KAKŠEN JE ZNANSTVENI MODEL? (PRIMER) - ZNANOST - 2025

Znanstveni model je abstraktna predstavitev pojavov in procesov, da jih pojasni. Znanstveni model je vizualni prikaz sončnega sistema, v katerem je cenjen odnos med planeti, Soncem in premiki.

Z vnosom podatkov v model omogoča proučevanje končnega rezultata. Za izdelavo modela je treba postaviti določene hipoteze, tako da je predstavitev rezultata, ki ga želimo pridobiti, čim bolj natančna in enostavna, tako da je z njo enostavno manipulirati.

Primer znanstvenega modela

Obstaja več vrst metod, tehnik in teorij za oblikovanje znanstvenih modelov. V praksi ima vsaka veja znanosti svojo metodo izdelave znanstvenih modelov, čeprav lahko za preverjanje svoje razlage vključite modele iz drugih vej.

Načela modeliranja omogočajo ustvarjanje modelov glede na vejo znanosti, ki jo poskušajo razložiti. Način gradnje analiznih modelov se preučuje v filozofiji znanosti, teoriji splošnih sistemov in znanstveni vizualizaciji.

V skoraj vseh razlagah pojavov je mogoče uporabiti takšen ali drugačen model, vendar je treba uporabiti model, ki se bo uporabljal, tako da je rezultat čim bolj natančen. Morda vas bodo zanimali 6 korakov znanstvene metode in kaj vsebujejo.

Splošni deli znanstvenega modela

Pravila zastopanja

Za izdelavo modela je potreben niz podatkov in njihova organizacija. Iz nabora vhodnih podatkov bo model zagotovil niz izhodnih podatkov z rezultatom postavljenih hipotez

Notranja struktura

Notranja struktura vsakega modela bo odvisna od vrste modela, ki ga predlagamo. Običajno določa ujemanje med vhodom in izhodom.

Modeli so lahko deterministični, kadar vsak vhod ustreza istemu izhodu, ali tudi nedeterministični, kadar različni izhodi ustrezajo istemu vhodu.

Vrste modelov

Modele odlikuje oblika predstavitve njihove notranje strukture. In od tam lahko določimo klasifikacijo.

Fizični modeli

Znotraj fizičnih modelov lahko ločimo med teoretičnimi in praktičnimi modeli. Najpogosteje uporabljeni praktični tipi modelov so makete in prototipi.

So reprezentacija ali kopija predmeta ali pojava, ki ga je treba proučevati, kar omogoča proučevanje njihovega vedenja v različnih situacijah.

Ni nujno, da se ta prikaz pojava izvaja v istem merilu, ampak so zasnovani tako, da se lahko dobljeni podatki ekstrapolirajo na prvotni pojav glede na njegovo velikost.

V primeru teoretičnih fizikalnih modelov veljajo za modele, ko notranja dinamika ni znana.

S pomočjo teh modelov se poskuša reproducirati proučeni pojav, vendar ne vedo, kako ga reproducirati, so vključene hipoteze in spremenljivke, da bi poskušali razložiti, zakaj dobimo ta rezultat. Uporablja se v vseh različicah fizike, razen v teoretični fiziki.

Matematični modeli

Znotraj matematičnih modelov si prizadevamo prikazati pojave skozi matematično formulacijo. Ta izraz se uporablja tudi za označevanje geometrijskih modelov v oblikovanju. Lahko jih razdelimo na druge modele.

Deterministični model je tisti, v katerem se domneva, da so podatki znani in da so uporabljene matematične formule natančne za določitev rezultata kadar koli v mejah, ki jih je mogoče opaziti.

Stohastični ali verjetnostni modeli so tisti, pri katerih rezultat ni natančen, temveč je verjetnost. In pri čemer obstaja negotovost glede tega, ali je pristop modela pravilen.

Numerični modeli so na drugi strani tisti, ki s pomočjo številskih nizov predstavljajo začetne pogoje modela. Ti modeli omogočajo simulacije modela s spremembo začetnih podatkov, da se ve, kako bi se model obnašal, če bi imel druge podatke.

Na splošno lahko matematične modele razvrstimo tudi glede na vrsto vhodov, s katerimi delamo. Lahko so hevristični modeli, kjer se iščejo razlage vzroka pojava, ki ga opažamo.

Lahko pa so to empirični modeli, kjer rezultate modela preverjamo skozi izhode, dobljene iz opazovanja.

In končno jih lahko razvrstimo tudi glede na cilj, ki ga želijo doseči. Lahko so simulacijski modeli, pri katerih poskuša napovedati rezultate pojava, ki ga opazimo.

Lahko so modeli za optimizacijo, pri njih se upošteva delovanje modela in poskuša najti točko, ki jo je mogoče izboljšati za optimizacijo rezultata pojava.

Končno so lahko kontrolni modeli, kjer poskušajo spremenljivke nadzorovati dobljeni rezultat in ga po potrebi spremeniti.

Grafični modeli

Skozi grafične vire se izvede predstavitev podatkov. Ti modeli so običajno linije ali vektorji. Ti modeli olajšajo videnje pojava, predstavljenega s tabelami in grafi.

Analogni model

Je materialna predstavitev predmeta ali procesa. Uporablja se za potrditev nekaterih hipotez, ki jih sicer ni mogoče preizkusiti. Ta model je uspešen, kadar je mogoče izzvati isti pojav, kot ga opazimo, v njegovem analogu

Konceptualni modeli

Gre za zemljevide abstraktnih pojmov, ki predstavljajo pojave, ki jih je treba preučevati, vključno s predpostavkami, ki nam omogočajo, da pogledamo rezultat modela in ga prilagodimo.

Imajo visoko stopnjo abstrakcije, da pojasnijo model. Sami po sebi so znanstveni modeli, kjer konceptualni prikaz procesov uspe razložiti pojav, ki ga je treba opazovati.

Zastopanje modelov

Konceptualni tip

Faktorji modela se merijo z organizacijo kvalitativnih opisov spremenljivk, ki jih je treba proučiti v modelu.

Matematični tip

Z matematično formulacijo se vzpostavijo modeli reprezentacije. Ni nujno, da so to številke, ampak matematični prikaz je lahko algebrski ali matematični graf

Fizični tip

Ko se vzpostavijo prototipi ali modeli, ki poskušajo reproducirati pojav, ki ga je treba preučiti. Na splošno se uporabljajo za zmanjšanje obsega, potrebnega za reprodukcijo pojava, ki se preučuje.

Reference

1. BOX, George EP. Robustnost v strategiji oblikovanja znanstvenih modelov, Robustness in statistics, 1979, vol. 1 str. 201-236.
2. BOX, George EP; HUNTER, William Gordon; HUNTER, J. Stuart Statistika za eksperimentatorje: uvod v oblikovanje, analizo podatkov in oblikovanje modelov. New York: Wiley, 1978.
3. VALDÉS-PÉREZ, Raúl E .; ZYTKOW, Jan M .; SIMON, Herbert A. Znanstveno oblikovanje modelov kot iskanje v matričnih prostorih. EnAAAI. 1993. str. 472-478.
4. HECKMAN, James J. 1. Znanstveni model vzročnosti. Sociološka metodologija, 2005, vol. 35, št 1, str. 1-97.
5. KRAJCIK, Jožef; MERRITT, Joi. Vključevanje študentov v znanstvene prakse: Kako izgledajo konstruiranje in revidiranje modelov v naravoslovni učilnici Science Science, 2012, vol. 79, št 3, str. 38.
6. ADÚRIZ-BRAVO, Agustín; LEVO-AIMERIČ, Mercè. Vzorec znanstvenega modela za poučevanje naravoslovnih ved: Elektronski časopis za raziskovanje naravoslovnega izobraževanja, 2009, št ESP, str. 40–49.
7. GALAGOVSKY, Lydia R .; ADÚRIZ-BRAVO, Agustín. Modeli in analogije v pouku naravoslovnih ved. Koncept analognega didaktičnega modela Znanstveni pouk, 2001, vol. 19, št 2, str. 231-242.