1.1.2.1. Khái niệm
Mô hình là công cụ đặc biệt để nghiên cứu thực nghiệm, cơ sở là lý thuyết mô phỏng.
Khái niệm về mô hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông thường hàng ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các giờ khoa học tự nhiên học sinh thường gặp mô hình tế bào, mô hình lò cao, mô hình động cơ đốt trong tức là vật có cấu tạo không gian giống như vật thật mà ta cần nghiên cứu. Mô hình phân tử, mô hình nguyên tử lại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết được những tính chất của chúng chứ không quan sát trực tiếp được. Mô hình quá trình dạy học lại không phản ảnh một vật thể nào cả mà phản ảnh một sự kiện trừu tượng, mô hình con người mới lại là mẫu mực mà ta phải vươn tới chứ không phải là phỏng theo một thực thể đang tồn tại.
Trong vật lý học, V.A Stopho đã định nghĩa “Mô hình là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng”. Định nghĩa này chưa nêu bật được tính chủ quan của mô hình. Cùng một đối tượng nghiên cứu chúng ta có thể xây dựng được nhiều mô hình khác nhau tuỳ thuộc vào
Formatted: Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Justified, Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm, Line spacing: Multiple 1,4 li, Tab stops: 1,01 cm, Left
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt mục đích nghiên cứu và khả năng thể hiện của mỗi người. Việc chọn thuộc tính nào
và quan hệ nào của đối tượng là đặc trưng tuỳ thuộc vào người nghiên cứu.
Theo nghĩa chung nhất, mô hình được hiểu là một thể hiện bằng thực thể hay bằng khái niệm một số thuộc tính và quan hệ đặc trưng của một đối tượng nào đó (gọi là nguyên hình) nhằm mục đích nhận thức sau [15]:
- Làm đối tượng quan sát thay cho nguyên hình.
- Làm đối tượng nghiên cứu (thực nghiệm hay suy diễn) về nguyên hình.
1.1.2.2. Phân loại
Mô hình được chia làm hai loại [07]: mô hình thực thể và mô hình khái niệm
Hình 1.2. Phân loại mô hình
Mô hình thực thể là những mô hình vật chất hoặc vật chất hóa được. Ví dụ như mô hình động cơ đốt trong, mô hình dao động... Nói chung, các mô hình này hay được dùng trong quá trình thực nghiệm.
Dựa trên tiêu chuẩn cùng chất, giống về chất, khác về chất giữa nguyên hình và mô hình, mô hình thực thể được chia làm ba loại: mô hình trích mẫu, mô hình đồng dạng và mô hình tương tự.
- Mô hình trích mẫu:
Từ tổng thể cần nghiên cứu (nguyên hình) người ta chọn ra một số phần tử (gọi là tập mẫu hay mô hình trích mẫu), qua phân tích tập mẫu người ta suy ra các kết luận về tổng thể cần nghiên cứu. Lý thuyết xác suất giải quyết hai yêu cầu của
MH thực thể MH khái niệm Mô hình MH hệ thức MH tương tự MH đồng dạng MH trích mẫu MH cấu trúc MH động hình học MH động lực học MH hình học
Formatted: Font: Not Bold
Formatted: Level 5
Formatted: Justified, Indent: Left: 0 cm, First line: 0,95 cm, Tab stops: 0,95 cm, Left
Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt Formatted: Font: 11 pt
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt việc mô hình hóa: tập mẫu phải có dung lượng đủ lớn thỏa mãn độ chính xác và độ
tin cậy cho trước và từ kết quả trên kết quả tập mẫu ta sẽ được các đánh giá hay ước lượng khác nhau về tổng thể. Mô hình trích mẫu cùngchất với nguyên hình. Ví dụ, để đánh giá chất lượng của một lô sản phẩm, người ta rút ra một số mẫu một cách ngẫu nhiên, phân tích rồi rút ra kết luận.
- Mô hình đồng dạng:
Hai thực thể được gọi là đồng dạng khi các đại lượng vật lý cùng tên của chúng tỷ lệ với nhau:
+ Nếu kích thước tương ứng của chúng tỷ lệ nhau, ta có đồng dạng hình học. + Nếu các vận tốc tương ứng của chúng tỷ lệ nhau, ta có đồng dạng động hình học hoạc động lực học. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Mô hình tương tự:
Hai thực thể khác nhau về bản chất vật lý được gọi là tương tự khi trạng thái của chúng được mô tả cùng một hệ phương trình vi phân với cùng một điều kiện đơn trị.
Mô hình tương tự là một thực thể có những thông số vật lý khác tên với nguyên hình (tức là khác chất với nguyên hình) và được xác định theo lý thuyết tương tự.
Mô hình tương tự thường được gọi tên theo chất liệu của mô hình và nguyên hình: mô hình tương tự điện cơ, mô hình tương tự điện nhiệt, tương tự điện thủy lực, tương tự khí thủy lực. Kết quả nhận được từ quá trình dao động của dòng điện trong mạch điện, theo lý thuyết tương tự có thể dễ dàng suy ra trạng thái dao dộng tương ứng.
- Mô hình khái niệm:
Mô hình khái niệm khác mô hình thực thể ở chỗ đây là các mô hình có tính chất hình thức, trừu tượng. Trong các ngành khoa học kỹ thuật, mô hình toán học là điển hình của loại mô hình này. Mô hình toán học dùng ngôn ngữ toán học để
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt mô tả đối tượng. Việc nghiên cứu các mô hình toán học thường dựa trên cơ sở vận
dụng các lý thuyết toán học hiện đại kết hợp công nghệ thông tin. Phân loại mô hình toán học:
- Mô hình hệ thức:
Mô hình hệ thức dùng hệ thức để mô tả trạng thái của đối tượng nghiên cứu.
- Mô hình cấu trúc:
Mô hình cấu trúc dùng cấu trúc toán học để mô tả cấu trúc và trạng thái bên trong của nguyên hình. Một tập hợp nào đó được trang bị một cấu trúc toán học là một tập hợp trên đó đã cho một hoặc nhiều quan hệ, một hoặc nhiều luật hợp thành trong hay ngoài, một hoặc nhiều cấu trúc với những tính chất cơ bản cho trước phát biểu trong những mệnh đề gọi là tiêu đề của cấu trúc. Có ba loại cấu trúc cơ bản:
+ Cấu trúc thứ tự:là cấu trúc trong đó quan hệ trước sau, trên dưới... Ví dụ: dùng một đồ thị có hướng để mô tả tiến trình của một công việc.
+ Cấu trúc đại số: là cấu trúc trong đó có một luật hợp thành (trong hoặc ngoài). PPMP giúp cho việc tối thiểu hóa hàm logic, đưa chúng từ một dạng bất kỳ về dạng tối thiểu, điều này mang một ý nghĩa kinh tế kỹ thuật khi tổng hợp các mạch logic phức tạp.
Trong thực tế ta thường gặp những mô hình là kết hợp của các loại mô hình trên, ví dụ như mô hình lược tả.
Ngoài cách phân loại theo mô hình, theo cơ sở lý thuyết nói trên, còn có thể dựa vào tính chất: tĩnh, động, thực, ảo... hoặc mục đích: cấu trúc, ứng xử, diễn giảng, nghiên cứu, lý thuyết, thực hành... hay ngành khoa học: vật lý, sinh học, kinh tế... để phân biệt các loại mô hình tương ứng khi cần thiết. Tuy nhiên, cần chú ý chọn thuật ngữ thích hợp, tránh nhầm lẫn khi không có văn cảnh, chẳng hạn một thuật ngữ mô hình cấu trúc có thể hiểu là mô hình vật lý thể hiện cấu trúc của một hệ nào đó hoặc một cấu trúc toán học được dùng để mô hình hóa cấu tạo hay quy luật hoạt động của đối tượng được xét. Việc gọi tên PPMP có thể dựa trên mô hình hóa đối tượng.
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt, Position: Vertical: 0,01 cm, Relative to: Paragraph, Height: Exactly 0,53 cm
Formatted: Space Before: 0 pt, After: 0 pt
Qua phân tích trên, có thể thấy rằng mặc dù mô phỏng dựa trên mô hình nhưng khái niệm mô phỏng không đồng nhất với khái niệm mô hình (mô hình - phương tiện nhận thức, mô phỏng - nghiên cứu trên mô hình). Mô hình chỉ có ý nghĩa khoa học khi nó được nghiên cứu để rút ra kết luận về nguyên hình và việc xây dựng mô hình phải trên cơ sở mục đích nghiên cứu.
Do đó có thể xem phương pháp mô phỏng trong dạy học là phương pháp nhận thức thế giới thực thông qua nghiên cứu mô hình của đối tượng mà ta quan tâm.