Опис реального об'єкта та процесу. Формалізоване опис. У чому полягає суть формалізації

Сьогодні дуже часто можна зустріти багатьом незрозумілий термін «формалізація», причому в різних галузях науки і техніки. Тим, хто бажає своїх знань, бажано зрозуміти, що таке формалізація. У статті буде розглянуто суть цього терміну та практичне застосуванняпроцесу.

Що таке формалізація з наукового погляду у загальному розумінні?

Зачепимо трохи науковий аспект. Відштовхуватимемося від того, що слово формалізація походить від слова "формальність", тобто є умовним, а іноді навіть абстрактним поняттям, що дозволяє пояснити природу неіснуючого об'єкта або явища і спрогнозувати його властивості у певному середовищі за заданих початкових умов.

Лінгвістика будь-якої сучасної мови абсолютно не збігається з виразом чи природою мислення. Таким чином, логіка сама по собі змушена використовувати якісь абстрактні поняття, щоб описати те чи інше явище. Так і виникає відносне поняття формальності того, що відбувається.

Як неважко здогадатися, суть формалізації зводиться до того що, щоб описати чи визначити якісь властивості об'єкта чи процесу (навіть не існуючого на даний момент) і спрогнозувати його застосування у разі появи у реальному світі. Але це загальне уявлення. Саме поняття формалізації значно ширше. Для початку зупинимося на комп'ютерні технології, розглянемо, як у світі електронники застосовується це поняття.

Комп'ютерна формалізація

Якщо торкатися теми комп'ютерів, метод формалізації такого типу є, швидше, обробкою початково заданих умов, які дозволяють з досить високим ступенем точності визначити подальшу поведінку об'єкта чи процесу.

За таким принципом працюють практично всі метеослужби. Маючи комп'ютерну модель циклону, можна спрогнозувати його цикл та потужність над сушею або над водним простором.

Згадайте фільм «Післязавтра», в якому вчений передбачив глобальне потепління, виходячи саме з такої методики. У нього була розроблена комп'ютерна модель, що дозволяла з певною часткою ймовірності передбачити подальші події.

Дані приклади пояснюють, що таке формалізація.

Принципи моделювання об'єктів та процесів

Основні методи формалізації - це прогнозування та моделювання. Використовуються такі технології виключно для отримання кінцевих даних про об'єкти або процеси, які не відомі, але їх можна припустити і з високою точністю розрахувати.

Якщо подивитися на види формалізації, практично всі вони зводяться тільки до логічних висновків та обчислень. Читачеві не важко провести паралель між комп'ютерним моделюванням, доказом теорем і т. д. на основі аксіом і постулатів.

Подивіться, адже та сама може бути трактована як метод формалізації, адже на практиці перевірити доказ неможливо. Зокрема це стосується константи поширення світла, уповільнення часу на порозі її досягнення, збільшення гравітаційної маси об'єкта та викривлення простору. Руками, як кажуть, це не помацаєш і не побачиш очима.

Колись це були лише сміливі висновки вченого на основі найпростіших дослідів. Сьогодні все це підтверджується офіційною наукою на основі того ж комп'ютерного моделювання.

Етапи формалізації

Якщо розглядати комп'ютерні системи, то першим етапом формалізації є опис процесу. Але тут не використовуються інструменти звичайної мови (букви, слова, словосполучення, речення). Створити певну можна лише з використанням якогось алгоритму на основі вибраної мови програмування, але після постановки спільного завдання.

Іншими словами, при моделюванні поведінки об'єкта або процесу суть того, що відбувається, потрібно описати суто математичними символами, застосувавши математичний алгоритм.

Результатом формалізації є отримання аналізу дійсної передбачуваної події, яка настане після того, як досліджувана технологія буде застосована на практиці або певний природний процес увійде до стадії реального прояву.

Далі слідує концептуалізація поставленого завдання. Тут є два варіанти: у першому випадку це визначення підходу у вигляді використання атрибутів та ознак; другий варіант має на увазі застосування когнітивного аналізу, не кажучи вже про постановку завдання, збору початково використовуваних даних, умов і т.д.

Після та початкових умов вивчаються існуючі взаємозв'язки між об'єктами та процесами, а також так звані семантичні відносини, що мають на увазі використання методики локального уявлення.

Далі слідує обробка початкових даних на основі обраного алгоритму, після чого видається результат із зазначенням відсотка похибки. Як правило, вона не перевищує 5%, а здебільшого результат ймовірності сягає 99%. Будь-яка людина чи машина все одно залишають «запас міцності», адже абсолютно все врахувати неможливо.

Навіщо це все потрібно?

Якщо розібратися, такі принципи дозволяють проводити аналіз поведінки об'єктів та процесів. Іншими словами, можна передбачити, як розвиватиметься той чи інший процес.

Тепер зрозуміло, що таке формалізація. Давайте розглянемо найпростіший приклад.

Застосування формалізації на практиці, найпростіші приклади

Припустимо, якийсь фахівець розробив нову конструкцію літака. З урахуванням дорожнечі проекту будувати модель оригінального розміру без попереднього прогнозу її поведінки у повітрі є завданням недоцільним. Більше того, проведення випробувань у тій же аеродинамічній трубі літака розміром із Boeing є абсолютно нереальним завданням.

Формалізація дозволяє при заздалегідь заданих параметрах майбутнього літального апарату (опору повітря, бічного вітру, висоти і властивостей самої аеродинамічної труби та інших параметрів) змоделювати політ без будівництва моделі літака.

Ще одним прикладом можна назвати тестування нових машин, яке проводиться автомобільними концернами. Основний метод формалізації в даному випадку полягає в тому, що спочатку всі вони проходять віртуальний тест, а після отримання позитивних результатів дослідні зразки запускаються у виробництво для тестування реальних умов.

Основні результати

Результат математичного моделювання багато в чому (якщо не на всі сто відсотків, то з ймовірністю до 95%) може стати вагомим аргументом на користь випуску сучасної техніки, що допоможе передбачити погоду, навіть спрогнозувати суспільну поведінку як реакцію на події у світі.

Так Так! у світі також підпорядковується власним законам. Достатньо впливати на нього в потрібному напрямку. Сьогодні вже створено чимало програм, які дають змогу спрогнозувати реакцію суспільства на ту чи іншу подію. І це не всі приклади формалізації. Якщо копнути глибше, ми з цим стикаємося щодня.

Одним із найяскравіших прикладів формалізації можна назвати і виявлення при зіткненні елементарних частинок у Великому Адронному колайдері. Адже раніше вважалося, що існування цієї частки - чистої води теорія, причому абсолютно не доведена реальними дослідами.

Висновок

Як бачимо, у понятті формалізації, незважаючи на наукову складність суті процесу, легко розібратись на прикладах. Вона найчастіше зводиться до використання деяких логічних ланцюжків, що визначають кінцевий результат.

Основні визначення :

Модель – деяка спрощена подоба реального об'єкта, що відображає суттєві особливості (властивості) реального об'єкта, що вивчається, явища або процесу

Моделювання – метод пізнання, що полягає у створенні та дослідженні моделей. Тобто. дослідження об'єктів шляхом побудови та вивчення моделей

Формалізація – процес побудови інформаційних моделей за допомогою формальних мов

Об'єкт- Деяка частина навколишнього світу, що розглядається людиною як єдине ціле. Кожен об'єкт має ім'я та має параметри

Параметр– ознака або величина, що характеризує будь-яку властивість об'єкта та приймається різні значення

Середа- Умова існування об'єкта

Операція- Дія, що змінює властивість об'єкта

Система– сукупність взаємозалежних об'єктів, яка сприймається як єдине ціле

Структура– склад системи, властивості її елементів, їх відносини та зв'язки між собою

Етапи моделювання:

Постановка задачі: опис задачі, мета моделювання, формалізація задачі

Розробка моделі: інформаційна модель, комп'ютерна модель

3. Комп'ютерний експеримент – план експерименту, проведення дослідження

Аналіз результатів моделювання

Моделі та навколишній світ Людина у своїй діяльності постійно створює та використовує моделі навколишнього світу. 1. Моделі дозволяють представити у наочній формі об'єкти та процеси, недоступні для безпосереднього сприйняття: Фізика: моделі двигунів; Географія:глобус - модель землі (реальний розмір дуже великий); Хімія– моделі кристалічні грати, молекул (реальні розміри дуже малі); Біологія– за муляжем людини вивчаємо внутрішню будову 2. при проектуванні механізмів та пристроїв, будівель, електричних ланцюгів використовують моделі – креслення та макети. Математика– вивчення об'ємних постатей 3. Теоретичні моделі (у розвиток науки) – теорії законів, гіпотез тощо. Іноді створення таких моделей докорінно змінює уявлення людини про навколишній світ: Коперник-геліоцентрична система світу, модель атома Резерфорда-Бора, геном людини) 4. Художня творчість - перенесення реальної дійсності на полотно, скульптура, театр, байка - відносини між тваринами - відносини між людьми Один і той самий об'єкт може мати безліч моделей: об'єкт"ЛЮДИНА" його моделі:1) хімія - БІОХІМІЧНИЙ СКЛАД 2) анатомія - СКЕЛЕТ, БУДОВА ВНУТРІШНІХ ОРГАНІВ 3) фізика - МАТЕРІАЛЬНА ТОЧКА

Класифікація моделей

Ознаки класифікацій моделей: 1) по галузі використання;

2) за фактором часу;

3) з галузі знань;

4) за формою подання

1) Класифікація моделей у сфері використання:

Навчальні моделі – використовуються під час навчання;

Досвідчені – це зменшені або збільшені копії об'єкта, що проектується. Використовують для дослідження та прогнозування його майбутніх характеристик

Науково - технічні - створюються для дослідження процесів та явищ

Ігрові – репетиція поведінки об'єкта у різних умовах

Імітаційні – відображення реальності тією чи іншою мірою (це метод проб та помилок)

2) Класифікація моделей за фактором часу:

Статичні– моделі, що описують стан системи у певний момент часу (одноразовий зріз інформації по даному об'єкту). Приклади моделей: класифікація тварин…, будова молекул, список посаджених дерев, звіт про обстеження стану зубів у школі тощо.

Динамічні– моделі, що описують процеси зміни та розвитку системи (зміни об'єкта в часі). Приклади: опис руху тіл, розвитку організмів, процес хімічних реакцій

3) Класифікація моделей з галузі знань- це класифікація з галузі діяльності людини: Математичні, біологічні, хімічні, соціальні, економічні, історичні тощо

4) Класифікація моделей за формою уявлення:

Матеріальні- Це предметні (фізичні) моделі. Вони мають реальне втілення. Відбивають зовнішню властивість і внутрішній пристрійвихідних об'єктів, суть процесів та явищ об'єкта-оригіналу. Це експериментальний метод пізнання довкілля. Приклади: дитячі іграшки, скелет людини, опудало, макет сонячної системи, шкільні посібники, фізичні та хімічні досліди.

Абстрактні (нематеріальні)– немає реального втілення. Їхню основу становить інформація. це теоретичний метод пізнання довкілля. За ознакою реалізації вони бувають: уявні та вербальні; інформаційні

Думковімоделі формуються в уяві людини в результаті роздумів, умов, іноді у вигляді деякого образу. Ця модель супроводжує свідому діяльність людини.

Вербальні- Уявні моделі виражені в розмовній формі. Використовується для передачі думок

Інформаційні моделі- Цілеспрямовано відібрана інформація про об'єкт, яка відображає найбільш суттєві для дослідника властивостей цього об'єкта.

Типи інформаційних моделей:

Табличні - Об'єкти та їх властивості представлені у вигляді списку, а їх значення розміщуються в комірках прямокутної форми. Перелік однотипних об'єктів розміщено в першому стовпці (або рядку), а значення їх властивостей розміщуються у наступних стовпцях (або рядках)

Ієрархічні - Об'єкти розподілені за рівнями. Кожен елемент високого рівняскладається з елементів нижнього рівня, а елемент нижнього рівня може входити до складу лише одного елемента вищого рівня

Мережеві – застосовують для відображення систем, у яких зв'язки між елементами мають складну структуру

За ступенем формалізаціїінформаційні моделі бувають образно-знакові та знакові. Наприклад:

Образно-знакові моделі:

Геометричні (малюнок, піктограма, креслення, карта, план, об'ємне зображення)

Структурні (таблиця, граф, схема, діаграма)

Словесні (опис природними мовами)

Алгоритмічні (нумерований список, покрокове перерахування, блок-схема)

Знакові моделі:

Математичні – представлені матем.формулами, що відображають зв'язок параметрів

Спеціальні – представлені на спец. мовами (ноти, хім.формули)

Алгоритмічні – програми

Ознаки класифікацій моделей: Класифікація моделей у сфері використання

Моделі процесів управління

Інформаційні моделі процесів управління – це моделі, що описують інформаційні процесиуправління у складних процесах

Розімкнена система управління - не враховує стан керованого об'єкта прямому каналу

Замкнута система керування - керуючий об'єкт отримує інформацію каналом зворотнього зв'язкупро реальний стан справ, а по прямому каналу відбувається управління

Цілі:

дати учням загальне уявлення про формалізації об'єкта;

сформувати поняття формалізації;

розвинути дослідницьку компетентність учнів під час формалізації моделі, логічне мислення, розширити кругозір;

розвинути пізнавальний інтерес, виховати інформаційну культуру.

Програмно-дидактичне забезпечення

ЕОМ типу IBM , операційна система Windows, ППП MS Office XP і вище,

Презентація Формалізація . pps .

Теоретичний матеріал

Формалізація як найважливіший етап моделювання

Слайд №1

У своїй діяльності – художньої, наукової, практичної – людина дуже часто створює певний образ того об'єкта (процесу або явища), з яким йому доводиться чи доведеться мати справу, – модель цього об'єкта. Створення цього образу завжди має на меті. Модель важлива не сама по собі, а як інструмент, що полегшує пізнання чи наочне уявлення.

У процесі пізнання навколишнього світу та спілкування ми стикаємося з формалізацією майже на кожному кроці: формулюємо думки, оформляємо звіти, заповнюємо різноманітні формуляри та форми, перетворюємо формули. При вивченні нового об'єкта спочатку зазвичай будується його описова інформаційна модель природною мовою, потім вона формалізується, тобто виражається з використанням формальних мов (математики, логіки та ін.).

Таким чином, перш ніж побудувати модель об'єкта (яви, процесу), необхідно виділити складові його елементи та зв'язки між ними (провести системний аналіз) та «перекласти» (відобразити) отриману структуру в якусь заздалегідь визначену форму - формалізуватиінформацію.

Слайд №2

Формалізація - це процес виділення та переведення внутрішньої структури предмета, явища або процесу у певну інформаційну структуру- Форму. Моделювання будь-якої системи неможливе без попередньої формалізації. По суті формалізація - це перший і дуже важливий етап процесу моделювання.

Формалізація - Це заміна реального об'єкта або процесу його формальним описом, тобто його інформаційною моделлю.

Слайд №3

Побудувавши інформаційну модель, людина використовує її замість об'єкта-оригіналу для вивчення властивостей цього об'єкта, прогнозування його поведінки та ін. Перш ніж будувати якусь складну споруду, наприклад міст, конструктори роблять його креслення, проводять розрахунки міцності, допустимих навантажень. Таким чином, замість реального мосту вони мають справу з його модельним описом у вигляді креслень, математичних формул. Якщо конструктори побажають відтворити міст у зменшеному розмірі, то це вже буде натурна модель - макет мосту.

Слайд №4

Природні мови використовуються для створення описових інформаційних моделейВ історії науки відомі численні описові інформаційні моделі; наприклад, геліоцентрична модель світу, яку запропонував Коперник, формулювалася таким чином:

Земля обертається навколо своєї осі та навколо Сонця;

орбіти всіх планет проходять навколо Сонця.

Слайд №5

За допомогою формальних мов будуються формальні інформаційні моделі(математичні, логічні та ін.). Однією з найбільш широко використовуваних формальних мов є математика. Моделі, побудовані з використанням математичних понять та формул, називаються математичні моделі.Мова математики є сукупністю формальних мов.

Слайди №6-8

Мова алгебри (алгебри висловлювань) дозволяє формалізувати функціональні залежності між величинами. Так, Ньютон формалізував геліоцентричну систему світу, відкривши закони механіки та закон всесвітнього тяжіння і записавши їх у вигляді функціональних залежностей алгебри. У шкільному курсі фізики розглядається багато різноманітних функціональних залежностей, виражених мовою алгебри, які є математичні моделі досліджуваних явищ чи процесів.

Мова алгебри логіки дозволяє будувати формальні логічні моделіЗа допомогою алгебри висловлювань можна формалізувати (записати у вигляді логічних виразів) прості і складні висловлювання, виражені природною мовою. Побудова логічних моделей дозволяє вирішувати логічні завдання, будувати логічні моделі пристроїв комп'ютера (суматора, тригера) тощо.

В енциклопедичному словнику наведено таке трактування цього поняття: « Формалізація- це уявлення та вивчення будь-якої змістовної галузі знань (наукової теорії, міркування, процедур пошуку тощо) у вигляді формальної системи чи обчислення.

Слайд №9

У контексті моделювання під формалізацієюбудемо розуміти процес перекладу опису задачі в загальному вигляді(загального формулювання завдання) на мову формального уявлення, щоб створити комп'ютерну модель і досліджувати її. З точки зору обробки інформації слід визначити вихідні дані (що необхідно обробляти) та описати правила обробки (як обробляти).

Слайд №10

Формалізація- один із головних інструментів математики. Т.к. математика оперує реально неіснуючими сутностями, абстрактними поняттями, описує закони, теореми, правила, гіпотези та інше, то без угод про подання цього тут неможливо обійтися.

ФДКОУ ЗОШ №8

Клас: 9

Предмет:інформатика

Тема заходу:« Формалізація опису реальних об'єктів та процесів.Види інформаційних моделей. Табличні моделі».

Форма заходу:урок.

Методичне забезпечення уроку:на основі інформаційно-комунікативних, особистісно-орієнтованих, технології навчання, що розвиваються, створюються умови для формування пізнавальних, регулятивних, комунікативних та особистісних УУД з метою формування у учнів понять формалізація, інформаційна модель, навчити будувати табличну інформаційну модель за допомогою електронних таблиць та здійснювати візуалізацію . Розвивати дослідницьку компетентність учнів під час формалізації моделі через структурування навчального матеріалу за допомогою електронних таблиць.

Для слабких учнів:Пробудити інтерес до процесу моделювання шляхом використання посильних завдань, навчальних програмних засобів, що дозволяють учневі працювати відповідно до його індивідуальних здібностей.

Для середніх учнів:Розвинути стійкий інтерес до предмета через побудову табличних моделей.

Для сильних учнів:Розвинути стійкий інтерес до процесу моделювання через рішення різних завдань в Excel.

Сприяти збагаченню внутрішнього світу учнів, підвищенню інтересу до вивчення предмета, виховання культури поведінки та комп'ютерної грамотності.

Тип уроку:Урок формування початкових предметних навичок, оволодіння предметними вміннями.

Засоби навчання:мультимедійний проектор презентації в Power Point.

Прийоми для формування загальнонавчальних умінь та навичок:фронтальна бесіда, самостійна індивідуальна робота, самоконтроль, групова рефлексія.

Хід уроку

Етапи уроку. Цілі

Діяльність вчителя

Діяльність учня

Заплановані результати

I. Орг. момент.

Мета: Формування навички наукової організації праці

1. Вчитель перевіряє готовність класу до уроку.
2. Спільно з учнями формулює мету уроку.
3. Налаштовує клас на продуктивну діяльність

1.Готуються до роботи: організують робоче місце.
2. Спільно з учителем формулюють мету уроку, виходячи з формулювання поставленої теми.

Регулятивні УУД (універсальні навчальні дії) на основі вміння організувати робоче місце

Комунікативні УУД на основі ініціативної співпраці у пошуку інформації, вміння висловлювати свої думки

ІІ. Актуалізація колишніх знань:

Ціль:

Мотивація учнів майбутню діяльність.

Фронтальне обговорення матеріалу, вивченого минулого уроці.

Минулого уроку ми познайомилися з поняттям модель, моделювання, формалізація.

Що таке модель? ( Слайд 1 )

Поставте у відповідність оригінал та модель.

Який зв'язок існує між кількістю моделей та кількістю оригіналів?

Навіщо потрібно вивчати та розглядати багато моделей? Від чого залежить вибір моделі?

Відповідають питання, відтворюючи вивчений матеріал минулого уроку, встановлюють причинно-наслідкові зв'язок між об'єктами.

Модель– це об'єкт, який має деякі властивості іншого об'єкта (оригіналу) і використовується замість нього.

(Слайд 2 )

(Слайд 3 )

Пізнавальні УУД на основі вміння отримувати необхідну інформаціюз прослуханої та побаченої інформації, вміння визначати основне та другорядне, встановлювати причинно-наслідкові зв'язки

Ціль: 1) первинна перевірка засвоєння пройденого матеріалу, необхідного та достатнього для засвоєння нового

Організовує індивідуальну самостійну роботу у тестовій формі. Запитання демонструються на інтерактивній дошці.

Слайд 4-8

Учні відповідають питання тесту. Перевіряють правильність виконання роботи

Пізнавальні УУД на основі пошуку та відбору необхідної інформації та способів вирішення завдань. Самооцінка та самоаналіз власних навчальних досягнень.

Комунікативні УУД з урахуванням контролю одне одного.

ІІІ. Первинне сприйняття та засвоєння теоретичного матеріалу

2) Надати учням інформацію на тему «Таблічні моделі»

Подає новий матеріал у вигляді опорних схем, ілюстративного матеріалу.

Слайд 9-11

Пізнавальні УУД на основі вміння отримувати необхідну інформацію із прослуханого матеріалу. Комунікативні УУД на основі ініціативного співробітництва вдосконалюють володіння діалогічною формою мовлення

I V. Застосування теоретичних положень

Мета: первинне застосування технології розв'язання задач на складання табличних моделей

Організовує закріплення навчального матеріалу, демонструє презентацію з технологією вирішення завдань на структурування тексту, представлення інформації в табличній формі. Ставить проблему про результати розв'язання задачі.

Інструктує про правила ТБ під час роботи за комп'ютером

Організовує діяльність учнів щодо виконання самостійної роботиза комп'ютером зі складанням таблиці в середовищі табличного процесора Excel.

Проводить гімнастику для очей

Сприймають отриману інформацію, працюють за зразком, запропонованим вчителем, ставлять питання, усвідомлюють основні етапи технології вирішення завдань за комп'ютером під час створення та реалізації математичної моделі.

Слайд 12-14

Правильне відтворення зразків виконання завдань, безпомилкове застосування алгоритмів та правил при вирішенні навчальних завдань

Регулятивні УУД через засвоєння стандартних технологій рішення, пізнавальні УУД на основі розуміння сутності вирішення завдань за комп'ютером у середовищі табличного процесора Excel, комунікативні – спілкування з учителем на основі вміння ставити «розумні питання»

V. Закріплення знань та способів діяльності

Мета: самооцінка та самоаналіз результатів діяльності

Проводить перевірку результатів з/р, виявляє рівень знань учнів на тему. Організує корекцію на основі індивідуальної роботи з учнями за технологічними картками

Здійснюють аналіз та самоаналіз результатів з/р, співвідносять результат своїх досягнень із зразком, виконують завдання за індивідуальними картками

Пізнавальні УУД – формування міцних знань та умінь структурувати текст, складати табличну модель, діаграму. Особистісні УУД на основі самооцінки та самоаналізу власних навчальних досягнень

VI. Підведення підсумків, домашнє завдання

Мета: підбиття підсумків та самооцінка отриманого результату

Консультує учнів щодо вирішення домашнього завдання ( Слайд 15 )

Проводить проміжну рефлексію.

Записують домашнє завдання, коментують, фіксують поради.

Формулюють своє ставлення до уроку, використовуючи запропоновані висловлювання.

Регулятивні УУД – на основі самоаналізу виявити прогалини у знаннях та планування діяльності з усунення цих прогалин

Література: http://kpolyakov.narod.ru/

Починаючи з найдавніших часів, становлення людської цивілізації нерозривно пов'язане з моделюванням, тобто з побудовою, вивченням та використанням моделей різних об'єктів, процесів та явищ. Наприклад, у розмові ми заміщаємо реальні об'єкти їх іменами. І від імені нічого не потрібно, крім того, щоб однозначно позначити необхідний об'єкт.

У своїй діяльності – у практичній сфері, художній, науковій – людина завжди створює якийсь зліпок, замінник того об'єкта, процесу чи явища з яким йому доводиться мати справу:

це може бути натурна копія – картина чи скульптура;

це може бути модель літака (наприклад вивчення його аеродинамічних характеристик);

це може бути макет будь-якого виробу, яким надалі виготовлятиметься оригінал;

математична формула, що описує процес (наприклад, закону тяжіння).

Таким чином ми з дитинства стикаємося з поняттям "модель". Модель дає нам образ реального об'єкта чи явища, тобто модель є уявленням об'єкта у певній формі, відмінну від форми його реального існування. Модель – це сильне знаряддя пізнання.

До створення моделей вдаються, коли об'єкт, що досліджується, або дуже великий (модель сонячної системи), або дуже малий (модель атома), коли процес пробігає дуже швидко (модель двигуна внутрішнього згоряння) або дуже повільно (геологічні моделі), дослідження об'єкта може призвести до його руйнування (модель літака) чи створення моделі дуже дорого (архітектурний макет міста) тощо.

Кожен об'єкт має велику кількість різних властивостей. У процесі побудови моделі виділяються головні, найбільш суттєві властивості, ті які цікавлять дослідника. У цьому головна особливість та головне призначення моделей.

Таким чином, під моделлю ми розумітимемо деякий об'єкт, який заміщає реальний досліджуваний об'єкт із збереженням найбільш суттєвих його властивостей.

Не буває просто моделі, «модель» - це термін, що вимагає уточнюючого слова чи словосполучення, наприклад модель атома, модель Всесвіту. В якомусь сенсі моделлю можна вважати картину художника або театральну виставу (це моделі, що відображає ту чи іншу сторону духовного світу людини).

Основні цілі моделювання:

1.зрозуміти як влаштований конкретний об'єкт , Яка його структура, основні властивості, закони розвитку та взаємодії з навколишнім світом (РОЗУМІННЯ).

2. навчитися керувати об'єктом (процесом) та визначити найкращі способи управління при заданих цілях та критеріях (УПРАВЛІННЯ).

3. прогнозувати прямі та непрямі наслідки реалізації заданих способів та форм впливу на об'єкт (ПРОГНОЗУВАННЯ).

Ще раз відзначимо, будь-яка модель перестав бути копією об'єкта, а відбиває лише найважливіші, суттєві для об'єкта риси й властивості, нехтуючи іншими характеристиками об'єкта, які несуттєві у межах поставленого завдання.

Розрізняють моделі:

1. матеріальні (натурні) – ґрунтуються на чомусь об'єктивному, що існує незалежно від людської свідомості (на якихось тілах чи процесах). Їх ділять на фізичні (наприклад авіамоделі) і аналогові, засновані на процесах, аналогічних у якомусь відношенні досліджуваному (наприклад, процеси в електричних ланцюгахвиявляються аналогічними до багатьох механічних, хімічних та інших процесів і можуть бути використані для їх моделювання). Кордон між фізичними та аналоговими умовна.

2. ідеальні -Нерозривним чином пов'язані з людським мисленням, уявою, сприйняттям. Можна виділити інтуїтивні моделі – театр, література, живопис тощо. Єдиний підхід до класифікації ідеальних моделейні. Можна так:

вербальні (текстові) моделі – використовують послідовності речень на діалектах природної мови для опису тієї чи іншої області дійсності. Наприклад, міліцейський протокол.

математичні моделі - Широкий клас моделей, що використовують математичні методи.

інформаційні моделі – клас моделей, що описують інформаційні процеси (виникнення, передачу, перетворення та використання інформації) у системах різноманітної природи.

Поділ знову ж таки умовно – інформаційні можуть бути підкласом математичних. Інформатика має безпосереднє відношення до інформаційних та математичним моделям, оскільки вони – основа застосування комп'ютера під час вирішення завдань різної природи (ядерна зима).

Що ж до комп'ютерного моделювання – комп'ютер не «мислить» - він може реалізовувати програми, складені людиною. Тому, щоб використовувати комп'ютер у своїх цілях людині необхідно:

чітко поставити проблему;

розробити модель вихідних даних;

визначити модель подання результатів;

розробити алгоритм розв'язання задачі;

написати програму;

ввести програму та вихідні дані в пам'ять;

налагодити програму, запустити виконання і вивести на принтер чи екран результати.