مزايا انواع النماذج الثلاثة وحدود امكاناتها، يعرف النموذج أنه تمثيل لفكرة أو كائن حي أو حتى عملية أو نظام، ويستخدم لوصف وشرح بعض الظواهر التي لا يمكن تجربتها بشكل مباشر، تمثيلات مبسطة لواقع متخيل تسمح بتطوير التنبؤات واختبارها تجريبياً ، وللنماذج مجموعة متنوعة من الاستخدامات من توفير طريقة لشرح البيانات المعقدة إلى تقديمها كفرضية .
تحديد النماذج العلمية
النماذج ذات أهمية مركزية في العديد من السياقات العلمية ، مثل النماذج التضخمية في علم الكونيات ، ونماذج الدوران العالمية للمناخ العالمي ، ونموذج الحلزون المزدوج للحمض النووي ، والنماذج التطورية في علم الأحياء ، والنماذج القائمة على العوامل في العلوم الاجتماعية ، ونماذج التوازن العامة للأسواق في مجالات تخصصهم.
في العلم ، النموذج هو تمثيل لفكرة أو كائن أو حتى عملية أو نظام يُستخدم لوصف وشرح الظواهر التي لا يمكن تجربتها بشكل مباشر. تمثيلات مبسطة لواقع متخيل تسمح بتطوير التنبؤات واختبارها تجريبياً.
لماذا يستخدم العلماء النماذج؟
للنماذج مجموعة متنوعة من الاستخدامات من توفير طريقة لشرح البيانات المعقدة إلى تقديمها كفرضية. قد يكون هناك أكثر من نموذج اقترحه العلماء لشرح أو التنبؤ بما قد يحدث في ظروف معينة. غالبًا ما يجادل العلماء حول “صحة” نموذجهم. في هذه العملية ، سيتطور النموذج أو يتم رفضه. النماذج أساسية في عملية بناء المعرفة في العلوم وتظهر كيف أن المعرفة العلمية مؤقتة.
فكر في نموذج يُظهر الأرض كرة أرضية حتى عام 2005 ، كانت الكرة الأرضية دائمًا تمثيلًا متميزًا لما اعتقدنا أن الكوكب يبدو (في عام 2005 ، تم إنتاج الكرة الأرضية الأولى باستخدام صور الأقمار الصناعية من وكالة ناسا) تم صنع أول كرة أرضية معروفة (في 150 قبل الميلاد) ) لم يكن دقيقًا جدًا وتم بناء الكرة الأرضية في اليونان
لذلك ربما ظهرت مساحة صغيرة فقط من الأرض في أوروبا ، ولم تكن هناك مساحة صغيرة من الأرض في أوروبا وأستراليا أو الصين أو نيوزيلندا ، لأن كمية المعرفة التي تراكمت على مدى مئات السنين تحسنت النموذج حتى بحلول الوقت الذي يتكون فيه العالم من حقيقة تم إنتاج الصور ولم يكن هناك فرق ملحوظ بين التمثيل والشيء الحقيقي.
يبدأ العلماء بكمية صغيرة من البيانات وبناء تمثيل أفضل وأفضل للظواهر التي يشرحونها أو يستخدمونها للتنبؤ بمرور الوقت. في هذه الأيام ، من المرجح أن تكون العديد من النماذج رياضية وتعمل على أجهزة الكمبيوتر بدلاً من التمثيل المرئي ، لكن المبدأ هو نفسه.
ما هي أهمية النماذج العلمية؟
عندما تسمع كلمة نموذج ، قد تفكر في سيارة تشبه لعبة أو أن الطائرة هي نسخة أصغر من الشيء الحقيقي. النماذج العلمية هي تمثيلات للأشياء أو الأنظمة أو الأحداث وتستخدم كأدوات لفهم العالم الطبيعي. تستخدم النماذج كائنات مألوفة لتمثيل أشياء غير مألوفة.
يمكن أن تساعدك النماذج على تصور أو تصور شيء يصعب رؤيته أو فهمه في عقلك. يمكن للنماذج أن تساعد العلماء على توصيل أفكارهم وفهم العمليات وعمل التنبؤات. بعض الأمثلة هي النماذج.
- الأشياء صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها: نموذج ذرة أو خلية.
- أشياء أكبر من أن نراها: النموذج الكوكبي.
- الأشياء غير الموجودة: نموذج ديناصور.
- الأشياء التي لم يتم اختراعها بعد: نماذج أولية مثل الروبوت.
- الأحداث التي تحدث ببطء شديد بحيث لا يمكن رؤيتها: نموذج لتشكيل الجبال.
- الأحداث التي تحدث بسرعة لا يمكن رؤيتها: نموذج للتنبؤ بحدوث زلزال.
- الأحداث التي لم تحدث بعد: نماذج من أنظمة الطقس.
مزايا وقيود النماذج
- التفاصيل: لا يمكن أن تتضمن النماذج جميع تفاصيل الكائنات التي تمثلها ، على سبيل المثال لا يمكن أن تتضمن الخرائط جميع تفاصيل ميزات الأرض مثل الجبال والوديان وما إلى ذلك.
- التقديرات التقريبية: تتضمن معظم النماذج بعض التقريبات كطريقة ملائمة لوصف شيء يحدث في الطبيعة. هذه التقريبات ليست دقيقة ، لذا فإن التنبؤات المستندة إليها تميل إلى أن تكون مختلفة قليلاً عما تلاحظه بالفعل لأن النماذج لا تتصرف تمامًا مثل الأشياء التي تمثلها.
- الدقة: من أجل جعل النماذج بسيطة بما يكفي لتوصيل الأفكار ، تفقد بعض الدقة. على سبيل المثال ، لا تُظهر النماذج الكروية والعصية جميع التفاصيل التي يعرفها العلماء عن بنية الذرة.
مزايا وقيود الأنواع الثلاثة من النماذج
النموذج المادي
النماذج التي يمكنك رؤيتها ولمسها تسمى النماذج المادية. توضح النماذج المادية كيفية ارتباط الأجزاء ببعضها البعض. يمكن استخدامها أيضًا لإظهار كيف تظهر الأشياء عندما تغير موقعها أو كيف تتفاعل عندما تعمل القوى الخارجية عليها. تتضمن الأمثلة نموذجًا للنظام الشمسي أو كرة أرضية أو نموذجًا لجذع بشري.
مزايا:
- يحتاج إلى الكثير من الوقت في عمله.
- من الصعب تعديلها.
نموذج الفكر
يتكون النموذج الفكري من معادلات وبيانات رياضية. تسمح لك النماذج الرياضية البسيطة بحساب أشياء مثل عدد الأميال في الساعة التي تقطعها السيارة. النماذج الرياضية الأخرى معقدة للغاية لدرجة أن برامج الكمبيوتر ضرورية لإنشائها. نماذج الكمبيوتر مفيدة لنمذجة الأحداث التي تستغرق وقتًا طويلاً مثل حركة الصفائح التكتونية. كما أنها مفيدة لنمذجة الأحداث التي تحدث بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها ، مثل التنبؤ بالزلازل
تقوم أجهزة الكمبيوتر أيضًا بنمذجة حركات ومواضع الكائنات التي قد تستغرق ساعات أو أيامًا لحسابها يدويًا أو من خلال استخدام آلة حاسبة. يعد استخدام العلماء لنماذج الكمبيوتر للمساعدة في التنبؤ بالطقس بناءً على حركة التيارات الهوائية في الغلاف الجوي مثالاً على استخدام نماذج الكمبيوتر للتنبؤ بتأثير الأنظمة أو القوى المختلفة. .
مزايا:
- القدرة على إظهار العلاقات والأفكار المجردة.
- من الصعب جدًا فهم نموذج التفكير
طراز الكمبيوتر
تُجري النماذج المفاهيمية الحاسوبية مقارنات مع أشياء مألوفة للمساعدة في توضيح أو شرح فكرة يمكن أن تكون النماذج المفاهيمية أيضًا نظامًا للأفكار.نظام التصنيف المستخدم لتصنيف الكائنات الحية هو مثال لنموذج مفاهيمي حاسوبي في نظام تصنيف يصنف العلماء الكائنات الحية بأوجه التشابه. من نموذج مفاهيمي إنه نموذج بوهر للذرة حيث تدور الإلكترونات حول نواة الذرة بالطريقة التي تدور بها الكواكب حول الشمس.
- عرض التغييرات البطيئة والسريعة.
- أعد التشغيل أكثر من مرة.
- لا تظهر العلاقات المكانية بشكل جيد.
سبب استخدام النماذج
- تُستخدم النماذج للتواصل: تُستخدم النماذج لتوصيل الملاحظات والأفكار لأشخاص آخرين كنماذج تساعد الأشخاص على تصور الأفكار أو المفاهيم المجردة.
- النماذج هي الحجم المناسب تمامًا: تُستخدم النماذج لتمثيل أشياء صغيرة جدًا أو كبيرة جدًا. يمكن أن تساعدك النماذج على تصور الأشياء في عقلك.
- تُستخدم النماذج لعمل التنبؤات واختبارها: يمكن استخدام النماذج لعمل تنبؤات عندما يطور العلماء فرضية ، يمكنهم استخدام النماذج لاختبار فرضياتهم وإثباتها أو دحضها ، ويمكن للمهندسين استخدام النماذج للتنبؤ بكيفية أداء اختراعاتهم.
- توفر النماذج الأولية الوقت والمال والأرواح: يمكن أن يكون العمل والاختبار باستخدام النماذج أكثر أمانًا وأسرع وأقل تكلفة من استخدام الشيء الحقيقي.
- النماذج تبني المعرفة العلمية: يمكن استخدام النماذج للمساعدة في توضيح وشرح النظريات العلمية. يمكن أن تساعد النماذج في دعم أو إثبات النظريات العلمية الخاطئة. يمكن تغيير النماذج أو استبدالها عند تعلم معلومات جديدة. مع تقدم التكنولوجيا ، أصبح العلماء قادرين على مراجعة النماذج وتحديثها.
يمكن استخدام النماذج لتساعد في توضيح وشرح الكثير من النظريات العلمية التي يمكن أن تساعد في دعم أو اثبات النظريات العلمية الخاطئة ، ويمكن تغيير النماذج أو استبدالها عند معلومات جديدة، ومع تقدم التكنولوجيا أصبح العلماء قادرين على مراجعة النماذج وتحديثها.