Ви дізнаєтесь:

• що таке предметна галузь;
• чому люди користуються моделями та створюють їх;
• як можна класифікувати моделі.

1. Що таке предметна галузь?

Ви вже знаєте, що нас оточують різні об’єкти: предмети, живі істоти, явища, процеси. Кожний об’єкт має свої властивості та їхні значення — дані різного типу. Об’єкти, що мають однакові властивості, можна об’єднувати в групи — класифікувати. З об’єктами також можна виконувати певні дії. Крім того, різні об’єкти взаємодіють між собою: планети утворюють Сонячну систему, молекули — різні сполуки, учні та вчителі взаємодіють у школі. Сукупність об’єктів, що мають однакові властивості й перебувають у певних відношеннях, утворюють предметну галузь.

Предметна галузь — сукупність усіх об’єктів, властивості яких і відношення між якими розглядаються в процесі діяльності.

Предметними галузями можуть бути, наприклад, архітектура, промислове підприємство, транспорт, освіта тощо.

Предметну галузь часто називають галуззю дослідження, областю вивчення чи колом інтересів. В англійській мові це Field, of Study.

Одну й ту само предметну галузь можуть досліджувати люди різних професій чи віку. При цьому вони виділяють об’єкти з цієї галузі або розглядають різні властивості об’єктів залежно від завдання, яке виконується. Наприклад, об’єкти предметної галузі біологія можуть розглядати учні на уроках, науковці в лабораторіях чи дослідники-мандрівники в реальних умовах.

2. Чому люди користуються моделями та створюють їх?

Об’єкти, що оточують людину, належать до різних предметних галузей і є досить складними. Деякі реальні об’єкти досліджувати в повній мірі складно. Наприклад, без додаткового сучасного обладнання

неможливо провести наукові дослідження з об’єктами, що перебувають на значній відстані, зокрема з космічними, небезпечними, дуже малими або дуже великими об’єктами. При розв’язуванні кожної конкретної задачі людину можуть цікавити лише деякі з властивостей об’єктів, тоді говорять про їхні суттєві властивості.

Наприклад, якщо ви з однокласниками вирішите висадити на шкільному подвір’ї квітковий годинник (мал. 17.1), то для предметної галузі садовий дизайн суттєвими властивостями об’єкта квітка будуть: розмір, час цвітіння, час розкривання та закривання квітів. Але якщо добиратимете квіти для гербарію, то для предметної галузі ботаніка вас цікавитимуть зовсім інші властивості: збереження кольору квітки після сушіння, ступінь усушки тощо.

На основі даних про властивості, що є суттєвими для конкретної задачі, можна створити інший об’єкт, який спрощено відображатиме ці властивості реального. Такі спрощені об’єкти називають моделями (мал. 17.2).

Модель — спрощене подання предмета, істоти, явища чи процесу. Слово модель походить від латинського modulus (міра, зразок, норма) й означає копію або образ.

Модель — це матеріальний або уявний об’єкт, який у процесі вивчення деякої предметної галузі (навчання) замінює реальний об’єкт-оригінал, зберігаючи важливі для даного дослідження суттєві властивості оригіналу. Моделями об’єктів є знайомі вам карта України та глобус у кабінеті географії, моделі органів людини в кабінеті біології, план спортивного майданчика ніколи, словесний опис незнайомої людини, малюнок веселки, звукозапис співу птахів, відеозапис північного сяйва тощо.

Люди створюють і використовують моделі з різних причин.

• Оригінал уже не існує або ще не існував. Наприклад, розробники науково-популярного фільму «Прогулянки з динозаврами» використовували під час зйомки моделі вимерлих тварин. А будівельники спочатку працюють з моделлю будинку, для цього створюють її з пластику чи креслять на папері.

• Розміри оригіналу не дають змоги ефективно досліджувати його. Наприклад, вивчати явище зміни дня і ночі, пір року на планеті Земля можна за допомогою спеціальної моделі, оскільки реальне дослідження обмежене значними розмірами Землі та Сонця.

• Дослідження оригіналу може призвести до значних матеріальних втрат і зашкодити здоров’ю людини. Наприклад, уявлення про роботу органів людини студенти-медики спочатку отримують за допомогою спеціальних моделей, а випробування літака варто здійснювати спочатку на моделі через його високу вартість.

Для опису або дослідження одного й того самого об’єкта можна використовувати декілька моделей (мал. 17.3). Це залежить від призначення моделі та визначення предметної галузі, до якої належить її об’єкт при розв’язуванні конкретної задачі.

І навпаки, для опису та дослідження різних об’єктів може бути використано одну й ту саму модель. Наприклад, модель підлоги в кімнаті, вікна у тролейбусі, присадибної ділянки можна подати за допомогою геометричної фігури — прямокутника, оскільки кожну з них можна розглядати у предметній галузі геометрія.

Отже, у процесі пізнання та практичної діяльності людина широко застосовує різноманітні моделі для дослідження реального об’єкта в різних ситуаціях. Більше того, будь-яка наука починається з розробки моделей.

Моделювання — це процес дослідження властивостей об’єкта на основі створення відповідної моделі.

3. Як можна класифікувати моделі?

Усе розмаїття моделей, з якими має справу людина, можна класифікувати за різними ознаками: способом і формою подання, предметною галуззю, фактором часу та іншими (мал. 17.4).

За способом подання моделі поділяють на матеріальні й інформаційні. Матеріальна модель — це модель, яка відтворює геометричні та фізичні властивості об’єкта-оригінала. Вона завжди має реальне втілення. Наприклад, дитячі іграшки, макети різноманітних споруд, технічних конструкцій — це матеріальні моделі реальних об’єктів.

Модель, яку подають за допомогою описів, формул, зображень, схем, таблиць, креслень, графіки тощо називають інформаційною.

Інформаційна модель — це модель, що містить опис інформаційного процесу або об’єкта, у якому вказано лише суттєві властивості, важливі для розв’язування задачі у визначеній предметній галузі.

За формою подання розрізняють вербальні та знакові інформаційні моделі (мал. 17.5).

Знакова інформаційна модель — це модель, у якій властивості об’єкта описуються за допомогою певної системи знаків: математичних виразів і рівнянь, фізичних або хімічних формул, нотних записів тощо. Наприклад, за допомогою відомої вам формули S = vt описують відстань, яку проїхав автомобіль зі швидкістю v за час t. А сімейна фотографія є прикладом образної моделі.

Оскільки інформаційні моделі доступні для опрацювання на комп’ютері, то для них у різних середовищах створюють комп’ютерну модель.

Комп’ютерна модель — це інформаційна модель, яку подано у знаковій формі та реалізовано за допомогою комп’ютера.

Вправа 1. Використання моделей людьми.

Завдання. За матеріалами файла Розмір Всесвіту (мал. 17.6) знайдіть підтвердження причин використання людьми моделей. Доповніть відповідну інформаційну модель у середовищі текстового процесора, користуючись шаблоном Побудова_моделей, що збережений у папці Моделювання.

Мал. 17.6

1. Завантажте з папки Моделювання шаблон Побудова моделей, dotx (Побудовамоделей.оН). Поміркуйте, які зображення можуть підтверджувати запропоновані причини використання людьми моделей замість реальних об’єктів.

2. Скористайтеся матеріалами програми Розмір Всесвіту, яку можна відкрити за допомогою браузера з папки Моделювання.

3. Запустіть модель шкали масштабів Всесвіту.

4. Знайдіть потрібні зображення. Скопіюйте зображення в буфер обміну та додайте їх до текстового документа. Повторюйте зазначену дію доти, доки інформаційна модель не буде побудована.

5. Збережіть файл з іменем Модель у своїй структурі папок.

Вправа 2. Атлас людини.

Завдання. Визначте, які засоби онлайнового сервісу ZygoteBody

підтверджують те, що це середовище реалізує комп’ютерну модель

анатомії людини.

1. У полі адреси браузера введіть

https://zygotebody.com/ia

дочекайтеся завантаження онлайнового середовища.

2. У списку компонентів оберіть стать моделі людини (мал. 17.7).

3. Рухайте повзунком на панелі відображення систем органів, яка задає рівні глибини проникнення: від покривної системи — до нервової (мал. 17.8).

4. Управляйте процесом перегляду моделі: повертайте модель за до

помогою стрілок

у вікні середовища або скористайтесь

відповідними клавішами клавіатури; змінюйте розмір моделі за

допомогою інструментів масштабування

або коліщатка

миші.

5. Зробіть висновок за умовою завдання та завершіть роботу із середовищем.

Вправа 3. Дроби.

Завдання. Дослідіть модель, яка демонструє рівність дробів за посиланням:

https://cutt.ly/Yrl02Ma

. Знайдіть три підтвердження того, що ця комп’ютерна модель реалізує реальні математичні завдання.

1. Перейдіть за посиланням в умові завдання.

2. Використовуйте геометричні фігури для моделювання дробів і по

взунки для зміни кількості фігур

та їх поділів

(мал. 17.9)

Мал. 17.9

3. Зробіть висновок за умовою задачі.

Вправа 4. Місто.

Завдання. Розгляньте модель міста Тернополя, подану за адресою

https://cutt.ly/url2qgY

. Оберіть зручну для вас мову інтерфейсу за допомогою інструмента

Дослідіть, які зміни відбуватимуться на екрані при виборі різних моделей за допомогою списку, що з’являється при виборі інструмента Wikimapia супутнику правому верхньому куті екрана: супутник, мапа, вид із супутника Google тощо (мал. 17.10).

Поміркуйте, для чого можуть бути призначені запропоновані моделі.

1. Чи можна вважати людину об’єктом дослідження?

2. Що називають предметною галуззю?

3. Що розуміють під поняттям модель?

4. Чому для одного реального об’єкта можна створити декілька моделей?

5. Чим визначається вибір суттєвих властивостей, на основі яких буде створюватися модель?

6. Як можна класифікувати моделі?

7. Що таке інформаційна модель? Які особливості мають інформаційні моделі?

8. Запитайте в батьків, чи вони колись використовували інформаційні моделі.

9. Обговоріть, що із запропонованих зображень може бути об’єктом, моделлю та яку модель можна поставити у відповідність визначеному об’єкту у вправі за посиланням

https://learningapps.org/

view8777899.

10.3 переліку назв різних моделей виділіть матеріальні та інформаційні:

• глобус;

• іграшковий автомобіль;

• атлас з історії;

• збірка поезій;

• план евакуації школи;

• м’яч;

• схема руху потягів метрополітену.

Обговоріть у парі. Доповніть список іншими прикладами.

11. До кожної з поданих на малюнку 17.4 ознак класифікації наведіть по три приклади моделей. Обговоріть у парі.

12. Визначте моделі об’єктів в описаних ситуаціях і встановіть причину їх використання замість їхніх реальних аналогів.

• На уроках географії учні вивчають рельєф за допомогою фізичної карти світу.

• Конструктори АКБ «Антонов» завершили випробування комп’ютерної моделі нового літака.

• За допомогою комп’ютерних технологій науковцям вдалося відтворити вигляд та поведінку прадавніх тварин.

• Курсанти пройшли курс навчання водінню літаків на тренажерах.

• В офтальмології широко застосовується штучний кришталик ока.

13. Розподіліть моделі у групи: інформаційні та матеріальні — у вправі за посиланням https:// learningapps. org/view8777787.

14. Наведіть приклади матеріальних моделей, які трапляються щодня; знакових моделей, які трапляються при вивченні інших предметів: географії, хімії, біології тощо; знакових інформаційних моделей, які подаються за допомогою карт, схем, креслень, графіків. Визначте, які моделі вам трапляються найчастіше. Складіть схему класифікації таких моделей. Ознаки класифікації доберіть самостійно.

Розгляньте схему та поясніть зв’язок між її об’єктами.

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика 7 клас Морзе