Что такое предметное моделирование
4. Особенности предметного моделирования
4. Особенности предметного моделирования
Предметное или техническое моделирование широко применяется при научных исследованиях и для решения практических задач в различных областях техники, например:
В основе предметного моделирования лежат теория подобия и анализ размерностей. Необходимым условием такого моделирования должна быть пропорциональность физических величин, характеризующих реальную систему, тем же величинам для модели. Наличие такой пропорциональности позволяет производить перерасчет экспериментальных результатов, получаемых для модели, на реальную систему путем умножения каждой из определяемых величин на постоянный для всех величин данной размерности множитель – коэффициент подобия.
Выразив коэффициенты подобия некоторых физических величин через коэффициенты подобия других, принятых за основные, для исследуемой модели выделяют безразмерные комбинации величин, которые и для модели, и для реальной системы имеют одно и тоже значение. Эти безразмерные комбинации называют критериями подобия.
Теоретические модели физических систем и процессов
Необходимым условием предметного моделирования является равенство всех критериев подобия для модели и натуры. Добиться такого равенства удается далеко не всегда. Поэтому на практике нередко прибегают к приближенному предметному моделированию, при котором равенство некоторых из критериев не обеспечивают. Кроме того, следует отметить, что установить все критерии подобия для реальных объектов и процессов чрезвычайно сложно, а подчас и невозможно.
Предметное моделирование
1. Предметное моделирование.
Рассматривается, например, задача: «У Лены было 6 карандашей, а у Тани 4 карандаша. Сколько карандашей у обеих девочек?» К доске выходят две девочки. У одной из них в руке 6 карандашей, у другой — 4 карандаша. Такое воспроизведение уточняет представления детей, возникшие при восприятии ими задачи.
Для закрепления умения строить предметные модели можно предлагать учащимся такие задания:
1) Изобразите с помощью кружков красного и желтого цвета то, о чем говорится в задаче: «У дома 3 клумбы и у школы столько же клумб. Сколько всего клумб у дома и у школы?» Что обозначают кружки красного цвета? Кружки желтого цвета?
2) На фланелеграфе — синие прямоугольники условно изображают тетради у Тани, а зеленые — тетради у Димы. Составь те задачу. Покажите те тетради, число которых требуется узнать в задаче.
3) На фланелеграфе — предметные модели нескольких задач (рис. 1). Учитель читает задачу: «У Володи было 8 красных кружков, а синих в 2 раза меньше.
2. Графические модели (это рисунки и чертежи, которые помогают понять задачу, организовать поиск ее решения).
Рисунок может быть таким, что по нему, не выполняя арифметического действия, легко дать ответ на поставленный в задаче вопрос, например: «У Иры было 5 маленьких матрешек. 3 она подарила. Сколько матрешек стало у Иры?» (Рис. 2).
3. Схематическая модель — это краткая запись задачи (в методической литературе рассматриваются различные виды краткой записи).
Для формирования умения записыватькратко простую задачу используются опоры — таблицы, выполненные по принципу перфокарт.
Для закрепления умения составлять краткую запись простой задачи могут использоваться следующие задания:
1) Запишите кратко задачу: «В вазе лежало 9 груш. 3 груши съели. Сколько груш осталось?»
2) Ученик к задаче: «Сорока может прожить 27 лет, это в 3 раза больше, чем может прожить ласточка. Сколько лет может прожить ласточка?» — составил такую краткую запись:
Правильно ли ой1 записал? Если есть ошибки, исправьте их.
Рис. 3 карандашей во второй коробке?» Учащиеся должны среди схем (рис. 3) выбрать ту, которая соответствует условию этой задачи.
5) Прочитайте задачи на с. 69 Укажите те задачи, которые могут быть решены с помощью умножения.
Выбрав арифметическое действие, учащиеся переходят к его выполнению, т. е. к третьему этапу решения задачи.
Решение задачи может выполняться устно и письменно. В начальных классах решение примерно половины всех задач должно выполняться устно. В основном устно решаются задачи на третьем этапе обучения решению задач, т. е. при формировании умения решать задачи рассматриваемого вида. Письменно решение выполняется, как правило, в период ознакомления с задачами нового вида.
Основная форма записи решения простых задач — по действиям.
С целью активизации познавательной деятельности учащихся используют графический способ решения задач.
Например: «На детское пальто расходуют 2 м драпа. Сколько таких пальто можно сшить из 12 м драпа?» Условимся изображать 1 м драпа отрезком в 1 см. Тогда весь имеющийся материал можно изобразить в виде отрезка АВ (рис. 4). Опираясь на чертеж, легко дать ответ на вопрос задачи: «Можно сшить 6 пальто».
Рассмотрим приемы активизации учащихся, используемые на четвертом этапе обучения решению задач, т. е. при проверке решенной задачи.
Для проверки простых задач используют следующие способы:
1. Составление и решение обратной задачи.
В этом случае детям предлагается составить и решить задачу, обратную данной. Если при решении обратной задачи в результате получится число, которое было известно в данной задаче, то можно считать, что данная задача решена правильно.
Например, учащимся предлагается решить задачу: «На 12 р. купили конверты, по 6 р. за конверт. Сколько конвертов купили?» Решив задачу, дети узнали, что купили 2 конверта. Далее учитель предлагает составить обратную задачу, т. е. преобразовать данную задачу так, чтобы искомое данной задачи (2) стало данным числом, а одно из данных чисел (12 или 6) — искомым. Учащиеся формулируют одну из задач, например, такую: «На 12 р. купили 2 конверта. Сколько стоит один конверт?» Если в результате решения этой задачи получится число 6, значит, данная задача решена правильно.
Этот способ вводится во II классе. Он применим к любой простой задаче, лишь бы обратная задача была посильна детям, а учителю иногда полезно подсказать учащимся, какое число лучше взять искомым в обратной задаче.
Так, к задаче: «В параде участвовало 36 самолетов, а вертолетов в 9 раз меньше. Сколько вертолетов участвовало в параде?» •— можно составить такие обратные задачи: «В параде участвовало 4 вертолета, а самолетов в 9 раз больше. Сколько самолетов участвовало в параде?», «В параде участвовало 36 самолетов и 4 вертолета. Во сколько раз меньше участвовало в параде вертолетов, чем самолетов?» Но решить вторую задачу учащиеся не смогут, так как не знакомы с решением задач данного вида. Поэтому учителю следует указать, что в обратной задаче надо взять искомым количество самолетов.
Методологии моделирования предметной области
Структурная модель предметной области
В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области.
Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероятность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов, приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепроектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.
К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:
Структурный аспект предполагает построение:
Для отображения структурного аспекта моделей предметных областей в основном используются графические методы, которые должны гарантировать представление информации о компонентах системы. Главное требование к графическим методам документирования — простота. Графические методы должны обеспечивать возможность структурной декомпозиции спецификаций системы с максимальной степенью детализации и согласований описаний на смежных уровнях декомпозиции.
Графическое изображение нередко оказывается наиболее емкой формой представления информации. При этом проектировщики должны учитывать, что графические методы документирования не могут полностью обеспечить декомпозицию проектных решений от постановки задачи проектирования до реализации программ ЭВМ. Трудности возникают при переходе от этапа анализа системы к этапу проектирования и в особенности к программированию.
Главный критерий адекватности структурной модели предметной области заключается в функциональной полноте разрабатываемой ИС.
Оценочные аспекты моделирования предметной области связаны с разрабатываемыми показателями эффективности автоматизируемых процессов, к которым относятся:
Объектная структура
Объект — это сущность, которая используется при выполнении некоторой функции или операции (преобразования, обработки, формирования и т.д.). Объекты могут иметь динамическую или статическую природу: динамические объекты используются в одном цикле воспроизводства, например заказы на продукцию, счета на оплату, платежи; статические объекты используются во многих циклах воспроизводства, например, оборудование, персонал, запасы материалов.
На внешнем уровне детализации модели выделяются основные виды материальных объектов (например, сырье и материалы, полуфабрикаты, готовые изделия, услуги) и основные виды информационных объектов или документов (например, заказы, накладные, счета и т.д.).
На концептуальном уровне построения модели предметной области уточняется состав классов объектов, определяются их атрибуты и взаимосвязи. Таким образом строится обобщенное представление структуры предметной области.
Технология моделирования в образовательном процессе ДОУ
Татьяна Лемешенко
Технология моделирования в образовательном процессе ДОУ
В современных условиях быстро меняющейся жизни от ребенка требуется не только владение знаниями, но и умение добывать эти знания самому и оперировать ими. Одна из главных задач современной педагогики – это поиск возможностей использования скрытых резервов умственной деятельности детей, поиск путей эффективного обучения. И в сфере образования процесс обучения неизбежно должен быть более наглядным и динамичным. Одним из таких путей, интенсивно развивающим детское познание, может стать моделирование.
ВИДЫ МОДЕЛЕЙ:
предметно-схематические, в которых существенные признаки и связи выражены с помощью предметов-заместителей, графических знаков. Пример такой модели – календарь природы, который ведут дети, используя специальные значки-символы для обозначения явлений в неживой и живой природе; различные алгоритмы последовательности действий (последовательность умывания, накрывания на стол и др.).
графические модели (графики, схемы и т. д.) передают обобщенно (условно) признаки, связи и отношения явлений. Примером такой модели может быть календарь погоды, который ведут дети, используя специальные значки-символы для обозначения явлений в неживой и живой природе. Или план комнаты, кукольного уголка, схемы маршрута (путь из дома в детский сад, лабиринты.
ПРИЁМЫ НАГЛЯДНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ:
Замещение – это вид моделирования, при котором одни объекты замещаются другими, реально-условными.
Условными заместителями могут выступать символы разнообразного характера:
1) геометрические фигуры или полоски;
2) символические изображения предметов (условные обозначения, силуэты, контуры, пиктограммы);
3) планы и условные обозначения, используемые в них;
4) контрастная рамка – приём фрагментарного рассказывания и многие другие.
Первоначально способность к замещению формируется у детей в игре (камешек становится конфеткой, песок – кашкой для куклы, а он сам – папой, шофером, космонавтом). На первых занятиях число заместителей должно совпадать с числом персонажей, потом можно ввести лишние кружки или квадраты, чтобы ребенок мог выбрать нужные.
Разыгрывание с помощью заместителей лучше начинать с русских народных сказок, т. к. устойчивые стереотипы знакомых героев (лиса оранжевая, медведь большой и коричневый и т. д.) легко переносятся на модели.
На последующих этапах дети выбирают заместители, без учета внешних признаков объекта. В этом случае они ориентируются на качественные характеристики объекта (злой, добрый, трусливый и т. п.).
Пиктограмма – символическое изображение, заменяющее слова.
Пиктограммы относятся к невербальным средствам общения и могут использоваться в следующих качествах:
1) как средство временного общения, когда ребенок пока не говорит, но в перспективе может овладеть звуковой речью;
2) как средство постоянного общения для ребенка, неспособного говорить и в будущем;
3) как средство, облегчающее развитие общения, речи;
4) как подготовительный этап к освоению письма и чтения детьми с проблемами в развитии;
5) как средство, помогающее изложить мысли в устной форме.
Пиктограммы «схемы слова» помогают ребенку, ориентируясь на зрительный образ, посчитать, сколько и каких звуков в слове, где стоит звук (в начале, в середине или в конце, схемы предложения – определять количество слов, развивает интерес к общению, совершенствует речемыслительную деятельность, овладевает операциями анализа и синтеза.
Мнемотаблицы — это схемы, в которые заложена определенная информация.
Суть мнемосхемы заключается в следующем: на каждое слово или маленькое словосочетание придумывается картинка (изображение): таким образом, весь текст зарисовывается схематично, глядя на эти схемы – рисунки, ребёнок легко запоминает информацию. Всё нарисованное должно быть понятно детям. Можно сказать, что мнемосхемы – это средство для запоминания.
Мнемотаблицы служат дидактическим материалом в работе по развитию связной речи:
– заучивание стихов, загадок, пословиц, чистоговорок;
– составление описательных рассказов.
Психологи рекомендуют для детей младшего и среднего дошкольного возраста использовать цветные мнемотаблицы, т. к. ещё идет формирование сенсорных эталонов.
ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД МОДЕЛЬЮ.
Действия с моделяминужно осуществлять в следующей последовательности:
— предварительное ознакомление с самими реальными предметами;
— замещение, перевод на знаково – символический язык (сначала модели предлагаются в готовом виде, а затем дети придумывают условные заместители самостоятельно);
— построение модели;
— работа с моделью.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВВЕДЕНИЮ МОДЕЛЕЙ
В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС
Методика введения моделей в процесспознания должна учитывать ряд обстоятельств:
2. Введение модели требует определённого уровня сформированности умственной деятельности: умения анализировать, абстрагировать особенности предметов, явлений; образного мышления, позволяющего замещать объекты; умения устанавливать связи. И хотя все эти умения формируются у детей в процессе использования моделей в познавательной деятельности, для введения их, освоения и самой модели и использования её в целях дальнейшего познания требуется уже достаточно высокий для дошкольника уровень дифференцированного восприятия, образного мышления, связной речи и богатого словаря.
3. Использование модели в целях познания существенных особенностей объектов требует предварительного освоения детьми модели. При этом простые предметные модели осваиваются, детьми достаточно быстро. Более сложные связи требуют более сложных предметно-схематических моделей и особой методики. При этом дети сначала включаются в процесс создания модели, который увязывается с наблюдением и анализом моделируемого явления.
Приемы моделирования особенно эффективны для дошкольников, так как у них развито наглядно-действенное мышление, память носит непроизвольный характер, а мыслительные задачи решаются с преобладающей ролью внешних средств, наглядный материал усваивается лучше вербального. Метод наглядного моделирования помогает ребенку зрительно представить абстрактные понятия (звук, слово, предложение, текст) научиться работать с ними.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА МОДЕЛИРОВАНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.
Моделирование в математическом развитии детей.
а) Метод моделирования в математике часто встречается в виде «числовых цепочек».
б) Широко используются моделипри формировании временных представлений: модель частей суток, недели, года. Например, модель частей суток может состоять из сюжетных картинок, отражающих деятельность человека в разные отрезки суток.
в) Для ориентировки в пространстве используется модель «комната».
Модель состоит из макета комнаты и предметов мебели. Сначала ребёнок обследует макет, запоминает расположение мебели, а далее играет и рассказывает, где находятся разные предметы и вещи.
г) Модель «Числовые домики» и «Числовая лестница» также используются в работе при формировании математических представлений.
Моделирование в развитии связной монологической речи.
а) С использованием опорных схем может проходить обучение составлению творческих и описательных рассказов, рассказов по сюжетной картине.
б) Так же при использовании схем можно учиться составлять различные предложения.
в) Заучивание стихотворений, пословиц, поговорок.
г) Пересказ сказок, художественных произведений.
д) При произношении чистоговорок можно использовать различные символы.
е) Творческая сказка по силуэтным изображениям.
Моделирование в экологическом воспитании детей.
а) Наблюдая за животными и растениями, воспитатель с детьми обследует объект, и вычленяют на этой основе признаки и свойства живых организмов. Для построения плана обследования предметов природы, можно использовать карточки-символы.
б) Можно использовать карточки-модели, отражающие общие признаки.
в)Можно выделить функции живых организмов: дышит, двигается, и обозначить их схематическими моделями.
г) С помощью картинок-моделей можно обозначать выделенные признаки (цвет, форму, численность частей и др.)
д) Схемы-модели могут обозначать различные среды обитания живых существ (наземную, воздушную и др.).
е) С помощью картинок-моделей можно обозначать условия жизни, потребности живых организмов.
Моделирование в изобразительной деятельности.
Моделирование в этом виде деятельности проявляется больше всего в использовании технологических карт. Такие карты показывают последовательность и приёмы работы при лепке, рисовании предмета или сюжета. Последовательность работы в них показана с помощью условных обозначений.
Моделирование в разделе «Ознакомление с окружающим миром».
Дети знакомятся с предметным миром, его объектами, познают окружающий мир, взаимоотношения в обществе через наглядные модели, которые способствуют их четкому представлению (вид, структура, форма, назначение и т. д.).
Используя в своей работе опорные схемы, мы учим детей добывать информацию, проводить исследования, делать сравнения, составлять чёткий внутренний план умственных действий, речевого высказывания; формулировать и высказывать суждения, делать умозаключения, не боясь этого. Анализируя материал и графически его обозначая, ребёнок (под руководством взрослых) учится самостоятельности, усидчивости, зрительно воспринимает план своих действий. У него повышается чувство заинтересованности и ответственности, появляется удовлетворённость результатами своего труда, совершенствуются такие психические процессы, как память, внимание, воображение, мышление, речь, что положительно сказывается на результативности педагогической работы.
Однако важно помнить, что работа с опорными схемами, символами – это лишь небольшая часть работы с детьми, она не заменит непосредственного общения педагога с ребёнком. Всегда главным есть и остаётся живое общение, мимика, жесты, эмоции.
Презентация «Использование цифрового микроскопа в образовательном процессе ДОУ» Актуальность использования информационных технологий в современном дошкольном образовании диктуется стремительным развитием информационного.
«Использование ИКТ в образовательном процессе ДОУ». Консультация для педагогов Информатизация общества существенно изменила практику повседневной жизни. И, педагоги-дошкольники, должны идти в ногу со временем, стать.
Использование ИКТ в образовательном процессе в ДОУ «Использование ИКТ в образовательном процессе в ДОУ» Подготовила Воспитатель Концевая Светлана Сергеевна Информатизация общества существенно.
«Применение игровых технологий в образовательном процессе ДОУ в свете ФГОС ДО» В свете ФГОС ДО личность ребенка выводится на первый план и теперь все дошкольное детство должно быть посвящено игре. Использование игровых.
Здоровьесберегающие технологии в образовательном процессе ДОУ В наши дни, проблема сохранения и укрепления здоровья детей является очень актуальной и обсуждается достаточно широко. Перед детским садом.
Использование ИКТ в образовательном процессе ДОУ Войдёт компьютер в детство, Войдёт с грядущим веком. Не зря ведь ИКТ Мы прочно увлеклись. Мы живем в условиях стремительного роста информационного.
Использование ИКТ в воспитательно-образовательном процессе ДОУ Проект Внедрение ИКТ в воспитательно-образовательный процесс МБДОУ Пушкаревский детский сад Цель: Повышение качества образования воспитанников.
Мастер-класс «Использование игровых технологий в образовательном процессе ДОУ» Цель: выяснить спектр мнений по поставленной проблеме с разных точек зрения; обобщить опыт работы по теме, обсудить неясные или спорные.
Использование инновационных здоровьесберегающих технологии в образовательном процессе ДОУ Введение Современная жизнь ставит перед нами много проблем, среди которых самой актуальной на сегодняшний день является проблема сохранения.
Знакомство с парадигмами построения моделей предметной области
Введение
Возможно, кто-то задаст вопрос, а причем тут математика? Отвечу сразу: все, что здесь изложено, относится непосредственно к математике.
Изучая литературу по теории построения моделей предметной области, я обнаружил серьезный пробел. Авторы статей и книг сразу берут одну из нотаций моделирования: ER-диаграммы, или диаграммы классов, и в быстром темпе начинают их использовать для описания предметной области. При этом описание парадигмы, в которой производится это моделирование остается вообще не раскрытым. А следовательно, не раскрытыми остаются ограничения той или иной нотации. Увы, мы все умеем строить модели, но мало кто умеет объяснить то, что он построил в одной из существующих парадигм. Поэтому я часто слышу дикие с точки зрения любой парадигмы термины: класс типов, типы классов, виды типов и так далее, но ни разу не слышал корректный термин «класс классов». Этот пробел в нашем образовании очень серьезен. И я объясню почему.
Давайте зададим аналитикам простой вопрос.
Те, кто моделировал процессы, наверно, знакомы с нотацией BPMN. Очень часто при моделировании операции по заключению договора я встречаю такой фрагмент диаграммы:
Видно, что в результате заключения договора рождается нечто, что передается в другую операцию. Но что обозначает элемент диаграммы в виде листа с загнутым уголком? Нам надо точно знать, что именно передается из одной операции в другую, иначе трудно будет объяснить другим, что от них требуется. Итак, что создается на выходе из операции «Заключить договор»?
Варианты ответов, которые я слышал, следующие:
Как мы строим модель сущего?
Посмотрите на рисунок. На нем схематично изображен процесс построения модели сущего.
Таким образом, мы видим, что парадигма, модель и нотация – это то, что находится в сознании субъекта. Мы видим, что сущее, описание парадигмы, описание нотации и представление модели – это то, что находится вне субъекта.
Если мы делаем ДОПУЩЕНИЕ, что мир ДЕЙСТВИТЕЛЬНО состоит из 4-Д пространства-времени и объектов в нем расположенных, то картинку можно перерисовать так:
Особенности парадигм
Для описания мира мы обычно используем две парадигмы: парадигму Аристотеля и логическую парадигму. Обе они покоятся на предположении о том, что мир предметен и представляет из себя 4-Д пространство-время. Но между парадигмами есть различия, которые я должен подчеркнуть.
Хорошо, когда парадигма и нотация согласованы. Тогда возможности парадигмы будут полностью использованы. И тогда становится возможным «мышление при помощи записей». То есть, можно будет рисовать представление модели одновременно с ее созданием. Так мыслят многие, когда, например, пишут статьи, рисуют картины, или чертят чертежи.
С парадигмой Аристотеля согласуется моделирование в виде таблиц. Однако связи между таблицами – это то, что Аристотель не планировал. Поэтому нотация ER-диаграмм, хоть и основана на парадигме Аристотеля, но выходит за ее границы. Нотация диаграмма классов также идет за пределы парадигмы Аристотеля и не согласуется с ней. Она служит для моделирования программного кода. В предметном мире вы не найдете ни наследования, ни инкапсуляции. Все эти термины программирования, а не предметной области. Для описания предметной области диаграммы классов и ER-диаграммы подходят, как сказал Левенчук одной из своих статей, между плохо и очень плохо. Многие не знают этих ограничений, и потому считают, что ограничений нет вообще. Это заблуждение лечится только одним способом – изучением логической парадигмы. Для логической парадигмы используется две нотации, описанные в стандарте ИСО 15926.
Существует спор между инженерами и философами. Инженеры часто упрекают философов, что те, мол, занимаются словоблудием. Философы говорят о том, что если бы не их словоблудие, не было бы инженеров. А математики молчат. Но фокус в том, что математика и философия до 20-го века были слиты вместе. Декарт и Кантор – великие философы – математики. Задача была простая. Мало было придумать парадигму, надо было придумать нотацию для передачи моделей в этой парадигме другим гражданам, а также надо было уметь проверить парадигму на непротиворечивость. Решением этой задачи занималась наемница философии – математика. Но в 20-м веке Рассел предположил, что надо отделить математику от философии. Просто потому что математика давала результаты слишком далекие от нашего эмпирического опыта. И вместо того, чтобы постулировать ограниченность нашего опыта, Рассел поступил в духе антропоцентризма, — он предложил более не думать над смыслом математических открытий. Молодец! Мы пожинаем плоды этого разделения сейчас. Теперь мало, кому известны парадигмы и для чего они существуют. Плодятся множество нотаций, оторванных от парадигм, задача которых удовлетворить потребности здесь и сейчас. А то, что они противоречивы и границы их возможностей не описаны, — это мало кого волнует. Жаль, потому что в результате нотации массово используется для построения моделей предметных областей людьми, которые не знают ограничений этих нотаций. Однако, не все так плохо. Есть те, кому это известно. В книге на странице 36-37 написано:
Программные объекты в некотором смысле соответствуют объектам реального мира, но не являются их точными моделями или копиями. Хотя полученная диаграмма классов проектирования не до конца соответствует модели предметной области, некоторые имена классов и их характеристики совпадают. Объектно-ориентированные проектные решения и языки позволяют уменьшить разрыв между представлением информации в виде программных компонентов и ментальными моделями предметной области. Это улучшает образность представления.
Хорошо, когда создаваемые модели удовлетворяют свойствам: полнота (все, что мы хотели сказать, должно присутствовать в модели), непротиворечивость (одна часть описания должна не противоречить другой части), расширяемость (добавление новых данных не должно приводить к возникновению противоречий). Для того, чтобы модель имела указанные свойства, парадигма построения моделей должна позволять это сделать. Парадигма Аристотеля не удовлетворяет требованию непротиворечивости и расширяемости моделей. Именно поэтому на смену Аристотелевской пришла логическая парадигма, основанная на теории множеств.
Построение одной модели более чем для одного объекта
Построив одну модель для одного объекта, можно попробовать посмотреть, насколько она подходит другому объекту. Или так: можно сразу строить модель с учетом того, что она будет описывать много объектов реального мира. Так мы получаем одну универсальную модель для множества объектов одновременно. Это очень облегчает задачу описания реального мира. Мы находим предметы чем-то похожие друг на друга и описываем их одной моделью. Конечно, некоторые индивидуальные черты придется «дописывать» для каждой модели отдельно, но это мелочи по сравнению с индивидуальным описанием каждого объекта отдельно. Именно так мы поступаем, когда создаем чертеж, на основании которого потом может быть создан один функциональный объект, а может и много! Эти объекты образуют множество, или класс. Про любой объект этого класса можно сказать, что чертеж является его моделью. Аристотель использовал другую риторику. Он говорил, что чертеж — есть описание типа объектов. А объекты — есть экземпляры этого типа.
Как поступает сценарист, пишущий сценарий? Он делает сценарий, а будет ли поставлен по нему спектакль и сколько будет в итоге представлений, — он не знает. Сценарий может быть моделью одного выступления, например, празднования Нового 2015 года. Или он может моделировать множество выступлений, как, например, сценарий балета Щелкунчик. Понятно, что сценарий – один, а выступлений – много. В логической парадигме это описание выглядело бы так: есть множество всех выступлений, подмножество этого множества – есть выступления, сделанные на основе сценария «Балет Щелкунчик».
То же самое в парадигме Аристотеля выглядело бы так. Есть объекты — выступления. Любое выступление – есть экземпляр выступления. Есть объекты другого типа – это выступления, сделанные по одному сценарию «Балет Щелкунчик». Любое выступление по этому сценарию – это экземпляр выступления «Балет Щелкунчик». Одно и то же выступление одновременно является экземпляром выступления и экземпляром выступления «Балет Щелкунчик». При этом Аристотель сейчас должен немного заволноваться, потому что он такого не говорил! У него нет того, что один объект может принадлежать разным типам! Это уже наша интерпретация, основанная на моделировании в виде ER-диаграмм. Это и еще много чего не позволяют построить непротиворечивую модель предметной области на основе парадигмы Аристотеля.
Модель информационных объектов
Таким образом, в логической парадигме объектам одного множества может быть поставлена в соответствие одна модель:
Объекты, которые мы описываем одинаковыми моделями, мы называем похожими и относим их к одному классу. Например, класс насекомых, или класс болтовых соединений. Кроме того, одна модель также может быть представлена множеством информационных объектов. Например, одна модель болтового соединения может иметь множество представлений в виде разных листов ватмана с рисунком на нем, в виде зарисовок в тетрадях и так далее. Понятно, что все эти представления используют одну нотацию, но при этом все они разные:
Во всем множестве представлений нас интересуют лишь те, которые сделаны по определенным правилам. Например, мы не хотим рассматривать чертежи, высеченные из камня. Для этого нам надо ввести дополнительные правила, по которым будут создаваться информационные объекты, которые нас устроят. Эти правила составят модель уже самих информационных объектов. Так получается следующая иерархическая структура:
Множество информационных моделей описывается моделью информационных объектов. Модель эта находится в головах и людей. Эта модель порождается в результате применения специальной парадигмы, которая рассматривает объект предметной области как информационный. Потом после применения нотации модель информационных моделей может быть выражена в виде представлений этой модели.
Таким образом, любой объект может иметь модель и ее представление. В свою очередь представление также может иметь свою модель и так до бесконечности. Эта бесконечность — одно из очень серьезных ограничений логической парадигмы. Разрешать это противоречие я не умею. Но честно признаю, что ограничения логической парадигмы есть, и они в том, что рано или поздно нам придется оборвать цепь моделей и сослаться на здравый смысл.
Договор
Если применить построенную конструкцию к нарисованной в самом начале статьи диаграмме, то у нас возникают вопросы: что такое договоренность? Это реальность, или модель реальности? Что такое договор? Что такое листочки с печатями? Что такое файл в формате MS Word? Что такое запись в БД? И что она фиксирует: договор, договоренность, реальность?
Я нарисовал кусок модели, начиная с договоренности, но не расшифровывал, что такое сама договоренность.
Мы видим, что реальная модель предметной области довольно сложна. При этом мы не нарисовали всех подробностей и не нарисовали всех уровней модели, потому что умение работать с MS Word не предполагает знания формата хранения данных. А знание формата хранения данных не означает знание правил управления печатной головкой. И так далее. Есть физические объекты и субъекты, есть информационные объекты и функциональные, и связаны они порой довольно сложными иерархическими связями. Надо учиться эти связи моделировать и передавать другим в качестве знаний.
Например, 7-ми уровневая сетевая модель OSI – есть иерархическая модель физических и информационных объектов.
В сокращенном варианте приведенная модель выглядит так:
И вот это уже узнаваемая конструкция. В ней исключены сущности, которые можно пропустить с точки зрения моделирования данных. Но теперь, глядя на нее, вы знаете о тех связях, которые их связывают. Порой, чтобы построить корректную модель, необходимо знать много больше, чем нарисовано. И моя статья как раз демонстрирует ход мыслей, которые может делать любой, чтобы не ошибиться. Попробуйте порассуждать над любым вопросом в вашей предметной области. Попробуйте задавать вопросы до тех пор, пока не начнете ясно понимать, что вы видите. Иначе будет так:
Мы дальтоники. Только не в смысле: цвета не различаем, нет. Мы не различаем смысл слов, употребляемых в разном контексте.
То, что мы говорим сокращенные фразы, смысл которых определяется контекстом, — это вынужденная мера для выживания. Мы должны иметь возможность быстро изъясняться: Глянь: голодный волк! вместо: Погляди: объект, принадлежащий множеству волков, одновременно принадлежит классу голодных живых существ! Но, употребляя сокращенные фразы, мы не должны забывать об их полном смысле, и должны уметь этот смысл восстанавливать. Однако, пока происходит обратный процесс: используя сокращенные элементы языка, мы все дальше и дальше удаляемся от понимания того, что скрывается за ними.
Когда я еду в деревню, то готовлюсь к празднику слуха. Разговор деревенских полон смысла, оттенков и музыки. Я вижу, что, произнося слова, деревенский житель не просто жонглирует ментальными конструкциями, как это принято в городской среде, он одновременно переживает и образы, скрытые за словами, и погружен всем своим существом в контекст, в котором живут эти образы. Переживание образов и контекста как основы удерживает целостность конструкций, и не дает повода для возникновения противоречий.
В отличие от деревенского, городской житель, наученный восприятию слов в отрыве от контекста, может использовать стандартные языковые шаблоны. Это приводит к потере сначала контекста, а потом и размытию смысла самих слов. Отрыв слов от контекста не позволяет удержать целостность и непротиворечивость конструкций. В итоге происходит подлог: набор языковых паттернов подменяет знание. Поскольку слушателями такого человека часто являются такие же как и он, — неспособные одновременно удерживать в сознании и смысл и контекст, то этот фокус проходит. Я встречаю мастеров жонглирования словами. Это те, кто умеют менять контекст, и в соответствии с этим менять языковые паттерны: психотерапевты, учителя, мошенники и хорошие политики, хорошие аналитики. А вот плохие учителя, например, не понимают в чем секрет такой гибкости и умеют лишь имитировать действия хороших. Секрет прост – переживание контекста дает возможность сохранять целостность, а умение менять контекст, дает возможность творить.