Моделирование как метод исследования. Модель и метод моделирования в научном исследовании Моделирование как метод

ФГОУ ВПО «Вологодская государственная молочнохозяйственная

академия имени Н.В. Верещагина»

Кафедра философии

«Модель и метод моделирования в научном исследовании»

Вологда - Молочное 2011 г

Введение

1.Понятие модель

2.Классификация моделей и виды моделирования

.Цели моделирования

.Основные функции моделирования

4.1Моделирование как средство экспериментального исследования

4.2Моделирование и проблема истины

5.Место моделей в структуре эксперимента, модельный эксперимент

Заключение

Список использованных источников

Введение

С процессом моделирования и различными моделями человек начинает сталкиваться с самого раннего детства. Так, еще не научившись уверенно ходить, малыш начинает играть с кубиками, сооружая из них различные конструкции (точнее, модели). Его окружают разнообразные игрушки, при этом большинство из них в большей или меньшей степени воспроизводят (моделируют) отдельные свойства и форму реально существующих предметов и объектов. В этом смысле такие игрушки также можно рассматривать в качестве моделей соответствующих объектов.

В школе практически все обучение построено на использовании моделей в той или иной форме. Действительно, для знакомства с основными конструкциями и правилами родного языка используются различные структурные схемы и таблицы, которые можно считать моделями, отражающими свойства языка. Процесс написания сочинения следует рассматривать как моделирование некоторого события или явления средствами родного языка. На уроках биологии, физики, химии и анатомии к плакатам и схемам (т.е. моделям) добавляются макеты (тоже модели) изучаемых реальных объектов. На уроках рисования или черчения на листе бумаги либо ватмана создаются модели различных объектов, выраженные изобразительным языком либо более формализованным языком чертежа.

Даже такую трудно формализуемую область знания, как история, также можно считать непрерывной эволюционирующей совокупностью моделей прошлого какого-либо народа, государства и т.д. Устанавливая закономерности в наступлении разных исторических событий (революций, войн, ускорений либо застоев исторического развития), можно не только выяснить причины, приведшие к данным событиям, но и прогнозировать и даже управлять их появлением и развитием в будущем.

Так, моделями можно считать картину, написанную художником, художественное произведение и скульптуру. Даже жизненный опыт человека, его представления о мире является примером модели. Причем поведение человека определяется моделью сформировавшейся в его сознании. Психолог или учитель, изменяя параметры такой внутренней модели, способен в отдельных случаях существенно влиять на поведение человека.

Без преувеличения можно утверждать, что в своей осознанной жизни человек имеет дело исключительно с моделями тех или иных реальных объектов, процессов, явлений. При этом один и тот же объект воспринимается различными людьми по-разному, иногда с точностью до наоборот. Это восприятие, мысленный образ объекта также является разновидностью модели последнего (так называемой когнитивной моделью) и существенным образом зависит от множества факторов: качества и объема знаний, особенностей мышления, эмоционального состояния конкретного человека "здесь и сейчас" и от множества других, зачастую не доступных рациональному осознанию. Особенно велика роль моделей и моделирования в современной науке и технике.

Можно ли обойтись в технике без применения тех или иных видов моделей? Очевидный ответ - нет! Безусловно, что новый самолет можно построить "из головы" (без предварительных расчетов, чертежей, экспериментальных образцов, т.е. используя только единственную идеальную модель, существующую в мыслях конструктора), но едва ли это будет достаточно эффективная и надежная конструкция. Единственное ее достоинство - уникальность. Ведь даже автор не сможет повторно изготовить точно такой же самолет, так как в процессе изготовления первого экземпляра будет получен некоторый опыт, который обязательно изменит идеальную модель в голове самого конструктора.

Чем более сложным и надежным должно быть техническое изделие, тем большее число видов моделей потребуется на этапе его проектирования.

Как правило, сложные изделия создаются целыми коллективами разработчиков. Вся совокупность применяемых ими разнообразных моделей позволяет сформировать общую для всего коллектива идеальную модель разрабатываемого изделия. Реальное техническое изделие можно рассматривать как материальную модель (аналог) созданной авторами идеальной модели.

Повышенный интерес философии и методологии познания к теме моделирования вызван тем значением, которое метод моделирования получил в современной науке, и в особенности в таких ее разделах, как физика, химия, биология, кибернетика, не говоря уже о многих технических науках.

Однако моделирование как специфическое средство и форма научного познания не является изобретением 19 или 20 века. Достаточно указать на представления Демокрита и Эпикура об атомах, их форме и способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных вещей (и вызываемых ими ощущений) с помощью представления о круглых и гладких или крючковатых частицах, «сцепленных между собой наподобие веток оплетенных» (Лукреций), вспомнить, что знаменитая антитеза геоцентрического и гелиоцентрического мировоззрений опиралась на две принципиально различные модели Вселенной, описанные в «Альмагесте» Птолемея и сочинении Н. Коперника «Об обращениях небесных сфер», чтобы обнаружить весьма старинное происхождение этого метода. Если проследить внимательнейшим образом историческое развитие научных идей и методов, нетрудно заметить, что модели никогда не исчезали из арсенала науки.

1. Понятие модель

Слово "модель" произошло от латинского слова "modelium", означает: мера, способ и т.д. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью". По мнению многих авторов , модель использовалась первоначально как изоморфная теория (две теории называются изоморфными, если они обладают структурным подобием по отношению друг к другу).

С другой стороны, в таких науках о природе, как астрономия, механика, физика термин "модель" стал применяться для обозначения того, что она описывает. В.А. Штофф отмечает, что "здесь со словом "модель" связаны два близких, но несколько различных понятия". Под моделью в широком смысле понимают мысленно или практически созданную структуру, воспроизводящую часть действительности в упрощенной и наглядной форме. Таковы, в частности представления Анаксимандра о Земле как плоском цилиндре, вокруг которого вращаются наполненные огнем полые трубки с отверстиями. Модель в этом смысле выступает как некоторая идеализация, упрощение действительности, хотя сам характер и степень упрощения, вносимые моделью, могут со временем меняться. В более узком смысле термин "модель" применяют тогда, когда хотят изобразить некоторую область явлений с помощью другой, более изученной, легче понимаемой. Так, физики 18 века пытались изобразить оптические и электрические явления посредством механических ("планетарная модель атома" - строение атома изображалось как строение солнечной системы). Таким образом, в этих двух случаях под моделью понимается либо конкретный образ изучаемого объекта, в котором отображаются реальные или предполагаемые свойства, либо другой объект, реально существующий наряду с изучаемым и сходный с ним в отношении некоторых определенных свойств или структурных особенностей. В этом смысле модель - не теория, а то, что описывается данной теорией - своеобразный предмет данной теории.

Во многих дискуссиях, посвященных гносеологической роли и методологическому значению моделирования, этот термин употреблялся как синоним познания, теории, гипотезы и т.п. Например, часто модель употребляется как синоним теории в случае, когда теория еще недостаточно разработана, в ней мало дедуктивных шагов, много неясностей. Иногда этот термин употребляют в качестве синонима любой количественной теории, математического описания. Несостоятельность такого употребления с гносеологической точки зрения, по мнению В.А. IIIтоффа, в том, "что такое словоупотребление не вызывает никаких новых гносеологических проблем, которые были бы специфичны для моделей". Существенным признаком, отличающим модель от теории (по словам И.Т. Фролова) является не уровень упрощения, не степень абстракции, и следовательно, не количество этих достигнутых абстракций и отвлечений, а способ выражения этих абстракций, упрощений и отвлечении, характерный для модели.

В философской литературе, посвященной вопросам моделирования, предлагаются различные определения модели. Определение И.Т. Фpолова: «Моделирование означает материальное или мысленное имитирование реально существующей системы путем специального конструирования аналогов (моделей), в которых воспроизводятся принципы организации и функционирования этой системы". Здесь в основе мысль, что модель - средство познания, главный ее признак - отображение. На наш взгляд, наиболее полное определение понятия "модель» дает В.А. IIIтофф в своей книге "Моделирование и философия": "Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализуемая система, которая отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте".

При дальнейшем рассмотрении моделей и процесса моделирования будем исходить 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.

2. Классификация моделей и виды моделирования

В литературе, посвященной философским аспектам моделирования, представлены различные классификационные признаки, по которым выделены различные типы моделей. Например, в (2 с23) называются такие признаки, как:

Способ построения (форма модели);

Качественная специфика (содержание модели).

По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Остановимся на группе материальных моделей. Несмотря на то, что эти модели созданы человеком, но они существуют объективно. Их назначение специфическое - отразить пространственные свойства, динамику изучаемых процессов, зависимости и связи. Материальные модели соединены с объектами отношением аналогии.

Материальные модели неразрывно связаны с воображаемыми (даже, прежде, чем что-либо построить - сначала теоретическое представление, обоснование). Эти модели остаются мысленными даже в том случае, если они воплощены в какой-либо материальной форме. Большинство этих моделей не претендует на материальное воплощение. По форме они могут быть:

Образные, построенные из чувственно наглядных элементов;

Знаковые, в этих моделях элементы отношения и свойства моделируемых явлений выражены при помощи определенных знаков;

Смешанные, сочетающие свойства и образных, и знаковых моделей.

Достоинства данной классификации в том, что она дает хорошую основу для анализа двух основных функций модели:

Практической (в качестве средства научного эксперимента)

Теоретической (в качестве специфического образа действительности, в котором содержатся элементы логического и чувственного, абстрактного и конкретного, общего и единичного).

Другая классификация есть у Б.А. Глинского в его книге "Моделирование как метод научного исследования", где наряду с обычным делением моделей по способу их реализации, они делятся и по характеру воспроизведения сторон оригинала:

Субстанциональные

Структурные

Функциональные

Смешанные

В зависимости от способа мышления исследователя модели, его взгляда на мир, используемой алгебры, модели могут принимать различную форму. Использование различных математических аппаратов впоследствии приводит к различным возможностям в решении задач.

Модели могут быть:

Феноменологические и абстрактные;

Активные и пассивные;

Статические и динамические;

Дискретные и непрерывные;

Детерминированные и стохастические;

Функциональные и объектные.

Феноменологические модели сильно привязаны к конкретному явлению. Изменение ситуации часто приводит к тому, что моделью воспользоваться в новых условиях достаточно сложно. Это происходит оттого, что при составлении модели её не удалось построить с точки зрения подобия внутреннему строению моделируемой системы. Феноменологическая модель передаёт внешнее подобие.

Абстрактная модель воспроизводит систему с точки зрения её внутреннего устройства, копирует её более точно. У неё больше возможностей, шире класс решаемых задач.

Активные модели взаимодействуют с пользователем; могут не только, как пассивные, выдавать ответы на вопросы пользователя, когда тот об этом попросит, но и сами активируют диалог, меняют его линию, имеют собственные цели. Все это происходит за счёт того, что активные модели могут самоизменяться.

Статические модели описывают явления без развития. Динамические модели прослеживают поведение систем, поэтому используют в своей записи, например, дифференциальные уравнения, производные от времени.

Дискретные и непрерывные модели. Дискретные модели изменяют состояние переменных скачком, потому что не имеют детального описания связи причин и следствий, часть процесса скрыта от исследователя.

Непрерывные модели более точны, содержат в себе информацию о деталях перехода.

Детерминированные и стохастические модели. Если следствие точно определено причиной, то модель представляет процесс детерминировано. Если из-за неизученности деталей не удаётся описать точно связь причин и следствий, а возможно только описание в целом, статистически (что часто и бывает для сложных систем), то модель строится с использованием понятия вероятности.

Распределённые, структурные, сосредоточенные модели. Если параметр, описывающий свойство объекта, в любых его точках имеет одинаковое значение (хотя может меняться во времени!), то это система с сосредоточенными параметрами. Если параметр принимает разные значения в разных точках объекта, то говорят, что он распределён, а модель, описывающая объект, ?распределённая. Иногда модель копирует структуру объекта, но параметры объекта сосредоточенны, тогда модель?структурная.

Функциональные и объектные модели. Если описание идёт с точки зрения поведения, то модель построена по функциональному признаку. Если описание каждого объекта отделено от описания другого объекта, если описываются свойства объекта, из которых вытекает его поведение, то модель является объектно-ориентированной.

Каждый подход имеет свои достоинства и недостатки. Разные математические аппараты имеют разные возможности (мощность) для решения задач, разные потребности в вычислительных ресурсах. Один и тот же объект может быть описан различными способами. Инженер должен грамотно применять то или иное представление, исходя из текущих условий и стоящей перед ним проблемы.

Приведённая выше классификация является идеальной. Модели сложных систем обычно имеют комплексный вид, используют в своём составе сразу несколько представлений. Если удаётся свести модель к одному типу, для которого уже сформулирована алгебра, то исследование модели, решение задач на ней существенно упрощается, становится типовым. Для этого модель должна быть различными способами (упрощением, переобозначением и другими) приведена к каноническому виду, то есть к виду, для которого уже сформулирована алгебра, её методы. В зависимости от используемого типа модели (алгебраические, дифференциальные, графы и т.д.) на разных этапах её исследования используются различные математические аппараты.

Теперь перейдем к рассмотрению вопросов, связанных непосредственно с самим моделированием. "Моделирование? метод исследования объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (органических и неорганических систем, инженерных устройств, разнообразных процессов? физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объектов для определения либо улучшения их характеристик, рационализации способов их построения, управления и т.п." (8 с421). Моделирование может быть:

Предметное (исследование основных геометрических, динамических, функциональных характеристик объекта на модели);

Физическое (воспроизведение физических процессов);

Предметно - математическое (исследование физического процесса путем опытного изучения каких-либо явлений иной физической природы, но описываемых теми же математическими соотношениями, что и моделируемый процесс);

Знаковое (расчетное моделирование, абстрактно - математическое).

3. Цели моделирования

Хорошо построенная модель, как правило, доступнее, информативнее и удобнее для исследователя, нежели реальный объект. Рассмотрим основные цели, преследуемые при моделировании в научной сфере. Самым важным и наиболее распространенным предназначением моделей является их применение при изучении прогнозировании поведения сложных процессов и явлений. Следует учитывать, что некоторые объекты и явления вообще не могут быть изучены непосредственным образом. Недопустимы, например, широко - масштабные натурные эксперименты с экономикой страны или со здоровьем ее населения (хотя и те, и другие с определенной периодичностью ставятся и реализуются). Принципиально неосуществимы эксперименты с прошлым какого?либо государства или народа (История не терпит сослагательного наклонения). Невозможно (по крайней мере, в настоящее время) провести эксперимент по прямому исследованию структуры звезд. Многие эксперименты неосуществимы в силу своей дороговизны или рискованности для человека или среды его обитания. Как правило, в настоящее время все сторонние предварительные исследования различных моделей явления предшествуют проведению любых сложных экспериментов. Более того, эксперименты на моделях с применением компьютера позволяют разработать план натурных экспериментов, выяснить требуемые характеристики измерительной аппаратуры, наметить срок и проведения наблюдений, а также оценить стоимость такого эксперимента. Другое, не менее важное, предназначение моделей состоит в том, что с их помощью выявляются наиболее существенные факторы, формирующие те или иные свойства объекта, поскольку сама модель отражает лишь некоторые основные характеристики исходного объекта, учет которых необходим при исследовании того или иного процесса или явления. Например, исследуя движение массивного тела в атмосфере вблизи поверхности Земли, на основании известных экспериментальных данных и предварительного физического анализа можно выяснить, что ускорение существенно зависит от массы и геометрической формы этого тела (в частности, от величины поперечного к направлению движения сечения объекта), в определенной степени от шероховатости поверхности, но не зависит от цвета поверхности. При рассмотрении движения того же тела верхних слоях атмосферы, где сопротивлением воздуха можно пренебречь, несущественным и становятся и форма, и шероховатость поверхности.

Конечно, модель любого реального процесса или явления "беднее" его самого как объективно существующего (процесса, явления). В то же время хорошая модель "богаче" того, что понимается под реальностью, поскольку в сложных системах понять всю совокупность связей "разом" человек (или группа людей), как правило, не в состоянии. Модель же позволяет "играть" с ней: включать или отключать те или иные связи, менять их для того, чтобы понять важность для поведения системы в целом.

Модель позволяет научиться правильно управлять объектом путем апробирования различных вариантов управления. Использовать для этого реальный объект часто бывает рискованно или просто невозможно. Например, получить первые навыки в управлении современным самолетом безопаснее, быстрее и дешевле на тренажере (т.е. модели), чем подвергать себя и дорогую машину риску.

Если свойства объекта с течением времени меняются, то особое значение приобретает задача прогнозирования состояний такого объекта под действием различных факторов. Например, при проектировании и эксплуатации любого сложного технического устройства желательно уметь прогнозировать изменение надежности функционирования как отдельных подсистем, так и всего устройства в целом.

Итак, модель нужна для того, чтобы:

) понять, как устроен конкретный объект: какова его структура, внутренние связи, основные свойства, законы развития, саморазвития и взаимодействия с окружающей средой;

) научиться управлять объектом или процессом, определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;

3) прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

моделирование наука эксперимент

4. Основные функции моделирования

1 Моделирование как средство экспериментального исследования

Рассмотрение материальных моделей в качестве орудий экспериментальной деятельности вызывает потребность выяснить, чем отличаются те эксперименты, в которых используются модели, от тех, где они не применяются. Превращение эксперимента в одну из основных форм практики, происходившее параллельно с развитием науки, стало фактом с тех пор, как в производстве сделалось возможным широкое применение естествознания, что в свою очередь было результатом первой промышленной революции, открывшей эпоху машинного производства. Специфика эксперимента как формы практической деятельности в том, что эксперимент выражает активное отношение человека к действительности. В силу этого, в марксистской гносеологии проводится четкое различие между экспериментом и научным познанием. Хотя всякий эксперимент включает и наблюдение как необходимую стадию исследования. Однако в эксперименте помимо наблюдения содержится и такой существенный для революционной практики признак как активное вмешательство в ход изучаемого процесса. "Под экспериментом понимается вид деятельности, предпринимаемой в целях научного познания, открытия объективных закономерностей и состоящий в воздействии на изучаемый объект (процесс) посредством специальных инструментов и приборов." .

Существует особая форма эксперимента, для которой характерно использование действующих материальных моделей в качестве специальных средств экспериментального исследования. Такая форма называется модельным экспериментом. В отличие от обычного эксперимента, где средства эксперимента так или иначе взаимодействуют с объектом исследования, здесь взаимодействия нет, так как экспериментируют не с самим объектом, а с его заместителем. При этом объект-заместитель и экспериментальная установка объединяются, сливаются в действующей модели в одно целое. Таким образом, обнаруживается двоякая роль, которую модель выполняет в эксперименте: она одновременно является и объектом изучения и экспериментальным средством. Для модельного эксперимента, по мнению ряда авторов , характерны следующие основные операции:

Переход от натурального объекта к модели - построение модели (моделирование в собственном смысле слова);

Экспериментальное исследование модели;

Переход от модели к натуральному объекту, состоящий в перенесении результатов, полученных при исследовании, на этот объект.

Модель входит в эксперимент, не только замещая объект исследования, она может замещать и условия, в которых изучается некоторый объект обычного эксперимента. Обычный эксперимент предполагает наличие теоретического момента лишь в начальный момент исследования - выдвижение гипотезы, ее оценку и т.д., а также на завершающей стадии - обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение. В модельном эксперименте необходимо также обосновать отношение подобия между моделью и натуральным объектом и возможность экстраполировать на этот объект полученные данные. В.А. IIIтофф в своей книге "Моделирование и философия" говорит о том, что теоретической основой модельного эксперимента, главным образом в области физического моделирования, является теория подобия. Она дает правила моделирования для случаев, когда модель и натура обладают одинаковой (или почти одинаковой) физической природой (2 с31). Но в настоящее время практика моделирования вышла за пределы сравнительно ограниченного круга механических явлений. Возникающие математические модели, которые отличаются по своей физической природе от моделируемого объекта, позволили преодолеть ограниченные возможности физического моделирования. При математическом моделировании основой соотношения модель - натура является такое обобщение теории подобия, которое учитывает качественную разнородность модели и объекта, принадлежность их разным формам движения материи. Такое обобщение принимает форму более абстрактной теории изоморфизма систем.

4.2 Моделирование и проблема истины

Интересен вопрос о том, какую роль играет само моделирование, в процессе доказательства истинности и поисков истинного знания. Что же следует понимать под истинностью модели? Если истинность вообще - "соотношение наших знаний объективной действительности"(2 с178), то истинность модели означает соответствие модели объекту, а ложность модели - отсутствие такого соответствия. Такое определение является необходимым, но недостаточным. Требуются дальнейшие уточнения, основанные на принятие во внимание условий, на основе которых модель того или иного типа воспроизводит изучаемое явление. Например, условия сходства модели и объекта в математическом моделировании, основанном на физических аналогиях, предполагающих при различии физических процессов в модели и объекте тождество математической формы, в которой выражаются их общие закономерности, являются более общими, более абстрактными. Таким образом, при построении тех или иных моделей всегда сознательно отвлекаются от некоторых сторон, свойств и даже отношений, в силу чего, заведомо допускается несохранение сходства между моделью и оригиналом по ряду параметров. Так планетарная модель атома Резерфорда оказалась истинной в рамках исследования электронной структуры атома, а модель Дж. Дж. Томпсона оказалась ложной, так как ее структура не совпадала с электронной структурой. Истинность - свойство знания, а объекты материального мира не истинны, неложны, просто существуют. В модели реализованы двоякого рода знания:

Знание самой модели (ее структуры, процессов, функций) как системы, созданной с целью воспроизведения некоторого объекта;

Теоретические знания, посредством которых модель была построена.

Имея в виду именно теоретические соображения и методы, лежащие в основе построения модели, можно ставить вопросы о том, на сколько верно данная модель отражает объект и насколько полно она его отражает. В таком случае возникает мысль о сравнимости любого созданного человеком предмета с аналогичными природными объектами и об истинности этого предмета. Но это имеет смысл лишь в том случае, если подобные предметы создаются со специальной целью изобразить, скопировать, воспроизвести определенные черты естественного предмета. Таким образом, можно говорить о том, истинность присуща материальным моделям:

В силу связи их с определенными знаниями;

В силу наличия (или отсутствия) изоморфизма ее структуры со структурой моделируемого процесса или явления;

в силу отношения модели к моделируемому объекту, которое делает ее частью познавательного процесса и позволяет решать определенные познавательные задачи.

"И в этом отношении материальная модель является гносеологически вторичной, выступает как элемент гносеологического отражения"(2 с180).

Модель можно рассматривать не только как орудие проверки того, действительно ли существуют такие связи, отношения, структуры, закономерности, которые формулируются в данной теории и выполняются в модели. Успешная работа модели есть практическое доказательство истинности теории, то есть это часть экспериментального доказательства истинности этой теории.

5. Место моделей в структуре эксперимента, модельный эксперимент

Может показаться, что всякий корректно поставленный эксперимент предполагает использование действующей модели. В самом деле, поскольку в экспериментальной установке исследуется явление в «чистом» виде и полученные результаты характеризуют не только данное единичное явление в единичном опыте, но и другие явления этого класса, на которые переносятся каким-то способом результаты опыта, постольку данное явление можно считать в известном смысле моделью других явлений этого же класса. Однако это не так, ибо отношение между явлениями, которое изучается в данном единичном эксперименте, и другими явлениями этой же области есть отношение тождества, а не аналогии, между тем как именно последняя существенна для модельного отношения. Поэтому следует выделить особую! форму эксперимента, для которой характерно использование действующих материальных моделей в качестве специальных средств экспериментального исследования. Такая форма эксперимента называется модельным экспериментом или моделированием.

Существенным отличием модельного эксперимента от обычного является его своеобразная структура. В то время как в обычном эксперименте средства экспериментального исследования так или иначе непосредственно взаимодействуют с объектом исследования, в модельном эксперименте такого взаимодействия нет, поскольку здесь экспериментируют не с самим объектом, а с его заместителем. При этом примечательно, что объект-заместитель и экспериментальная установка объединяются, сливаются в действующей модели в одно целое. «Моделирование, - пишет академик Л. И. Седов, - это есть замена изучения интересующего нас явления в натуре изучением аналогичного явления на модели меньшего или большего масштаба, обычно в специальных лабораторных условиях. Основной смысл моделирования заключается в том, чтобы по результатам опытов с моделями можно было дать необходимые ответы о характере эффектов и о различных величинах, связанных с явлением в натурных условиях».

Рассмотрим в этой связи более подробно структуру модельного эксперимента на конкретном примере. Возьмем для этого модель движения газов в паровом котле. Такая модель строится и изучается следующим образом. Из промышленных испытаний котла-объекта получают некоторые данные и параметры, представленные в виде характеристических величин. При помощи соответствующих теоретических средств (логические правила, математические средства, правила и критерии теории подобия) производится расчет модели, который позволяет решить вопрос об оптимальных условиях ее конструкции (размеры, физическая природа моделирующих элементов, выбор материалов, способы и цели ее последующего исследования). Таким образом, первый этап - это теоретический расчет модели теоретические соображения о задачах, целях и способах последующего экспериментирования с нею. Следующим шагом является создание самой модели. Далее производятся наблюдения, измерения необходимых параметров, изменение и варьирование условий, повторение условий работы самой модели и т. п.

Например, изучение модели движения газов в котле состоит в следующем. Не ограничиваясь простым наблюдением, которого явно недостаточно, производят фотографирование, пользуясь специальным освещением, создают штриховые рисунки, которые, хотя носят отпечаток субъективности, все же отличаются большой простотой и наглядностью. Для улучшения условий наблюдения за движением жидкости по трубкам пользуются различными способами ее подкрашивания. Затем производятся измерения давления или скорости движения воды или газов, расхода жидкости, температуры, количества тепла и т. п.

Таким образом, на новом этапе эксперимента, когда модель построена, субъективная деятельность экспериментатора продолжается, но к ней присоединяются новые моменты, относящиеся к объективной стороне эксперимента, - сама модель (т. е. некоторая экспериментальная установка) и технические средства (лампы, экраны, фотоаппараты, химические вещества, термометры, калориметры и другие измерительные приборы), при помощи которых осуществляются наблюдения и измерения. Все эти средства, которыми пользуются при изучении модели, представляют собой материальные средства, характеризующие объективную сторону всякого эксперимента. Но здесь, помимо них, к объективной стороне относится сама модель, в нашем случае - модель парового котла.

Законно поставить вопрос: каково же место модели в эксперименте? Ясно, что она представляет собой часть гносеологического объекта, как и средства экспериментального исследования, но входит ли она целиком в состав последних или же является чем-то отличным от них?

С одной стороны, очевидно, что модель построена не как самоцель, а как средство изучения какого-то другого объекта, который она замещает, с которым она находится в определенных отношениях сходства или соответствия. Исследователя интересуют свойства модели не сами по себе, а лишь постольку, поскольку их изучение позволяет судить о свойствах другого предмета, получать о нем некоторую информацию. Этот предмет и выступает как подлинный объект изучения, а по отношению к нему модель является лишь средством экспериментального исследования. С другой стороны, в данном эксперименте модель является предметом изучения. Изучается режим ее работы в определенных условиях, над ней ведутся не только визуальные наблюдения, но и измеряются ее параметры при помощи специальных приборов. Она подвергается определенным причинным воздействиям, и экспериментатор регистрирует реакцию данной системы на эти планомерные воздействия и т. п. Словом, в данном эксперименте изучается модель как некий объект исследования, и в этом отношении она является объектом изучения.

Таким образом, обнаруживается двоякая роль, которую модель выполняет в эксперименте: она одновременно является и объектом изучения (поскольку замещает другой, подлинный объект), и экспериментальным средством (поскольку является средством познания этого объекта).

Вследствие двоякой роли модели структура эксперимента; существенно изменяется, усложняется. Если в обычном, или натурном, эксперименте объект исследования и прибор находились в непосредственном взаимодействии, так как экспериментатор с помощью прибора воздействовал прямо на изучаемый объект, то в модельном эксперименте внимание экспериментатора сосредоточено на исследовании модели, которая теперь подвергается всевозможным воздействиям и исследуется с помощью приборов. Подлинный же объект изучения непосредственно в самом эксперименте не участвует.

Для модельного эксперимента характерны следующие основные операции: 1) переход от натурного объекта к модели - построение модели (моделирование в собственном смысле слова); 2) экспериментальное исследование модели; 3) переход от модели к натурному объекту, состоящий в перенесении результатов, полученных при исследовании, на этот объект.

Модель входит в эксперимент, не только замещая объект исследования, она может также замещать и условия, в которых изучается некоторый объект обычного эксперимента.

Ввиду того, что в модельном эксперименте исследуется не сам объект изучения, а его заместитель, естественно возникает вопрос, на каком основании и в каких границах можно переносить данные, полученные на модели, на моделируемый объект. Этот вопрос решается в зависимости от особенностей различных групп материальных моделей.

Независимо от окончательного вывода о познавательных возможностях модельных экспериментов следует сразу же обратить внимание на то, что в структуре этих экспериментов значительно усилена роль теории как необходимого звена, связывающего постановку опыта и его результаты с объектом исследования. Если обычный эксперимент предполагает наличие теоретического момента в начальной стадии опыта - возникновение проблемы, выдвижение и оценка гипотезы, выведение следствий, теоретические соображения, связанные с конструкцией экспериментальной установки, а также на завершающей стадии - обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение, то в модельном эксперименте, кроме того, необходимо теоретически обосновать отношение между моделью и натурным объектом. Без этого обоснования модельный эксперимент теряет свое специфическое познавательное значение, ибо он перестает быть источником информации о действительном, или натурном, объекте. Таким образом, в модельном эксперименте теоретическая сторона представлена значительно сильнее, чем в обычном, он еще в большей степени является соединением теории и практики.

Хотя модельный эксперимент расширяет возможности экспериментального исследования ряда объектов, в отмеченном только что обстоятельстве нельзя не заметить некоторой слабости этого метода по сравнению с обычным экспериментом. Включение теории (сознательной деятельности субъекта) в качестве звена, связывающего модель и объект, может стать источником ошибок, что снижает доказательную силу модельного эксперимента. Однако неограниченные возможности практического исследования свойств, поведения, закономерностей объектов, недоступных по каким-либо причинам для обычного непосредственного экспериментирования, возможности открытия новых способов расширения сферы человеческого познания путем применения модельного эксперимента свидетельствуют о его преимуществах по сравнению с прямым экспериментом.

Поскольку в модельном эксперименте непосредственному исследованию подвергается модель, а результаты исследования переносятся на моделируемый объект, то теоретическое обоснование права на этот перенос является обязательным условием и составной частью такого эксперимента. Поэтому характеристика теоретических средств, при помощи которых обеспечивается перенос результатов исследования модели на «действительный» объект изучения, является необходимой составной частью описания сущности всякого модельного эксперимента.

Заключение

В связи с вышесказанным представляется целесообразным сделать вывод о том, что метод моделирования является одним из наиболее приемлемых адекватных, объективных и надежных методов научных исследований, позволяющих максимально объективно и всесторонне анализировать многие явления или процессы в большинстве наук при минимальных потерях и риске.

В данном реферате проведен анализ современных взглядов на концепцию моделирования, как с практической, так и с методологической точки зрения. Сделана попытка понять теоретические и философские аспекты измерения, как познавательного процесса.

В моем понимании, основная задача данной работы осмыслить ту роль, которую играли и играет моделирование в становлении науки и техники в историческом аспекте, выявить философскую основу моделирования.

Все вышесказанное необходимо для адекватного и плодотворного использования моделей и моделирования в процессе проведения экспериментальных работ и их математической обработки при исследовании процессов, рассматриваемых в моем научном исследовании.

Литература

1. pmtf.msiu.ru <#"justify">2. Штофф В.А. Моделирование и философия. М.: «Наука», 1966.

Веденов А.А. Моделирование элементов мышления. М.: «Наука», 1988.

Кочергин А.Н. Моделирование мышления. М.: «Наука», 1969.

Фролов И.Т. Гносеологические проблемы моделирования. М.: «Наука», 1961.

Батороев К.Б. Кибернетика и метод аналогий. М.: «Высшая школа», 1974.

Бир С. Кибернетика и управление производством. М.: «Наука», 1965.

Эксперимент. Модель. Теория. М. - Берлин: «Наука», 1982.

9. Мухин О.И. Электронный ресурс.

Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: «ГИТТЛ», 1957.

Штофф. В.А. Моделирование и философия. М.-Л., «Наука», 1965.

Штофф В.А. Введение в методологию научного познания. Изд. Ленинградского ун-та, 1972.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Е.Н. Землянская

Аннотация. Статья посвящена раскрытию функций и содержания метода моделирования. Дается определение модели, раскрываются подходы к многомерной классификации научных моделей. Особое внимание уделено проблеме соотношения модели и оригинала и построения процесса исследования на основе моделей. Раскрываются возможности метода, а также гностические функции моделей. Выявляются особенности научных моделей и моделирования в педагогике.

Ключевые слова: модель, оригинал, моделирование, исследование, гностические функции моделей, метод, педагогическая теория.

Summary. The article is devoted to the disclosure of functions and content of modeling method. It also defines the model and reveals a multidimensional approach to the classification ofscientific models. Special attention is paid to the problem of the relation between the original model and the research process and creation of research process on the basis of models. The article reveals the possibilities of the method, as well as Gnostic function models (reflective, concretizing, interpretive, explanatory, predictive). Ratures ofscientific models and modeling in pedagogy come to light.

Keywords: model, original, modeling, research, gnostic function models, methods, pedagogical theory.

Повышение роли педагогической теории - необходимое условие и важнейшее требование при переводе образовательных учреждений в режим развития. Достижение нового качества образования в школе невозможно без ведения учителем научно-исследова тель ской деятельности, основы которой закладываются в высшей школе. Моделирование -один из методов педагогического исследования, который, к сожалению, знаком педагогам поверхностно. Статья посвящена раскрытию функций и содержания данного исследовательского метода; предназначена в первую очередь студентам, аспирантам, выполняющим исследования в области педагогики.

В контексте нашей проблематики важно различать моделирование как метод исследования, с одной стороны, и использование моделей как метод обучения, с другой. Последний берет свои истоки в принципе наглядности. Моделям-аналогам и методам их построения и использования в учебном процессе придавали большое значение многие педагоги-дидакты: В.П. Вахтерев, Н.П. Кашин, К.Д. Ушинский, а также

A.П. Аношкин (1998), С.И. Архангельский (1980), С.П. Баранов, Ю.В. Варданян (1990), В.П. Мизинцев (1977), Ю.И. Кулюткин (1981), Д. Толлингеро-ва (1994), А.И. Щербаков (1988) и др.

B.В. Давыдов обосновал учебные моде-

ли, выявив специфику наглядности, обусловленную теоретическим обучением, а Д.Б. Эльконин полагал моделирование ребенком определенных сторон действительности общим принципом усвоения. Этими и другими педагогами разработаны принципы построения и использования учебных моделей в обучении, дана их классификация, выявлены психолого-педагогические условия и закономерности.

Моделирование как метод познания (исследования) связан с приемом аналогии - умозаключении о сходстве объектов в определенном отношении на основе их сходства в ряде иных отношений. Сущность этого метода состоит в том, что непосредственно исследуется не сам объект, а его аналог, заместитель - модель, а затем полученные при изучении модели результаты по особым правилам переносятся на сам объект.

Моделирование как метод научного исследования менее знаком педагогам, хотя почти в каждой диссертации последних лет на соискание ученой степени доктора или кандидата педагогических наук мы можем видеть задачу «разработать модель какого-либо процесса, явления». Обратимся к процессу исследования и попробуем ответить на следующие вопросы: В чем смысл моделирования в исследовании? Его функции? Что принципиально новое может дать использование этого метода по сравнению с другими? Модель - это лишь удобная форма представления результатов научного поиска или самостоятельный объект изучения? Какова структура процесса исследования на основе моделей и моделирования? Является ли построенная в диссертации модель конечной целью и научным результатом или это лишь средство дальнейшего научного поиска?

Проблема моделирования - одна из важнейших методологических проблем, выдвинутых на передний край развития ряда естественных наук XX в., в особенности физики, химии, кибернетики. Именно с возникновением последней вопрос о методе познания с помощью моделей встал с особой остротой, подняв в свою очередь вопросы о гносеологической природе моделей, их функциях, месте моделей среди других средств познания. Обобщая в методологическом плане новые методы современной науки, пришедшие из естественных наук, модель как средство познания и важная гносеологическая категория заняла сейчас прочное место и в психолого-педагогической науке. Концептуальные идеи о модельном подходе к изучению действительности, теоретическое представление о моделях и методах моделирования в педагогике даны многими учеными: Ю.К. Бабанским, В.П. Беспалько, А.А Братко, Т.А. Ильиной, Л.Б. Ительсоном, Н.В. Кузьминой, А.Н. Леонтьевым, Ю.О. Овакимяном и др.

Определение модели. Модель - от латинского "modus, modulus", что означает «мера, образ, способ». Его первоначальное значение было связано со строительным искусством и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образца или вещи, сходной с другой. Еще и теперь в обыденной жизни под моделью понимают копирование тех или иных внешних свойств объекта, чаще всего его пространственных форм («модель судна», «модель знания»).

В современной науке произошел отход от первоначального понимания модели как образа, образца, прототипа, аналогии. Более глубокое толкование слова «модель» предполагает, что основное внимание уделяется моделированию скрытых внутренних свойств объекта,

Преподаватель ^

то есть рассматривается способность модели отображать, воспроизводить и тем самым замещать объект изучения существенным признаком модели. Подобные модели существуют лишь в описании и, как правило, не нуждаются в изготовлении их в виде тех или иных физически ощутимых объектов. Пример. 1о-воря о модели атомного ядра, современный физик не предполагает, что речь идет о демонстрации модели, изготовленной из дерева, металла, пластика, которую можно подержать в руках, измерить, взвесить, покрутить и т.п. Под моделью он понимает совокупность научных гипотез о строении ядра, позволяющих не только правильно описать и интерпретировать то, что уже известно об этом объекте, но и предсказать новые, еще не открытые наукой факты.

Из приведенного примера ясно, что моделирование любого объекта, явления, процесса в подобном смысле -это фиксация того или иного уровня познания этого объекта, позволяющего описывать его строение и функционирование, а также с некоторой степенью приближения описать его поведение. Поэтому часто говорят, что такого рода модели - модели информационные, подчеркивая тем самым, что речь идет об информации о данном объекте, имеющейся в нашем распоряжении.

В современном понимании модель есть такая мысленная представляемая или материально-реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна в определенном отношении замещать его так, что ее изучение дает нам информацию об этом объекте . При этом не всякое изображение можно назвать моделью, а лишь такое, которое, с одной стороны,

фиксирует именно всеобщее отношение некоторой системы, с другой - обеспечивает его дальнейшее изучение. Сходство между объектами по случайным (несущественным) признакам не может считаться моделью. Поэтому следует различать моделирование и лишь изображение внешних черт изучаемых объектов.

Под моделированием в педагогической науке понимается иногда процесс создания модели, что нам представляется не совсем верным, слишком узким толкованием. Корректнее рассматривать научное моделирование как метод исследования различных объектов на их моделях. Поясним свою мысль.

Моделирование как создание модели - лишь часть процесса познания или процесса исследования1. Созданная модель должна быть зафиксирована каким-либо способом. При этом надо иметь в виду (и мы это продемонстрируем дальнейшим изложением), что зафиксированная тем или иным способом информационная модель неспособна дать большее число выводов о поведении смоделированного объекта, чем те выводы, которые были заложены в нее с самого начала, то есть она статична. Для перехода к динамическому моделированию, динамичной модели необходимо предпринять ряд манипуляций, интеллектуальных действий с этой моделью, преобразовать заложенную в нее информацию. Вот в этом и состоит истинное моделирование, которое собственное и является методом научного познания.

Классификация научных моделей. Одна из классификаций, продолжая высказанную выше мысль, основывается на различиях в способе отображения объекта. Модели, следовательно, могут

1 Познание - творческая деятельность субъекта, ориентированная на получение достоверных знаний о мире. Исследование - процесс и результат научной деятельности, направленный на выявление общих фактов, связей и закономерностей изучаемого процесса или его аспекта.

быть: материальные (вещественные, реальные) и мысленные (идеальные, воображаемые). Первая группа моделей - это макеты, муляжи (пространственно-подобные), а также физически и математически подобные объекты. С ними возможны модельные реальные эксперименты, они существуют объективно. Понятно, что педагогические модели главным образом относятся ко второй группе (см. табл.). Эта группа моделей представлена всевозможными мысленными образованиями, которые строятся по определенным правилам и законам исходя из соображений, продиктованными изучаемыми объектами и наблюдаемыми фактами. Они приобретают материальную форму и выражаются в виде чертежа, схемы, рисунка. Все преобразования с такой моделью, в отличие от моделей первой группы - материальных, осуществляются исследователем в его сознании. Они - основа и компонент мысленного экспериментирования.

Как любое сложное понятие, модели предусматривают многомерную классификацию. Так, различают модели стохастические и однозначно детерминированные; дискретные и непрерывные; простые и сложные; схематические и детальные. Исходя из целевой направленности создаваемой

Классификация моделей по

модели и из характера той стороны объекта, которая подвергается моделированию, они подразделяются на структурные и функциональные. В первом случае изучается структура объекта, во втором - его поведение (функционирование протекающих в нем процессов и т.п.). Понятно, что различение структурного и функционального моделирования приобретает четкий смысл в педагогической науке.

В целом, можно утверждать, что единая классификация видов моделей невозможна в силу многозначности понятия «модель» в различных отраслях наук [подробнее см., напр.: 3].

1) если она демонстрирует поведение, подобное поведению оригинала, выполняет аналогичные функции;

2) если на основе изучения поведения и структуры этой модели можно обнаружить новые особенности или свойства оригинала, не содержащиеся в явном виде в исходном фактическом материале.

Соотношение модели и оригинала. Моделирование значительно расширяет возможности всякого исследования, так как дает возможность изучать

способу отображения объекта

№ п/п Класс моделей Характеристика / примеры

1 Материальные

1.1 Пространственно-подобные Макеты, муляжи

1.2 Физически подобные Обладающие механическими, динамическими, кинетическими и другим физическим подобием с оригиналом

1.3 Математически-подобные Аналоговые, цифровые, функциональные

2 Мысленные (идеальные)

2.1 Образные Гипотетические, аналоги, идеализации, представления

2.2 Знаково-символические Схемы, графики, карты, чертежи, графы, структурные формулы

2.3 Смешанные Иные знаковые системы

Преподаватель XXI 3 / 2013

интересующие нас процессы и явления на моделях с последующим переносом результатом исследования на прототип. Таким образом, моделирование заключается в том, чтобы воспроизвести характеристики некоторого объекта на другом, специально созданном для изучения, который и называется моделью. Поэтому возникает вопрос о соотношении модели и оригинала. Под «оригиналом» мы понимаем объекты, явления, процессы реального окружения.

Смысл моделирования заключается в возможности получения информации об оригинале путем переноса на него знаний, полученных при изучении соответствующей модели. Решающим фактором здесь выступает человеческое мышление, которое способно к абстрагированию.

Процесс моделирования требует установления между оригиналом и моделью некоторых определенных отношений, на основании которых и можно проводить изучение тех или иных сторон изучаемого объекта. Понятно, что модель не может содержать все свойства изучаемого оригинала, поскольку в противном случае становится идентична ему, а потому способна дать информации о нем ровно столько, сколько и оригинал. Следовательно, моделирование как процесс создания модели предполагает выделение некоторых свойств объекта и пренебрежение, отбрасывание других. Таким образом, замещая изучаемое явление моделью, следует указать, в отношении каких свойств модель должна быть изоморфна изучаемому явлению, указать его существенные черты.

Кроме того, существенна не только простота восприятия тех свойств и отношений, которые содержит изоморфная

оригиналу модель, но и простота оперирования с этими свойствами. Это обстоятельство позволяет организовать изучение модели в процессе модельного или мысленного экспериментирования, а получаемые при этом данные могут служить посылами для выводов об оригинале.

Иногда исследователи представляют оригинал системой видовых моделей, которые в комплексе отражают структуру, функцию, назначение, применение оригинала в практике. Полезность представления такого рода состоит во всестороннем раскрытии причинно-следственных связей изучаемого явления. Собранная с позиций системного подхода такая совокупность моделей, способов их выражения и преобразования по сути представляет собой целостную научную теорию изучаемого объекта.

Процесс исследования на основе моделей. Научный метод моделирования состоит из следующих основных этапов:

1) эвристического - формулирование модели системы на основе накопленных фактов, гипотез, теорий об изучаемом процессе;

2) когнитивного - манипулирование моделью и получению с ее помощью определенных выводов, познания существенных признаков в процессе мысленного или модельного эксперимента;

3) прагматического - перенесение полученных выводов на реальную систему (оригинал), в постановке эксперимента для проверки правильности выводов;

4) объяснительного - переформулирование модели в свете результатов такой проверки.

Эти этапы также представляют модельный эксперимент - лабораторное исследование изучаемого объекта на его

2 Изоморфизм - взаимно однозначное соответствие.

материальных моделях. Понятно, что модельное экспериментирование имеет свою специфику по сравнению с обычным: возрастает роль и удельный вес теоретических средств исследования.

Процесс исследования на основе

моделирования - итерационный3 процесс. Выделенные выше четыре этапа циклически повторяются каждый раз на более высоком уровне обобщенности. При этом после каждой итерации у исследователя появляется новое знание об оригинале.

Процесс моделирования изображен на схеме, на которой сплошная стрелка характеризует непосредственное воздействие на объект, прерывистая - отношение модели к оригиналу.

Таким образом, исследовательская схема оригинал - модель - оригинал начинается с первичного представления об объекте, корректируется на основе модели, правомерность ее подтверждается вновь примерами реальной действительности, но на более высоком уровне абстракции. При этом этап восхождения к оригиналу после формирования и корректировки модели является важнейшим аспектом исследования, поскольку способствует познанию реальной действительности, ее закономерностей и взаимозависимостей, прогнозированию поведения изучаемого объекта в контексте последствий решений.

В контексте исследовательской деятельности важно иметь в виду два обстоятельства.

Во-первых. Моделирование, отображая существенные с точки зрения цели исследования свойства оригинала и отвлекаясь от остальных, обязательно предполагает использование абстрагирования и идеализации. От уровня этих

абстракций и идеализаций зависит весь процесс переноса знаний с модели на оригинал. В таком случае уместно выделять модели различного уровня: потенциальной осуществимости; реальной осуществимости (хотя бы и в далеком будущем); практической целесообразности (перенос знаний с модели на оригинал желателен для решения конкретных практических задач) [см., напр.: 4].

Во-вторых. Модель не может быть тождественна оригиналу - тогда зачем она? Если предметом моделирования являются сложные системы, поведение которых зависит от значительного числа взаимосвязанных факторов различной природы, то такие системы отображаются в различных моделях. При этом одни из моделей могут быть близкими друг к другу, другие же могут оказаться существенно различными. Следовательно, ситуация, когда создаются взаимодополняющие или противоречащие друг другу модели, может иметь место. В ходе развития науки и появления моделей более глубокого уровня, возникшие противоречия устраняются. Это обстоятельство чрезвычайно важно для педагогического исследования.

Вопрос об истинности и ложности моделей. Вопрос о соотношении модели и оригинала естественным образом поднимает вопрос о соответствии или несоответствии модели оригиналу. В таком случае можно говорить об истинности или ложности модели. Истинность или ложность присущи моделям, поскольку они всегда детерминируются определенным уровнем научного знания, а также в силу наличия или отсутствия изоморфизма модели изучаемому процессу. При этом в отношении одних свойств оригинала модель может

3 Итерационный процесс - приближение к конечной точке на основе последовательности мелких шагов - итераций.

Преподаватель XX

Исследователь

Схема. Процесс исследования на основе моделирования

быть изоморфна, и тогда она истинна, в отношении других - неизоморфна, и тогда вопрос об истинности не стоит.

Вопрос о соотношении в модели истины абсолютной и относительной может быть решен следующим образом. Ни одна модель не может дать абсолютно полного и абсолютно точного отражения оригинала, поскольку это следует из самого определения модели как упрощенного образа, не обладающего изоморфизмом с объектом на всех уровнях абстракции и во всех отношениях. Однако научные модели содержат элементы абсолютной истины в форме истины относительной (Ю.А. Гастев). В самом деле:

Характер любой модели исторически преходящий в силу непрерывности и неограниченности процесса познания;

Модель всегда содержит элементы условности, научной фантазии и авторского произвола;

Модель носит частичный, а не всеобъемлющий характер.

Но именно это и делает модели методом научного исследования.

Возможности метода. Принципиальной особенностью метода моделирования, отличающей его от других

1. Особое значение приобретает метод моделирования в тех случаях, когда эмпирическая картина изучаемого явления неполна, не детализирована. Моделирование позволяет синтезировать имеющиеся знания об объекте, выявить важные для исследования неизученные стороны.

2. Психолого-педагогические объекты отличаются от объектов другой природы необычайной сложностью. Отдельные изучаемые явления (например, психические процессы) не выступают перед исследователем в явном виде, а носят скрытый или опосредованный характер. Такие процессы иногда трудно исследовать, не нарушая их. Эти процессы многоплановы, они зависят от множества случайных и субъективных факторов. Целесообразность изучения этих процессов на основе модельного экспериментирования обусловлена тем, что позволяет выделить для изучения внутренние, существенные зависимости явления, при этом абстрагируясь от «шума» - отвлекающих несущественных свойств оригинала.

3. Моделирование рассматривается как высшая и особая форма наглядности. Оно помогает систематизировать знания об изучаемом явлении или процессе, предсказать пути описания и познания, намечает структуру связей между компонентами, открывает возможность для более глубокого проникновения в суть явления, для управления

ими, для выявления путей улучшения характеристик изучаемых явлений и процессов. Психологическая функция модели, таким образом, состоит в том, что она служит как бы внешней опорой внутренних действий.

4. Моделирование - универсальный метод исследования. Он может применяться как на теоретическом уровне исследования для построения теории или освоения, так и на эмпирическом путем организации эксперимента. Помимо этого, уникальность метода состоит в том, что позволяет переносить выявленные теоретические положения в практику и наоборот, подмеченные практические факты включать в существующую теорию, обеспечивая таким образом устойчивую органическую связь теории с практикой. Поэтому метод моделирования нельзя с уверенностью отнести ни к теоретическим, ни к эмпирическим методам исследования.

Принципы моделирования как метода научного исследования.

1. Наглядности - очевидная выразительность модели: конструктивная, знаковая, символическая, изобразительная, функциональная.

2. Определенности - четкое выделение существенных сторон объекта изучения и несущественных.

3. Объективности - независимость исследовательских выводов от личных убеждений исследователя.

Гностические функции моделей. Представление ученого о возможных функциях моделей в процессе познания способствует целеполаганию в его исследовании.

1. Отражательная. Сущность модели - не в копировании объекта, а в описании его поведения, при этом модель -вторична по отношению к оригиналу. Модель - это сознательно созданный

гносеологический образ объекта, используемый в целях его познания. Поэтому велико значение моделирования в процессах упрощения, идеализации, в абстракции потенциальной осуществимости. Она позволяет мысленно представить и проанализировать так называемые предельные случаи, которые в действительно не реализуются, сделать выводы, проверяемые экспериментально.

2. Конкретизации. Модель - это способ конкретизации изучаемых сторон объекта. Это достигается на основе детализации абстрактных конструктов, а также путем построения дополнительных моделей. Таким образом, мысленные модели помогают диалектически связать абстрактное и конкретное.

3. Интерпретационная. Эта функция моделей реализуется в двух аспектах: модель как интерпретация формальной теории; модель как интерпретация наблюдаемых явлений. При использовании моделей в качестве интерпретации процессов и явлений они позволяют дать сначала гипотетическое, а после опытной проверки - объяснение наблюдаемых фактов. Тем самым в процессе итерационного моделирования осуществляется переход от интерпретирующей модели к модели объясняющей. Таким образом, модель, с одной стороны, реализует теорию, с другой - гомоморфно отображает действительность.

4. Объяснительная. Эта функция заключается в том, что модельное причинное объяснение строится на основе сходства объясняемого явления с уже получившим достоверное причинное объяснение явлением. Подмечая внешнее сходство в чем-либо двух явлений, исследователь делает предположение о сходных причинно-следственных зависимостях. Объяснение на основе моделей, таким образом, строится по следующей

Преподаватель век

схеме: (1) описывается модель, ее причинные законы; (2) описываются правила перевода информации, полученной на модели, в информацию об оригинале; (3) фиксируется вероятностный характер модельного причинного объяснения как бы в противовес отсутствующим причинным связям в оригинале.

5. Прогностическая. Эта важная познавательная функция моделей состоит в том, чтобы служить импульсом, источником новых теорий. Нередко бывает так, что теория первоначально возникает в виде модели, дающей приближённое, упрощённое объяснение явления. В процессе моделирования могут возникнуть новые идеи и концепции, то есть модель выступает в качестве рабочей гипотезы последующего исследования.

Педагогические модели. В моделях, относящихся к педагогическим наукам, представляется фрагмент определенной природной и (или) социальной реальности, продукта человеческой культуры. При этом функциональные модели отображают педагогические явления, например, модель школы как системы управления, и педагогические процессы, например, модель деятельности куратора студенческой группы.

Структурные модели чаще представлены моделями личности как ориентирами для целей образования - модель учителя, модель ученика и др. Модель личности при этом понимается как диагностическое описание со всей возможной полнотой всех существенных для жизнедеятельности в современном мире сторон, свойств и качеств личности. Например, термин «модель учителя» именно в этом плане и следует понимать. Модель учителя - это мысленный образ оригинала идеального профессионала, включающий квалификационные харак-

теристики и профессиограмму. Очевидно, что модель учителя включает не все его качества, а только существенные. Это эталон, который вполне уместно использовать в характеристике педагога, целесообразно применять в научном исследовании педагогической профессии, однако для конкретной практической деятельности его использование, очевидно, имеет ограничения.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Штофф В.А. Моделирование и философия. - М.: Наука, 1966.

2. Сластенин В.А., Фрумкин М.Л. Обучение студентов решению педагогических задач // Советская педагогика. - 1984. - № 7.

3. Аношкин А.П. Основы моделирования в образовании: Учебное пособие. - Омск: Изд-во ОмГПУ, 1998.

4. Гастев Ю.А. Модель // Философская энциклопедия. - Т. 3. - М., 1964.

5. Бабанский Ю.К. Проблемы повышения эффективности педагогических исследований. - М.: Педагогика, 1982.

6. Бирюков Б.В., Геллер Е.С. Кибернетика в гуманитарных науках. - М., 1973.

7. Братко А.А. Моделирование психики. -М., 1969.

8. Гастев Ю.А. О гносеологических аспектах моделирования // Логика и методология науки. - М., 1967.

9. Давыдов В.В. Виды обобщений (психолого-педагогические проблемы построения учебных предметов). - М., 1972.

10. Землянская Е.Н. Социализация младших школьников в процессе экономической подготовки. - М.: МПГУ, 2006.

11. Кан-КаликВ.А., Никандров Н.Д. Педагогическое творчество. - М.: Высшая школа, 1990.

12. Кочергин А.Н. Роль моделирования в процессе познания // Некоторые закономерности научного познания. - Нсб., 1964.

13. Кузьмина Н.В. Методы исследования педагогической деятельности. - Л., 1970.

14. Мизинцев В.П. Применение моделей и методов моделирования в дидактике. -М.: Знание, 1977. ■

Одним из эффективных методов исследования систем управ­ления является моделирование - разработка моделей, позволяю­щих принимать объективные решения в ситуациях, слишком сложных для простой причинно-следственной оценки альтерна­тив. Несмотря на то что многие модели исследуемых социально-экономических систем настолько сложны, что без компьютера обойтись зачастую невозможно, концепция моделирования про­ста. По определению Шеннона, «модель - это представление объекта, системы или идеи в некоторой форме, отличной от са­мой целостности». Схема организации, например, - это и есть мо­дель, представляющая ее структуру. Главной характеристикой мо­дели можно считать упрощение реальной жизненной ситуации, к которой она применяется. Поскольку форма модели менее слож­на, а не относящиеся к делу данные устраняются, модель повы­шает способность руководителя разрешать встающие перед ним проблемы. Ряд причин обусловливают использование модели вместо по­пыток прямого взаимодействия с реальным миром:

· сложность многих организационных ситуаций: поскольку реальный мир организации исключительно сложен и фактическое число переменных, относящихся к конкретной проблеме, значи­тельно превосходит возможности любого человека, то постичь его
можно, упростив реальный мир с помощью моделирования;

· трудности, связанные с проведением экспериментов в реаль­ной жизни, в частности необходимость значительных затрат, в том числе и материальных;

· ориентация управления на будущее: невозможно наблюдать явление, которое еще не существует и, может быть, никогда не состоится; моделирование - единственный в настоящее время си­стематизированный способ увидеть варианты будущего и опреде­лить потенциальные последствия альтернативных решений.

Типы моделей и процесс их построения

Модель - это система, располагающаяся между исследовате­лем и предметом его исследования. Существуют следующие виды моделей: физические (модель здания, прибора, машины), матема­тические (система формул, тождеств и неравенств, описывающая какой-либо процесс, явление), логические (система понятий, опи­сывающая явление, процесс, предмет), модели общественно-эко­номических формаций, модели структур, методов и т.п.

Рассмот­рим основные из них.

Физическая модель представляет то, что исследуется с помощью увеличенного или уменьшенного описания объекта или системы в том или ином масштабе. По утверждению Шеннона, отличитель­ная характеристика физической модели (которую иногда называ­ют портретной) - то, что она выглядит как «моделируемая цело­стность». Пример физической модели - чертеж завода, выполнен­ный в определенном масштабе. Такая физическая модель упрощает визуальное восприятие и помогает установить, сможет ли конкретное оборудование физически разместиться в пределах отведенного для него места. Автомобильные и авиационные пред­приятия всегда изготавливают физические уменьшенные копии новых средств передвижения, чтобы проверить их определенные характеристики.

Аналоговая модель представляет исследуемый объект - аналог, который ведет себя как реальный объект, но не выглядит таковым. Пример аналоговой модели - схема организационной структуры предприятия. Выстраивая ее, руководство в состоянии легко пред­ставить себе цепи прохождения команд и формальную зависимость между индивидуумами и их деятельностью. Аналоговая модель является более простым и эффективным способом проявления сложных взаимосвязей структуры крупной организации, чем со­ставление перечня взаимосвязей между всеми работниками.

В математической модели (называемой также символической) используются символы для описания свойств или характеристик объектов или событий. Пример математической модели как сред­ства, помогающего решать исключительно сложные проблемы, - известная формула А. Эйнштейна Ε = me2. Если бы А. Эйнштейн не смог построить эту математическую модель, в которой симво­лы заменяют реальность, маловероятно, что у физиков появилась бы даже отдаленная идея о взаимосвязи материи и энергии. Ма­тематические модели относятся к типу моделей, чаще всего ис­пользуемых при принятии организационных решений.

Основные этапы процесса построения моделей:

· постановка задачи;

· построение модели;

· проверка модели на достоверность;

· применение модели.

Постановка задачи - наиболее важный этап построения моде­ли, способный обеспечить правильное решение управленческой проблемы. Использование математики или компьютера не прине­сет пользы, если сама проблема не будет точно диагностирована. А. Эйнштейн отмечал, что правильная постановка задачи важнее даже, чем ее решение. Огромные средства расходуются ежегодно на поиски элегантных и глубокомысленных ответов на неверно поставленные вопросы.

При построении модели разработчик должен определить глав­ную цель модели, выходные нормативы или информацию, кото­рую предполагается получить, чтобы помочь руководству разре­шить определенную проблему. В дополнение к установлению глав­ных целей разработчик должен определить, какая информация требуется для построения модели. Другим важным фактором, тре­бующим учета при построении модели, являются расходы. Мо­дель, которая стоит больше, чем вся задача, решаемая с ее помо­щью, конечно, не внесет никакого вклада в достижение целей организации.

Один из аспектов проверки модели на достоверность - опреде­ление степени соответствия модели реальному миру. Разработчик должен установить, все ли существенные компоненты реальной ситуации встроены в модель. Чем полнее модель отражает реаль­ный мир, тем выше ее потенциал как средства оказания помощи руководителю в принятии эффективного управленческого реше­ния. Другой аспект проверки модели на достоверность - установ­ление, в какой степени информация, получаемая с ее помощью, помогает руководителю разрешить проблему. Хороший способ проверки модели - опробование ее на ситуации из прошлого.

После проверки на достоверность модель готова к использова­нию . По утверждению Шеннона, ни одну модель «нельзя считать успешно выстроенной, пока она не принята, не понята и не при­менена на практике». Это очевидно, но зачастую этот этап пост­роения моделей оказывается одним из самых трудных. Согласно ре­зультатам исследования лишь около 60% моделей науки управления были использованы в полной или почти в полной мере - в силу того, что руководители проявляют опасение или непонимание.

Реферат выполнил: студент дневного отделения факультета "Экономическая Кибеpнетика" гpуппы 432 Ковалев И.В.

РОССИЙСКАЯ ЭКОHОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМ.Г.В.ПЛЕХАHОВА

Кафедpа Экономической Кибеpнетики

МОСКВА - 1994

1. Моделирование как метод научного познания.

Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных знаний: техническое конструирование, строительство и архитектуру, астрономию, физику, химию, биологию и, наконец, общественные науки. Большие успехи и признание практически во всех отраслях современной науки принес методу моделирования ХХ в. Однако методология моделирования долгое время развивалась независимо отдельными науками. Отсутствовала единая система понятий, единая терминология. Лишь постепенно стала осознаваться роль моделирования как универсального метода научного познания.

Термин "модель" широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Рассмотрим только такие "модели", которые являются инструментами получения знаний.

Модель - это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале

Под моделирование понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Оно тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез.

Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий его объект. Именно эта особенность метода моделирования определяет специфические формы использования абстракций, аналогий, гипотез, других категорий и методов познания.

Необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует много времени и средств.

Процесс моделирования включает три элемента: 1) субъект (исследователь), 2) объект исследования, 3) модель, опосредствующую отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Пусть имеется или необходимо создать некоторый объект А. Мы конструируем (материально или мысленно) или находим в реальном мире другой объект В - модель объекта А. Этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обуславливаются тем, что модель отражает какие-либо существенные черты объекта-оригинала. Вопрос о необходимости и достаточной мере сходства оригинала и модели требует конкретного анализа. Очевидно, модель утрачивает свой смысл как в случае тождества с оригиналом (тогда она перестает быть оригиналом), так и в случае чрезмерного во всех существенных отношениях отличия от оригинала.

Таким образом, изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от отражения других сторон. Поэтому любая модель замещает оригинал лишь в строго ограниченном смысле. Из этого следует, что для одного объекта может быть построено несколько "специализированных" моделей, концентрирующих внимание на определенных сторонах исследуемого объекта или же характеризующих объект с разной степенью детализации.

На втором этапе процесса моделирования модель выступает как самостоятельный объект исследования. Одной из форм такого исследования является проведение "модельных" экспериментов, при которых сознательно изменяются условия функционирования модели и систематизируются данные о ее "поведении". Конечным результатом этого этапа является множество знаний о модели R.

На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал - формирование множества знаний S об объекте. Этот процесс переноса знаний проводится по определенным правилам. Знания о модели должны быть скорректированы с учетом тех свойств объекта-оригинала, которые не нашли отражения или были изменены при построении модели. Мы можем с достаточным основанием переносить какой-либо результат с модели на оригинал, если этот результат необходимо связан с признаками сходства оригинала и модели. Если же определенный результат модельного исследования связан с отличием модели от оригинала, то этот результат переносить неправомерно.

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

Для понимания сущности моделирования важно не упускать из виду, что моделирование - не единственный источник знаний об объекте. Процесс моделирования "погружен" в более общий процесс познания. Это обстоятельство учитывается не только на этапе построения модели, но и на завершающей стадии, когда происходит объединение и обобщение результатов исследования, получаемых на основе многообразных средств познания.

Моделирование - циклический процесс. Это означает, что за первым четырехэтапным циклом может последовать второй, третий и т.д. При этом знания об исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта и ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах. В методологии моделирования, таким образом, заложены большие возможности саморазвития.

2. Особенности применения метода математического моделирования в экономике.

Проникновение математики в экономическую науку связано с преодолением значительных трудностей. В этом отчасти была "повинна" математика, развивающаяся на протяжении нескольких веков в основном в связи с потребностями физики и техники. Но главные причины лежат все же в природе экономических процессов, в специфике экономической науки.

Большинство объектов, изучаемых экономической наукой, может быть охарактеризовано кибернетическим понятием сложная система.

Наиболее распространено понимание системы как совокупности элементов, находящихся во взаимодействии и образующих некоторую целостность, единство. Важным качеством любой системы является эмерджентность - наличие таких свойств, которые не присущи ни одному из элементов, входящих в систему. Поэтому при изучении систем недостаточно пользоваться методом их расчленения на элементы с последующим изучением этих элементов в отдельности. Одна из трудностей экономических исследований - в том, что почти не существует экономических объектов, которые можно было бы рассматривать как отдельные (внесистемные) элементы.

Сложность системы определяется количеством входящих в нее элементов, связями между этими элементами, а также взаимоотношениями между системой и средой. Экономика страны обладает всеми признаками очень сложной системы. Она объединяет огромное число элементов, отличается многообразием внутренних связей и связей с другими системами (природная среда, экономика других стран и т.д.). В народном хозяйстве взаимодействуют природные, технологические, социальные процессы, объективные и субъективные факторы.

Сложность экономики иногда рассматривалась как обоснование невозможности ее моделирования, изучения средствами математики. Но такая точка зрения в принципе неверна. Моделировать можно объект любой природы и любой сложности. И как раз сложные объекты представляют наибольший интерес для моделирования; именно здесь моделирование может дать результаты, которые нельзя получить другими способами исследования.

Потенциальная возможность математического моделирования любых экономических объектов и процессов не означает, разумеется, ее успешной осуществимости при данном уровне экономических и математических знаний, имеющейся конкретной информации и вычислительной технике. И хотя нельзя указать абсолютные границы математической формализуемости экономических проблем, всегда будут существовать еще неформализованные проблемы, а также ситуации, где математическое моделирование недостаточно эффективно.

3. Особенности экономических наблюдений и измерений.

Уже длительное время главным тормозом практического применения математического моделирования в экономике является наполнение разработанных моделей конкретной и качественной информацией. Точность и полнота первичной информации, реальные возможности ее сбора и обработки во многом определяют выбор типов прикладных моделей. С другой стороны, исследования по моделированию экономики выдвигают новые требования к системе информации.

В зависимости от моделируемых объектов и назначения моделей используемая в них исходная информация имеет существенно различный характер и происхождение. Она может быть разделена на две категории: о прошлом развитии и современном состоянии объектов (экономические наблюдения и их обработка) и о будущем развитии объектов, включающую данные об ожидаемых изменениях их внутренних параметров и внешних условий (прогнозы). Вторая категория информации является результатом самостоятельных исследований, которые также могут выполняться посредством моделирования.

Методы экономических наблюдений и использования результатов этих наблюдений разрабатываются экономической статистикой. Поэтому стоит отметить только специфические проблемы экономических наблюдений, связанные с моделированием экономических процессов.

В экономике многие процессы являются массовыми; они характеризуются закономерностями, которые не обнаруживаются на основании лишь одного или нескольких наблюдений. Поэтому моделирование в экономике должно опираться на массовые наблюдения.

Моделирование (в широком смысле) – основной метод исследований во всех областях знаний, в различных сферах человеческой деятельности .

Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в глубокой древности. Элементы моделирования использовались с самого начала появления точных наук, и не случайно, некоторые математические методы носят имена таких великих ученых, как Нью-тон и Эйлер, а слово «алгоритм» происходит от имени средневекового арабского ученого Аль-Хорезми .

Постепенно моделирование захватывало все новые области научных знаний: техническое конструирование, строительство и архитектуру, астрономию, физику, химию, биологию и, наконец, общественные науки. Однако методология моделирования долгое время развивалась отдельными науками независимо друг от друга. Отсутствовала единая система понятий, единая терминология. Лишь постепенно стала осознаваться роль моделирования как универсального метода научного познания. Большие успехи и признание практически во всех отраслях современной науки принес методу моделирования ХХ век. В конце 40-х начале 50-х годов ХХ века бурное развитие методов моделирования было обусловлено появлением ЭВМ (компьютеров), которые избавили ученых, исследователей от огромной по объему рутинной вычислительной работы. Компьютеры первого и второго поколений использовались для решения вычислительных задач, для инженерных, научных, финансовых расчетов, для обработки больших объемов данных. Начиная с третьего поколения, область применения ЭВМ включает и решение функциональных задач: это обработка баз данных, управление, проектирование. Современный компьютер – основное средство решения любых задач моделирования.

Приведем основные понятия, связанные с моделированием ,,.

Объект (от лат. objectum – предмет) исследования – все то, на что направлена человеческая деятельность.

Модель (объекта - оригинала) (от лат. modus – «мера», «объем», «образ») – вспомогательный объект, отражающий наиболее существенные для исследования закономерности, суть, свойства, особенности строения и функционирования объекта-оригинала.

Первоначальное значение слова «модель» было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью.

В настоящее время термин «модель» широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. В этом учебнике рассматриваются только такие модели, которые являются инструментами получения знаний.

Моделирование – метод исследования, основанный на замене исследуемого объекта-оригинала его моделью и на работе с ней (вместо объекта).

Теория моделирования – теория замещения объекта-оригинала его моделью и исследования свойств объекта на его модели.

Как правило, в качестве объект моделирования выступает некоторая система.

Система – совокупность взаимосвязанных элементов, объединенных для реализации общей цели, обособленная от окружающей среды и взаимодействующая с ней как целостное целое и проявляющая при этом основные системные свойства. В выделено 15 основных системных свойств, среди которых: эмергентность (эмерджентность); цельность; структурированность; целостность; подчиненность цели; иерархичность; бесконечность; эргатичность.

Свойства систем:

1. Эмерджентность (эмергентность). Это системное свойство, согласно которому результат поведения системы дает эффект, отличный от «сложения» (независимого соединения) любым способом результатов поведения всех входящих в систему «элементов». Иными словами, согласно этой особенности системы ее свойства не сводятся к совокупности свойств частей, из которых она состоит, и не выводятся из них.

2. Свойство цельности, целевости. Система всегда рассматривается как нечто целое, цельное, относительно обособленное от окружающей среды.

3. Свойство структурированности. Система имеет части, целесообразно связанные между собой и средой.

4. Свойство целостности. В отношении к другим объектам или с окружающей средой система выступает как нечто неразделимое на взаимодействующие между собой части.

5. Свойство подчиненности цели. Вся организация системы подчинена некоторой цели или нескольким различным целям.

6. Свойство иерархичности. Система может иметь несколько качественно разных уровней строения, несводимых один к другому.

7. Свойство бесконечности. Невозможность полного познания системы и ее всестороннего представления любым конечным множеством моделей, в частности, описаний, качественных и количественных характеристик и т.д.

8. Свойство эргатичности. Система, имеющая части, может в качестве одной из своих частей включать человека.

По сути, под моделированием понимается процесс построения, изучения и применения моделей объекта (системы). Оно тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез.

Гипотеза – определенное предсказание (предположение), основывающееся на опытных данных, наблюдениях ограниченного объема, догадках. Проверка выдвигаемых гипотез может быть проведена в ходе специально поставленного эксперимента. При формулировании и проверке правильности гипотез большое значение в качестве метода суждения имеет аналогия.

Аналогией называют суждение о каком-либо частном сходстве двух объектов. Современная научная гипотеза создается, как правило, по аналогии с проверенными на практике научными положениями. Таким образом, аналогия связывает гипотезу с экспериментом.

Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью вспомогательных объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом, и с помощью которого изучает интересующий его объект.

В самом общем случае при построении модели исследователь отбрасывает те характеристики, параметры объекта-оригинала, которые несущественны для изучения объекта. Выбор характеристик объекта-оригинала, которые при этом сохраняются и войдут в модель, определяется целями моделирования. Обычно такой процесс абстрагирования от несущественных параметров объекта называют формализацией. Более точно, формализация – это за-мена реального объекта или процесса его формальным описанием.

Основное требование, предъявляемое к моделям – это их адекватность реальным процессам или объектам, которые замещает модель.

Практически во всех науках о природе, живой и неживой, об обществе, построение и использование моделей – мощное орудие познания. Реальные объекты и процессы бывают столь многогранны и сложны, что лучшим (а иногда и единственным) способом их изучения часто является построение и исследование модели, отображающей лишь какую-то грань реальности и потому многократно более простой, чем эта реальность. Многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода. Более конкретно, необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (системы) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует слишком много времени и средств.