Информационное моделирование
Привет! Сегодня мы с тобой отправимся в увлекательное путешествие в мир моделей. Нет-нет, не тех моделей, которые дефилируют на подиуме! Мы будем говорить о совсем других моделях — тех, которые помогают нам понимать окружающий мир, учиться и даже создавать что-то новое.
🎯 Ключевые понятия
Прежде чем начать, давай познакомимся с важными словами, которые будут встречаться в этой теме:
Объект-оригинал
Настоящий предмет или явление, которое мы изучаем
Модель
«Заместитель» настоящего объекта, его упрощённая копия
Моделирование
Процесс создания и использования моделей
Натурная модель
Реальный предмет, похожий на оригинал (игрушечная машинка)
Информационная модель
Описание объекта с помощью текста, рисунков, схем или формул
🌍 Что такое модель и зачем она нужна?
Представь, что ты хочешь изучить планету Земля. Ты же не можешь взять её в руки и рассмотреть со всех сторон, правда? Зато ты можешь взять глобус — уменьшенную копию Земли. Это и есть модель!
💡 Определение
Модель — это объект, который заменяет настоящий предмет (оригинал) и помогает нам его изучать, понимать или использовать.
Исходный объект принято называть прототипом или оригиналом.
Модели окружают нас повсюду: в школе, дома, в магазинах и даже в твоём смартфоне!
Почему мы используем модели?
Давай подумаем: зачем вообще нужны модели, если есть настоящие объекты? Вот несколько причин:
🔍 Оригинал слишком большой
Нельзя принести в класс настоящую планету или огромный самолёт
🔬 Оригинал слишком маленький
Атом не увидишь невооружённым глазом, а его модель можно рассмотреть
⚠️ Оригинал опасен
Изучать действующий вулкан опасно, а его макет — безопасно
🏗️ Оригинала ещё не существует
Архитектор сначала создаёт модель дома, а потом уже строят настоящий
🦕 Оригинал уже не существует
Динозавров давно нет, но мы можем изучать их по моделям скелетов
🔍 Главные свойства моделей
Давай разберёмся, что общего у всех моделей. Оказывается, есть два важных свойства:
1️⃣ Модель — это не точная копия
Модель никогда не повторяет оригинал полностью. Она показывает только некоторые его свойства — те, которые нам важны в данный момент.
Пример: У тебя есть игрушечная машинка. Она похожа на настоящую машину — у неё есть колёса, руль, двери. Но в ней нет мотора, она не может ездить по-настоящему, и в неё нельзя сесть и поехать в магазин. Модель отражает только внешний вид машины, но не её возможности.
2️⃣ Одного объекта может быть много разных моделей
В зависимости от того, что мы хотим изучить, мы создаём разные модели одного и того же объекта.
Пример с Землёй:
- Мячик показывает только форму Земли (она круглая)
- Простой глобус показывает форму и расположение материков и океанов
- Глобус в модели Солнечной системы показывает ещё и то, как Земля вращается вокруг Солнца
Видишь? Один объект — Земля, а моделей три, и каждая для своей цели!
🎯 Главное правило моделирования
Модель создаётся для определённой цели и отражает только те свойства оригинала, которые важны для этой цели.
Если, например, модель самолёта создаётся для коллекции, то в ней воспроизводится внешний вид самолёта, а не его лётные характеристики.
🛠️ Два вида моделей: натурные и информационные
Модели бывают очень разными. Но все их можно разделить на два больших вида:
Натурные модели можно потрогать, а информационные — прочитать или изучить
🏗️ Материальные, физические
Натурная модель — это реальный предмет, который можно потрогать руками.
Такие модели копируют некоторые свойства оригинала: форму, цвет, размер, иногда даже движение.
Примеры натурных моделей:
- 🏠 Макет дома — архитектор строит маленькую копию здания
- 🍎 Муляж яблока — пластиковое или восковое яблоко
- 🚗 Радиоуправляемая машинка — она не просто выглядит, но ещё и ездит!
- 🦴 Скелет человека в кабинете биологии
- 🌍 Глобус — модель планеты Земля
📝 Описания, схемы, формулы
Информационная модель — это описание объекта с помощью знаков: текста, цифр, рисунков, схем, формул.
Такую модель нельзя потрогать руками, зато можно прочитать, нарисовать, записать или сохранить в компьютере.
Примеры информационных моделей:
- 📝 Описание друга словами — «Он высокий, с тёмными волосами»
- 📐 Формула площади — S = a × b
- 🗺️ Карта местности — показывает дома, дороги, реки
- 📊 Расписание уроков — таблица с уроками
- 📈 График температуры — линия, показывающая изменения
💡 Важно понимать
Признаки оригинала можно отразить в модели одним из двух способов:
- Скопировать, воспроизвести — создать натурную модель (макет, муляж)
- Описать на языке кодирования — создать информационную модель (текст, схема, формула)
📚 Разнообразие информационных моделей
Информационные модели — это целый мир! Давай разберёмся, какими они бывают.
💡 Важное определение
Информационная модель — это набор признаков, содержащий всю необходимую информацию об исследуемом объекте или процессе.
Схема видов информационных моделей
Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме. По способу представления различают три вида:
🎨 Образные модели
Передают внешний вид объекта с помощью изображений.
Примеры:
- 📸 Фотография твоего класса
- 🖼️ Рисунок животного в учебнике биологии
- 🛰️ Снимок Земли из космоса — учёные изучают погоду, леса и океаны
- 🎨 Иллюстрации в учебниках
Образные модели очень наглядные — ты сразу видишь, как выглядит объект!
🔤 Знаковые модели
Описывают объект с помощью знаков: букв, цифр, символов, формул.
Примеры:
- ✍️ Сочинение о своём домашнем питомце
- ➕ Формула для вычисления скорости: V = S / t
- 💻 Программа на языке программирования
- 📖 Словесное описание явления природы
Чтобы понять знаковую модель, нужно знать язык, на котором она написана (русский, английский, язык математики).
🎭 Смешанные модели
Используют и картинки, и знаки одновременно.
Примеры:
- 🗺️ Географическая карта — рисунок местности с подписями
- 📊 График зависимости скорости от времени
- 📈 Диаграмма успеваемости класса
- 🧬 Схема строения клетки с подписями частей
- 📋 Таблицы с данными и рисунками
Это самый популярный вид моделей, потому что они очень удобные и понятные!
Схема клетки — это смешанная модель: есть и рисунок, и подписи!
📋 Пример информационной модели: карточка дома
Представь, что твоя семья хочет построить дачу. Вы приходите в строительную компанию, и вам дают каталог с карточками разных проектов домов. Каждая карточка — это информационная модель дома!
Вот пример такой карточки:
Видишь? В этой таблице собрана вся важная информация о доме. По ней можно понять, какой дом получится, не строя его!
🔍 Обрати внимание
- Названия характеристик (Длина, Ширина, Материал стен) — это всегда знаковые элементы (слова, буквы)
- Значения могут быть знаковыми (цифры, слова: «10 м», «Брус») или образными (рисунок дома)
Значит, эта карточка — смешанная информационная модель!
🎯 Для чего используются модели?
Модели помогают нам в самых разных ситуациях:
Модели помогают нам строить, учиться, исследовать, предсказывать и управлять!
🏗️ 1. Представление объектов
Показать, как будет выглядеть то, чего ещё нет.
Пример: Архитектор создаёт макет нового жилого района, чтобы люди могли увидеть, каким он станет.
📖 2. Объяснение и обучение
Помочь понять, как устроен объект.
Пример: В кабинете биологии висит плакат с изображением скелета человека — по нему учитель объясняет, какие у нас есть кости.
🔬 3. Проверка гипотез и исследования
Провести эксперимент, который невозможен с настоящим объектом.
Пример: Инженеры помещают модель нового самолёта в аэродинамическую трубу и смотрят, как он будет вести себя в воздухе.
🌦️ 4. Прогнозирование
Предсказать, что произойдёт в будущем.
Пример: Метеорологи изучают снимки движения облаков из космоса и предсказывают погоду на завтра.
🚆 5. Управление
Организовать работу сложных систем.
Пример: Расписание поездов — это модель, которая помогает управлять движением всех поездов, чтобы они не сталкивались и приходили вовремя.
📌 Самое главное
Давайте подведём итоги нашего путешествия в мир моделей:
🤔 Вопросы для самопроверки
Проверь себя! Попробуй ответить на эти вопросы:
1. Что такое модель? Какие основные свойства есть у всех моделей?
Подсказка: Вспомни, что модель — это «заместитель» оригинала. Подумай о том, что модель не копирует все свойства оригинала, а только некоторые.
2. Что такое моделирование?
Подсказка: Это процесс, который включает создание и использование модели.
3. Как называется отношение между настоящим объектом и его моделью?
Подсказка: Один из них — оригинал (или прототип), а другой — модель.
4. Какие модели называются натурными? Приведи 2–3 примера.
Подсказка: Это модели, которые можно потрогать руками. Вспомни примеры из твоей жизни: дома, в школе, в магазине.
5. Какие модели называются информационными? Приведи 2–3 примера.
Подсказка: Это модели-описания, которые используют текст, рисунки, схемы, формулы. Что ты видел сегодня в учебнике или на уроке?
6. Мозговой штурм! Для каждой модели назови действия, которые можно выполнить и с моделью, и с оригиналом
Модели для анализа:
- а) Радиоуправляемая модель самолёта
- б) Словесное описание куртки
- в) План квартиры
- г) Чайник из пластилина в натуральную величину
- д) Мысленное представление о будущей поездке
Подумай: Какие действия могут быть выполнены только с оригиналом?
7. В какой ситуации искусственные цветы и муляжи фруктов можно использовать как модели?
Подумай: Какие свойства настоящих цветов и фруктов они передают (форма, цвет, размер)? А какие не передают (запах, вкус, вес)?
Ситуации: Когда их можно использовать вместо настоящих? (Для украшения, на уроке рисования, в театре...)
8. Назови объекты-оригиналы для моделей на рисунках 28–30
Рис. 28 — нотная запись (ноты на нотном стане)
Рис. 29 — график зависимости расстояния от времени (S = V·t)
Рис. 30 — топографическая карта местности
Задания:
- Назови, что именно изображено на каждой модели (какой оригинал)?
- Найди в каждой модели образные и знаковые элементы
- Для каждой модели объясни, смысл каких знаков нужно знать, чтобы получить из неё информацию
🎯 Практические задания
Попробуй применить полученные знания на практике!
🏗️ Задание 1: Найди модели вокруг себя
Оглянись вокруг (дома, в школе, на улице) и найди:
- 3 натурные модели
- 3 информационные модели
Для каждой модели определи: что является оригиналом и для какой цели используется эта модель?
🎨 Задание 2: Создай свою модель
Выбери любой объект из своей жизни (домашний питомец, любимая игрушка, свою комнату) и создай его информационную модель:
- Опиши словами (знаковая модель)
- Нарисуй (образная модель)
- Сделай таблицу с характеристиками (смешанная модель)
🔍 Задание 3: Определи тип модели
Определи, к какому виду относятся эти модели:
- Фотография класса
- Рассказ о каникулах
- График температуры за неделю
- Макет Кремля
- Формула периметра квадрата
- Атлас по географии
🤔 Задание 4: Придумай разные модели
Для объекта «Школа» придумай три разные модели, которые показывают:
- Как выглядит здание снаружи
- Расположение кабинетов внутри
- Расписание звонков
Какая из моделей натурная, а какие — информационные?
💻 Компьютерный практикум
🎨 Работа 8: «Создаём графические модели»
На практическом занятии ты научишься создавать свои собственные графические модели на компьютере!
Что мы будем делать:
- Создавать схемы и диаграммы
- Рисовать модели различных объектов
- Учиться правильно оформлять графические модели
Примеры заданий:
- Схема своей комнаты
- Карта маршрута от дома до школы
- Диаграмма любимых занятий одноклассников
Готовься использовать всё, что узнал в этом параграфе! 🚀
