сложны и разнообразны, что трудно говорить об их строгой формализации, тем более что многие глубинные свойства перечисленных объектов (процессов) изучены еще недостаточно.

моделирование — вид эксперимента, когда прямое экспериментальное исследование затруднено или невозможно.

Эксперимент может существовать и в мысленном виде. Это происходит тогда, когда невозможно изучать объект из-за дороговизны и сложности требуемого оборудования. Тут используется научное моделирование, в ход пускается творческое воображение ученого, который выдвигает гипотезы.

Поэтому ученые часто экономят средства, заменяя основные методы научного познания методом мысленного эксперимента и научного моделирования. Примером таких моделей служит идеальный газ, где предполагается отсутствие столкновения молекул. Широко применяется и математическое моделирование как аналог реальности.

Модель представляет собой искусственное воспроизведение интересующего объекта в специально созданных условиях. При этом может быть воспроизведен механизм рассматриваемого явления, выведена функциональная зависимость либо причинно-следственные связи, а сама модель представлена в виде схемы. Естественно, что создание модели сопряжено с частичной потерей информации, являющейся с точки зрения исследователя несущественной и затрудняющей выделение основной, глубинной сущности изучаемого объекта. Моделирование широко распространено в теоретических науках, имеющих дело со сложными, многофакторными явлениями и процессами. Моделирование имеет широкое распространение и в экономическойтеории. В микроэкономике рассматриваются модели потребительского поведения, производства, рынков совершенной и несовершенной конкуренции и т.п.

Среди различных способов проверки гипотез, часто полученных и эмпирическим путем, одним из наиболее эффективных является воспроизведение, имитация, интересующих исследователя свойств и сторон анализируемого объекта искусственным путем с учетом закономерностей и особенностей, установленных при предварительном анализе. Метод этот носит название имитационное моделирование.

В процессе анализа выявляются различные параметры - признаки или характеристики объекта и часто эти параметры (поскольку они обнаружены в исследуемом объекте) принимаются за существенные. На самом деле” однако, они могут быть и несущественными - они просто не мешают этому объекту быть самим собой, не меняют его сущности. В то же время существенные для него параметры могут оказаться скрытыми для исследователя и не обнаруживаться при анализе.

Таким образом, возникает вторая задача - установление существенности выбранных исходных закономерностей, а также выделение среди них основных, определяющих, и несущественных, которые либо просто не влияют, на исследуемое явление, либо вытекают из остальных закономерностей. Решение этой задачи также может быть осуществлено методами имитационного моделирования.

При моделировании на вычислительной машине, таким образом, объективно проверяется достаточность тех знаний, которыми; обладает машина (или, точнее, ее: программа); для реализации изучаемого процесса или объекта. Такое моделирование позволяет подтвердить наши Предположения, гипотезы, о механизме исследуемого объекта или процесса, о его закономерностях, правомерность наших представлений о структуре объекта, а также помогает установить степень его изученности.

Составление алгоритма (машинной программы) требует формализации всех элементов и структуры исследуемого объекта, входящих в этот алгоритм, и тем самым способствует логической ясности в понимании его. Непременным условием при: этом является строгая и формальная точность определения, (раскрытия содержания) всех понятий, вводимых в программу.

Системный метод.

Системный подход — направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы в виде модели, путем вычления из физической реальности с той или иной степенью приближения, по выбору исследователя: относительная самодостаточность описания целостного комплекса взаимосвязанных элементов (И. В. Блауберг, В. Н. Садовский, Э. Г. Юдин) [1] ; совокупности взаимодействующих объектов (Л. фон Берталанфи); совокупности сущностей и отношений (А. Д. Холл, Р. И. Фейджин, поздний Л. фон Берталанфи).

Основные принципы системного подхода: [2]

· Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

· Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.

· Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

· Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

· Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.

Модели́рование — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Содержание

Виды моделирования

Информационное моделирование
Математико-картографическое моделирование
Цифровое моделирование
Логическое моделирование
Педагогическое моделирование
Структурное моделирование
Графическое и геометрическое моделирование
Натурное моделирование

Процесс моделирования

Процесс моделирования включает три элемента:

субъект (исследователь),
объект исследования,
модель, определяющую (отражающую) отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Четвёртый этап — практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им.

Сейчас трудно указать область человеческой деятельности, где не применялось бы моделирование. Разработаны, например, модели производства автомобилей, выращивания пшеницы, функционирования отдельных органов человека, жизнедеятельности Азовского моря, последствий атомной войны. В перспективе для каждой системы могут быть созданы свои модели, перед реализацией каждого технического или организационного проекта должно проводиться моделирование.

Математическое моделирование исторической динамики

Читайте также: