Tính chất của mơ hình

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) thiết kế một số mô hình bằng phần mềm matlab để giảng dạy chương sóng ánh sáng – vật lý đại cương dành cho hệ cao đẳng (Trang 28 - 32)

1.5. Phương pháp mơ hình

1.5.2. Tính chất của mơ hình

Với tư cách là một hệ thống phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu, một mơ hình có những tính chất cơ bản sau đây:

* Tính tương tự với “vật gốc”: Một hệ thống chỉ có thể được coi là mơ hình của vật gốc khi có thể chuyển được những kết quả nghiên cứu trên mơ

hình sang vật gốc. Nghĩa là nó có sự tương tự giữa mơ hình và vật gốc. Sự tương tự đó có thể là đồng cấu hoặc đẳng cấu.

Sự tương tự có thể thuộc loại cấu trúc, khi đó sự tương tự chủ yếu ở mối quan hệ giữa các phần tử của hai hệ thống. Ví dụ mơ hình ảnh của một vật trên võng mạc: quan hệ giữa phần này và phần kia của ảnh phản ánh đúng quan hệ giữa hai phần tương ứng của vật. Cũng có thể là sự tương tự về chức năng, nghĩa là các phân tử tương ứng của hai hệ thống có chức năng giống nhau nhưng cấu trúc có thể khác nhau. Ví dụ mơ hình ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ và gương cầu lõm dưới những điều kiện giống nhau là giống nhau và lại biết: có thể sử dụng một thấu kính hội tụ làm vật kính trong chế tạo kính thiên văn. Từ đó, cũng có thể sử dụng gương cầu lõm làm vật kính trong mơ hình kính thiên văn. Sự tương tự cũng có thể giống nhau hay na ná giống nhau ở kết quả các quá trình trong hai hệ thống. Thuộc loại cuối cùng thường thấy khi so sánh một hệ thống vật chất thực và sự diễn tả tốn học của nó. Các phần tử thuộc hai hệ thống này khơng có điểm nào giống nhau nhưng kết quả thu được trong q trình biến đổi tốn học lại phù hợp với kết quả thu được bằng thực nghiêm. Ví dụ mơ hình tốn học diễn tả dao động điều hoà: sự tương tự giữa quy luật biến đổi của điện tích q trong mạch cũng giống như quy luật biến đổi của ly độ x trong dao động của con lắc lị xo.

Trong dạy học vật lý, tính chất tương tự với vật gốc của mơ hình có ý nghĩa quan trọng: sử dụng tính chất này khi xây dựng mơ hình, học sinh được rèn luyện một loạt các thao tác tư duy, được phát triển niềm tin vào mối liên hệ có tính khái qt, có tính quy luật của các sự vật, hiện tượng tự nhiên đa dạng, phong phú. Sử dụng tính chất này cịn góp phần nâng cao hiệu quả giờ học, thể hiện trước hết ở tính sâu sắc, tính hệ thống của các kiến thức vì nó tạo điều kiện cho học sinh liên hệ cái chưa biết với cái đã biết, phát hiện những mối liên hệ giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác nhau của vật lý cũng như những dấu hiệu giống nhau và khác nhau của chúng.

* Tính đơn giản: Như ta đã biết, thực tế khách quan vô cùng đa dạng và

phong phú. Mỗi mơ hình chỉ phản ánh được một mặt nào đó của thực tế. Nhiều khi một hệ thống thực thể khách quan phải dùng đến nhiều mơ hình để phản ánh. Trong khi xây dựng mơ hình ta phải thực hiện các thao tác trừu tượng hóa, khái quát hóa những thao tác ấy bao giờ cũng dẫn đến một sự đơn giản hóa vì rằng ta đã tước bỏ những chi tiết thứ yếu, chỉ còn lại những thuộc tính và những mối liên hệ bản chất. Như vậy tính đơn giản của mơ hình là một tất yếu khách quan.

Mặt khác cũng nhờ tính đơn giản này của mơ hình mà nhà nghiên cứu có thể nắm chắc những vấn đề cơ bản nhất của thực tế khách quan, khái quát hóa chúng mà rút ra những quy luật. Nếu khơng dùng những mơ hình đơn giản để nghiên cứu mà nghiên cứu ngay những hiện tượng thực tế phức tạp thì nhiều trường hợp quy luật bị lu mờ và nhà nghiên cứu có thể bị nhầm lẫn.

* Tính trực quan: Trước hết tính trực quan của mơ hình thể hiện ở chỗ dễ

dàng nhận biết bằng các giác quan. Ta có thể cảm giác, tri giác trực tiếp trên mơ hình, nhưng nhiều khi khơng làm được việc đó trên các hiện tượng thực tế.

Tính trực quan cũng thể hiện ở chỗ ta đã vật chất hóa những tính chất, những quan hệ khơng thể trực tiếp tri giác được. Thí dụ lực hút, lực đẩy giữa các phân tử được biểu diễn trên mơ hình bằng cách gạch nối đậm hay mảnh, hoặc quy luật chuyển động được biểu diễn bằng đồ thị vận tốc.

Khái niệm trực quan còn được mở rộng trong trường hợp mơ hình khơng trực tiếp diễn tả hiện tượng thực tế mà so sánh với một hiện tượng thực tế khác mà ta có thể tri giác bằng giác quan được. Ví dụ như dùng mơ hình sóng nước để diễn tả sự giao thoa của sóng ánh sáng mặc dù sóng ánh sáng hồn tồn khác sóng nước. Rõ ràng mức độ trực giác gián tiếp loại này còn phụ thuộc vào vốn hiểu biết của chính chủ thể, do chủ thể đã tích lũy được từ trước.

Ý nghĩa của tính trực quan của mơ hình trong dạy học thể hiện ở chỗ, làm cho học sinh dễ hình dung các hiện tượng vật lý khơng thể quan sát trực

tiếp được (Ví dụ sử dụng con lắc lị xo để trực quan hố q trình xảy ra và sự biến đổi của các đại lượng vật lý trong mạch dao dộng điện LC), dễ hiểu hơn các khái niệm trừu tượng (ví dụ khi minh hoạ các khái niệm dòng điện và hiệu điện thế, có thể dùng dùng hình ảnh dịng nước chảy để trực quan hoá các kiến thức trên).

* Tính quy luật riêng: Khi xây dựng mơ hình, người ta dựa vào sự tương

tự của nó với tình huống vật lý mà nó phản ánh. Nhưng bản thân mơ hình có những tính chất riêng của nó được quy định bởi tính chất của các phần tử của nó và mối quan hệ giữa các phần tử ấy. Mối quan hệ ấy tuân theo quy luật riêng, nhiều khi khơng cịn giống những quy luật chi phối mối quan hệ giữa các phần tử trong tình huống vật lý nữa. Chẳng hạn như mơ hình ký hiệu tốn học tuân theo những quy luật toán học. Từ sự vận động của những quy luật riêng này có thể rút ra những kết luận mới có khả năng chuyển tải sang tình huống vật lý (vật gốc). Đương nhiên rằng sự tiên đốn này có tính chất giả thuyết, cần được kiểm tra lại.

Đây là giá trị nhận thức của mơ hình. Nhờ tính chất này mà với mơ hình ta khơng chỉ dừng lại ở sự mơ tả, tìm hiểu các tình huống vật lý mà cịn phát hiện ra những tính chất mới, cung cấp những thơng tin mới.

* Tính lý tưởng: Mơ hình xuất phát từ thực tiễn, phản ánh thực tiễn. Nhưng khi ta mơ hình hóa một vật, một mối quan hệ nào đó ta đã thực hiện một sự trừu tượng hóa, khái quát hóa, phản ánh các thuộc tính của vật thể, hiện tượng khách quan ở mức độ hoàn thiện cao, loại bỏ tất cả những ảnh hưởng nhiễu trong nhận thức. Như vậy mơ hình nào cũng có tính chất lý tưởng ít hay nhiều. Nói cách khác khơng có mơ hình nào giống hệt thực tiễn bởi nếu mơ hình hồn tồn giống thực tế khách quan thì nó khơng cịn tính cách là vật đại diện, thay thế nữa. Một mơ hình vật lý chỉ phản ánh đến một mức độ nhất định một vài mặt của một tình huống vật lý.

Tính chất lý tưởng của mơ hình ngày càng cao thì mơ hình càng khái quát và giúp ta nhận thức được những nét chung nhất của hiện tượng và bao

trùm được một số càng lớn hiện tượng. Nhưng càng khái quát, càng có tính lý tưởng cao thì khi sử dụng mơ hình để nghiên cứu thực tế càng gặp nhiều khó khăn vì ta phải bổ sung vào cấu trúc chung của mơ hình rất nhiều yếu tố cụ thể phù hợp với các tính chất đối tượng nghiên cứu.

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) thiết kế một số mô hình bằng phần mềm matlab để giảng dạy chương sóng ánh sáng – vật lý đại cương dành cho hệ cao đẳng (Trang 28 - 32)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(100 trang)