"Информатика. Учебное пособие для учреждений общего среднего образования с русским языком обучения", В. М. Котов, А. И. Лапо, Ю.А. Быкадоров, Е.Н. Войтехович
Модель — это объект или описание, которое представляет другой объект, процесс или явление и помогает получить о нём нужные сведения. Её создают, когда изучать сам оригинал неудобно, долго или невозможно. Модель не копирует оригинал целиком: она сохраняет только те свойства, которые важны для конкретной задачи. Поэтому один и тот же объект можно представить несколькими моделями, а выводы по каждой из них нужно оценивать с учётом её возможностей и ограничений.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Модель — это объект или описание, которое представляет другой объект, процесс или явление и используется для получения нужной информации. Модель может быть, например, схемой, рисунком или макетом. Она нужна, чтобы изучать оригинал удобным способом и получать сведения, относящиеся к задаче.
Объект-оригинал — это объект, процесс или явление, для изучения которого создают модель. Например, если мы составляем план кабинета, оригиналом будет сам кабинет. Это понятие помогает различать то, что изучают, и то, с помощью чего его изучают.
Моделирование — процесс построения и использования моделей для изучения оригиналов. Сначала определяют цель и создают подходящее представление, а затем рассматривают его, чтобы получить сведения. Понятие нужно, чтобы описывать не только готовую модель, но и работу с ней.
Модель отражает оригинал не полностью, а только в той части, которая важна для поставленной цели. Например, схема метро показывает станции и связи между ними, но не передаёт цвет стен на станциях. Это ограничение позволяет не перегружать модель ненужными деталями и сосредоточиться на нужных свойствах.
Реальный объект иногда неудобно изучать напрямую: он может быть слишком большим, маленьким, далёким или сложным. Кроме того, наблюдение за процессом может занимать много времени или быть небезопасным. Тогда модель позволяет рассмотреть нужные свойства в более доступном виде, не воздействуя на оригинал. Например, план здания помогает найти кабинет, не обходя все помещения.
Выбор модели зависит от цели, потому что разные задачи требуют разных сведений об одном объекте. Если нужно узнать, где находятся кабинеты, подойдёт план этажа, а для изучения внешнего вида здания лучше использовать фотографию или макет. Ни одна из этих моделей не обязана подходить для обеих задач одинаково хорошо. Сначала сформулируйте вопрос, на который нужно ответить, — так проще понять, какое представление выбрать.
При создании модели отбирают свойства оригинала, существенные для задачи. Существенными называют те свойства, без которых нельзя получить нужный ответ. Если изучают расположение кабинетов, указывают помещения, их названия и соседство, но не обязательно изображают цвет стен или мебель. Такой отбор делает модель понятнее и удобнее для работы.
Модель сохраняет лишь некоторые свойства оригинала, поэтому полностью заменить его не может. Фотография показывает внешний вид предмета, но не сообщает, из чего он сделан и сколько весит; для этих сведений нужны другие способы представления или измерения. Нельзя делать вывод о свойстве, которого модель не передаёт. Ограниченность модели — не обязательно недостаток: она становится проблемой только тогда, когда мешает решить поставленную задачу.
Модель используют, чтобы получить сведения об оригинале, а затем применяют их к исходной задаче. Например, по схеме движения можно предположить, каким маршрутом проедет автомобиль. Но схема может не учитывать пробки, погоду и состояние дороги, поэтому вывод будет надёжным лишь в пределах того, что она описывает. Перед применением результата проверьте, подходит ли модель для цели и какие реальные условия в ней не отражены.
| Что сравнивается | Объект-оригинал | Модель |
|---|---|---|
| Роль в моделировании | То, что изучают | То, с помощью чего изучают оригинал |
| Свойства и характеристики | Обладает множеством реальных свойств | Передаёт только выбранные свойства |
| Какие свойства отражены | Все свойства самого объекта | Только существенные для задачи |
| Зависимость от цели изучения | Остаётся тем же объектом при разных задачах | Выбирается и создаётся с учётом цели |
| Пример | Школьный кабинет | План кабинета с расположением мебели |
Сравнивайте оригинал и модель по той задаче, которую нужно решить. Строка о свойствах помогает заметить, какая информация в модели сохранена, а какая потеряна. По примеру можно проверить, передаёт ли модель именно те сведения, которые требуются.
Задача 1. Для изучения расположения кабинетов в школе предложите подходящую модель и укажите, какие сведения она должна передавать. Здесь важно не нарисовать школу во всех подробностях, а выбрать представление, по которому можно найти нужное помещение. Проверим, какая информация необходима для такой цели.
Ответ. Подойдёт план школы с обозначенными этажами, кабинетами и лестницами. Он передаёт расположение помещений, но не обязан показывать цвет стен или мебель. Значит, модель соответствует цели поиска кабинетов.
Задача 2. Предложите модели одного и того же объекта для изучения маршрутов автобусов и внешнего вида автобуса. Нужно понять, почему одной модели может оказаться недостаточно. Сравним, какие сведения нужны в каждой из двух задач.
Ответ. Для маршрутов нужна схема движения, а для внешнего вида — фотография, рисунок или макет. Оригинал один — автобус, но модели различаются, потому что задачи требуют разных свойств. Схема маршрута не показывает облик автобуса, а фотография обычно не объясняет, куда он едет.
Задача 3. По модели движения автомобиля на схеме определите возможный маршрут и объясните, какие свойства реального движения схема не отражает. Предположим, что схема показывает дороги, перекрёстки и стрелками отмечает направление. Нужно воспользоваться этими сведениями, не приписывая схеме лишней точности.
Ответ. Возможный маршрут — последовательность дорог от начальной точки до конечной, указанная линией или стрелками на схеме. По такой модели можно восстановить направление и путь, если эти сведения на ней обозначены. Реальное время поездки и точные условия движения определить нельзя, если схема их не содержит.
Ошибка: считать модель точной копией оригинала. Так думают, если принимают изображение или схему за сам объект и забывают о потерянных свойствах. Проверьте себя: перечислите, что модель показывает, и назовите хотя бы одно свойство оригинала, которого в ней нет. Если списки различаются, модель не является полной копией.
Ошибка: полагать, что у объекта бывает только одна модель. Обычно это происходит, когда модель связывают лишь с самим объектом, а не с задачей. Спросите себя, изменится ли нужная информация при смене вопроса: для маршрута и внешнего вида автобуса требуются разные представления. Значит, моделей может быть несколько.
Ошибка: выбирать модель без учёта задачи. Привлекательное или подробное изображение не обязательно содержит нужные сведения. Чтобы проверить выбор, сформулируйте вопрос и найдите в модели данные для ответа. Если их нет, модель не подходит, даже если хорошо передаёт другие свойства оригинала.
Ошибка: считать выводы по модели полностью верными для оригинала. Её допускают, когда забывают, что результат зависит от отражённых свойств и условий. Проверьте, какие реальные факторы модель не учитывает и могут ли они изменить ответ. Вывод применим только в пределах задачи и возможностей модели.
Для работы с моделями полезно уметь описывать объекты, процессы и явления через их свойства и характеристики: именно из таких сведений выбирают нужные для задачи. Понятие модели служит основой для изучения информационных моделей — представлений, в которых сведения об оригинале выражены в информационной форме. Оно также понадобится при компьютерном моделировании, когда модель создают или исследуют с помощью компьютера. Такие модели помогают решать задачи, но их результаты тоже нужно оценивать с учётом цели и ограничений.
Что называют моделью?
Моделью называют объект или описание, представляющее другой объект, процесс или явление. Её используют, чтобы получить сведения об оригинале и решить определённую задачу.
Чем модель отличается от оригинала?
Оригинал — это объект, процесс или явление, которое изучают, а модель представляет его. Модель отражает только некоторые свойства оригинала, поэтому не является его полной копией.
Может ли у одного объекта быть несколько моделей?
Да, один объект можно представить разными моделями. Например, схема маршрутов автобуса помогает изучать передвижение, а рисунок автобуса показывает его внешний вид.
Почему модель не отражает все свойства оригинала?
Для каждой задачи важны только некоторые свойства оригинала. Остальные обычно не включают в модель, чтобы она была удобна и помогала сосредоточиться на нужных сведениях.
Как цель исследования влияет на выбор модели?
Цель подсказывает, какие свойства оригинала должна передавать модель. Если модель не содержит сведений, нужных для задачи, получить с её помощью подходящий ответ не получится.
19.1. Понятие модели
