МОДЕЛИРОВАНИЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ - 1) метод исследования объектов на их моделях - аналогах определённого фрагмента природной или социальной реальности; 2) построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (орга-нич. и неорганич. систем, инж. устройств, разнообразных процессов - физ., хим., биол., социальных) и конструируемых объектов. Форма М. зависит от используемых моделей и сферы применения М. По характеру моделей выделяют предметное и знаковое (информационное) М. Предметным наз. М., в ходе к-рого исследование ведётся на модели, воспроизводящей определённые геом., физ., ди-намич. либо функцион. характеристики объекта-оригинала. При знаковом М. моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения в нек-ром алфавите (естеств. или искусств, языка) и т. п. Важнейшим видом такого М. является матем. (логико-матем.) М.
Возможность М., т.е. переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей, на оригинал, основана на том, что модель в определённом смысле отображает (воспроизводит) к.-л. его стороны и предполагает наличие соответствующих теорий или гипотез, указывающих на рамки допустимых при М. упрощений. По характеру той стороны объекта, к-рая подвергается М., различают М. его структуры и М. его поведения (функционирования, протекающих в нём процессов и т. п.). Это различие приобретает чёткий смысл в науках о жизни, где разграничение структуры и функции систем живого принадлежит к числу фундаментальных принципов исследования, и в кибернетике, делающей акцент на М. функционирования систем. М. всегда применяется вместе с др. общенауч. и спец. методами; особенно тесно оно связано с экспериментом.
М. в обучении имеет два аспекта: М. как содержание, к-рое учащиеся должны усвоить, и М. как уч. действие, средство, без к-рого невозможно полноценное обучение. С помощью М. удаётся свести изучение сложного к простому, невидимого и неощутимого к видимому и ощутимому, незнакомого к знакомому, т.е. сделать любой сложный объект доступным для тщательного и всестороннего изучения. Напр., все матем. понятия (число, функция, уравнение, геометрич. фигура и др.) представляют собой модели количеств, отношений и пространств. форм окружающей действительности. Для их изучения в математике разработаны многочисл. методы, такие, как методы решения уравнений, исследования функций, измерения длин, площадей, объёмов и пр. Эти методы составляют в совокупности аппарат математики. Разработаны также и особые методики для использования в практике результатов исследования матем. моделей, напр. методика решения практич. задач с помощью уравнений.
Система науч. моделей, аппарат для их исследования, методика использования в практике результатов исследования входят в основы наук, к-рые составляют содержание уч. предмета. Возможности для М. имеются в шк. курсах математики, химии, физики, рус. и родного языков и в меньшей степени др. уч. предметов. Необходимость овладения методом М. диктуется не только значением его как метода науч. познания, но и психол.-пед. соображениями. Согласно теории поэтапного формирования умственных действий (П. Я. Гальперин) знакомство ученика с к.-л. действием, к-рым он должен овладеть, начинается с выполнения этого действия соответствующими материальными предметами. Однако предметы обладают разл. свойствами, многие из к-рых не относятся к выполняемому действию. Для того чтобы от них отвлечься, переходят к действиям с моделями этих предметов, обладающими только нужными в данном случае свойствами. Это может быть графич. схема, образная и знаковая модель и пр.
Когда учащиеся строят разл. модели изучаемых явлений или знакомятся с их науч. моделями, М. выступает в роли уч. средства, с помощью к-рого осуществляются: изучение моделей рассматриваемых понятий, к-рые разработаны в науке; построение и последующее изучение моделей понятий, для к-рых в соответствующих науках нет моделей или они являются неудобными, сложными для изучения в школе; построение модели ориентировочной основы умственного действия, напр. в виде уч. карты, где схематически перечислены все операции. Модели изучаемых объектов (понятий) могут служить средством обобщения наблюдаемых и изучаемых фактов и явлений; с их помощью можно решать познават. задачи на исследование изучаемого понятия. М. уч. материала - логическое его упорядочение, представление в наглядной форме, а также - с помощью мнемических средств в расчёте на образные ассоциации - эффективное средство лучшего запоминания.
М. объектов, к-рые по своей сложности или величине не поддаются исследованию и изготовлению в натуре, - составная часть технического творчества детей. М. позволяет наглядно представить конструкцию с наименьшей затратой сил, материалов, времени и проверить правильность проекта. В зависимости от того, какие свойства моделируемого объекта выбраны главными, один и тот же объект может быть представлен моделями разл. конструкции. Так, при исследовании физ. процессов стремятся к тому, чтобы по результатам опытов на модели можно было судить о явлениях, происходящих в естеств. условиях. Наряду с физическим часто используется матем. М., когда исследуется физ. процесс путём аналогичного явления, описываемого теми же матем. соотношениями, но иной физ. природы. Напр., исследование механич. коле-бат. системы возможно на электрич. моделях, поскольку матем. выражения кинетической и электрической систем аналогичны.
Для изучения сложных самоорганизующихся систем используют кибернетич. М. При этом создаётся функциональная модель, основанная на более простых явлениях, чем изучаемая система. Напр., функции нервной деятельности могут моделироваться на кибернетич. электронных устройствах. С введением в щк. обучение основ информатики и вычислительной техники широко применяется М. на ЭВМ. При изучении и конструировании машин прибегают к моделям, построенным на основе их сходства по тому или иному признаку с реальным механизмом. Гл. внимание здесь может быть обращено на внеш. сходство, принцип действия и т. д.; при этом конструкция модели должна быть освобождена от мелких подробностей, к-рые не имеют существенного значения для понимания осн. принципа действия. В процессе М. целесообразно использовать разл. готовые детали, «конструкторы», приспособления, облегчающие труд, увеличивающие его производительность и улучшающие качество модели.
Лит.: Славин А. В., Наглядный образ в структуре познания, М., 1971; В о л о-вич М. Б., Средства наглядности как материальная основа управления процессом усвоения знаний, СП, 1979, № 9; С а л м и - и а Н. Г., Виды и функции материализации в обучении, М., 1981; Фридман Л. М., Наглядность и моделирование в обучении, М., 1984.