Моделирование на уроках окружающего мира

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.

Часто бывает неудобным и невозможным рассмотрение реального объекта, процесса или явления, ведь они бывают иногда многогранны и сложны. Тогда лучшим способо

м их изучения и становится построение модели, отображающей лишь какую-то грань реальности, потому более простой. И многовековой опыт развития науки доказал на практике плодотворность такого подхода.

Так, например, в курсе географии первые представления о нашей планете Земля ученики получают, изучая ее модель – глобус; в химии при изучении строения вещества используют модели молекул; в биологии используют муляжи овощей и фруктов, чтобы наглядно продемонстрировать особенности их сортов.

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

Классификация моделей

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является таблица, которая состоит из строк и столбцов. В ней отображен ряд объектов, обладающих наборами свойств. Обычно перечень объектов размещен в ячейках первого столбца таблицы, а значения их свойств – в других столбцах.

Таблица является примером таблицы типа «объект – свойство». Каждому дню соответствует свои характеристики.

Иногда используется другой вариант размещения данных в табличной модели, тип «объект – объект». Такие таблицы отражают взаимосвязь между различными объектами.

Более наглядно табличная модель будет выглядеть, если ее визуализировать. Добиться этого можно через построения табличной модели в виде графика или диаграммы.

Нас окружает множество различных объектов, каждый из которых обладает определенными свойствами. Однако некоторые группы объектов имеют одинаковые общие свойства. Тогда для систематизации объектов используют иерархическую структуру, т.е. строят иерархическую информационную модель. В этой информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый элемент более высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня. Такая структура называется графом, вершины графа – элементы системы.

Ученый Л.Г. Семушина дает следующую классификацию моделей:

«1) по области использования;

2) по фактору времени;

3) по отрасли знаний;

4) по форме представления

Классификация моделей по области использования

По области использования модели делятся на:

- Учебные модели – используются при обучении. Это могут быть наглядные пособия, различные тренажеры, обучающие программы;

- Опытные модели – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик.

Например, модель корабля исследуется в бассейне для изучения устойчивости судна при качке, модель сооружения используется для привязки здания к конкретной местности и т.д.;

- Научно – технические модели – создаются для исследования процессов и явлений. К таким моделям можно отнести, например, прибор для получения грозового электрического разряда;

- Игровые модели – это военные, экономические, спортивные, деловые игры. Эти модели воспроизводят поведение объекта в различных ситуациях, проигрывая их с учетом возможной реакции со стороны конкурента, союзника или противника;

- Имитационные модели не просто отражают реальность с той или иной степенью точности, а имитируют ее. Эксперименты с моделей проводят при разных исходных данных. По результатам исследования делаются выводы. Такой метод подбора правильного решения получил название «метод проб и ошибок». Например, для выявления побочных действий лекарственных препаратов их испытывают в серии опытов над животными.

Классификация моделей по фактору времени

По фактору времени модели делятся на:

- Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту);

- Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

При строительстве дома рассчитывают прочность его фундамента, стен, балок и устойчивость их к постоянной нагрузке. Это статическая модель здания. Но надо так же обеспечить противодействие ветрам, движению грунтовых вод, сейсмическим колебаниям и другим изменяющимся во времени факторам. Эти вопросы можно решить с помощью динамических моделей.

Таким образом, один и тот же объект можно охарактеризовать и статической и динамической моделью.

Классификация моделей по отрасли знаний

Классификация по отрасли деятельности человека: математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и т.д.

Классификация моделей по форме представления

Материальные – это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты