Моделирование как метод исследования

Сложность, неисчерпаемость, бесконечность объекта педагогического исследования заставляет для проникновения в его суть, в его внутреннюю структуру и динамику искать более простые аналоги для исследования. Более простой по структуре и доступный изучению объект становится моделью более сложного объекта, именуемого прототипом (оригиналом). Открывается возможность переноса информации, добытой при использовании модели, по аналогии на прототип. В этом сущность одного из методов теоретического уровня — метода моделирования^[1].

Моделирование — метод научного исследования явлений, процессов, объектов, устройств или систем (обобщенно — объектов исследований), основанный на построении и изучении моделей с целью получения новых знаний, совершенствования характеристик объектов исследований или управления ими.

Это такой общенаучный метод исследования, при котором изучается не сам объект познания, а его изображение в виде так называемой модели, но результат исследования переносится с модели на объект (А. А. Кыверялг). Один из способов познания, когда изучение того или иного объекта производится с помощью изучения другого объекта, в каком-то отношении подобного первому, с последующим переносом на первый объект результатов изучения второго. Этот второй объект и называют моделью первого. Таким образом, моделирование есть процесс построения модели или исследование объектов познания на их моделях.

Слово «модель» (от лат. modulus') прочно вошло в повседневный язык. Модель — это мера, образец, норма. Именно так мы называем мысленный (абстрактный), знаковый (математический, словесноописательный, графический) или материальный образ оригинала, т. е. модель — это «заместитель» оригинала в познании или на практике.

Моделировать можно внешний вид объекта (детские модели «взрослых» автомобилей); функции (математическая модель движения летального аппарата); структуру и логику объектов (модель гимназии) и т. п.^[2]

При изучении сложных явлений, процессов, объектов не удается учесть полную совокупность всех элементов и связей, определяющих их свойства. Модель можно представить как материальный объект или образ (мысленный или условный: гипотеза, идея, абстракция, изображение, описание, схема, формула, чертеж, план, блок-схема алгоритма и т. п.), который упрощенно отображает самые существенные свойства объекта исследования.

Таким образом, любая модель всегда проще реального объекта и отображает лишь часть его самых существенных черт, основных элементов и связей. По этой причине для одного объекта исследования существует множество различных моделей. Вид модели зависит от выбранной цели моделирования.

Моделирование предполагает построение и изучение моделей реально существующих предметов, явлений, объектов с целью:

• — определения или улучшения их характеристик;
• — рационализации способов их построения;
• — управления и прогнозирования.

При помощи модели можно устанавливать и описывать компоненты изучаемого объекта и взаимосвязь между ними, давать сведения об управлении объекта и прогнозировать его развитие.

Гносеологическая сущность научных моделей в том, что они позволяют системно и наглядно выразить знание о предмете, его функциях, параметрах и пр. Основное назначение модели — объяснить совокупность данных, относящихся к предмету познания.

Модель в чем-то схематизирует явления действительности, отвлекает от каких-то конкретных свойств, поэтому она всегда применима для описания только отдельных сторон конкретных явлений при определенных условиях. Одно и то же педагогическое явление можно представить с помощью нескольких моделей.

Как известно, модель есть созданная или выбранная исследователем система, воспроизводящая существенные для данной цели познания стороны (элементы, свойства, отношения, параметры) изучаемого объекта и в силу этого находящаяся с ним в таком отношении замещения и сходства (в частности, изоморфизма), что исследование ее служит опосредованным способом получения знания об этом объекте (В. А. Штофф).

Существуют разные классификации моделей. Л. М. Фридман^[3], подчеркивая, что модели строятся или выбираются человеком с определенной целью, выделяет:

• 1) модель-заместитель, т. е. замена оригинала в некотором мысленном (воображаемом) или реальном действии (процессе), исходя из того, что модель более удобна для этого действия в данных условиях;
• 2) модель-представление, т. е. создание представления об объекте с помощью модели;
• 3) модель-интерпретация, т. е. истолкование объекта в виде модели;
• 4) модель исследовательская, т. е. исследование объекта с помощью модели.

Для того чтобы модель подходила для указанных целей, она должна обладать соответствующими признаками. Л. М. Фридман подчеркивает, что в большинстве случаев модель обладает не одним признаком, а несколькими, поэтому она может быть пригодна для нескольких целей. Это означает, что модель-заместитель может быть одновременно и моделью-представлением и исследовательской моделью. Тем не менее вид модели определяется именно той целью, для которой она была первоначально построена.

Модели классифицируются также следующим образом:

• а) понятийная, отражающая знания об объекте в форме определенной совокупности взаимосвязанных положений, утверждений, выводов;
• б) образная, воспроизводящая основные стороны, элементы, связи, отношения объекта в форме описаний, фотои киномоделей, графиков, схем;
• в) знаково-символическая (математическая), отражающая существенные внутренние и внешние связи и отношения оригинала в виде формулы;
• г) физическая, отображающая структуру и функции объекта в пространстве.

Каждая из них имеет как достоинства, так и недостатки. Каждая дает возможность в каком-то своеобразном ракурсе увидеть исследуемый объект. Поэтому целесообразно сочетание их в процессе моделирования, использование и словесных описаний, и рисунков, и формул, которые в своей совокупности могут отразить с достаточной полнотой даже весьма сложные системы.

Также различают модели воображаемых и реальных объектов; модели будущих событий или процессов (прогнозирующие модели) и модели совершенных событий (модели описания).

В педагогической науке часто используют модели статические и динамические. Статическая модель характеризует объект в конкретный момент времени, динамическая модель показывает, как изменяется состояние объекта исследования с изменением времени. Статическая модель педагогического процесса чаще всего характеризуется с учетом следующих компонентов:

• — концептуально-целевой (включающий цели, задачи, идеи, принципы исследуемого процесса);
• — содержательный (виды, сферы, направления деятельности);
• — процессуальный или операционно-деятельностный (технологии, формы, методы, средства);
• — аналитико-результативный (критерии и показатели развития исследуемого процесса, методики и способы их замера, средства аналитической деятельности).

Динамическая модель может отражать этапы развития исследуемого процесса.

«Особым видом моделирования, основанного на абстрагировании, считают мысленный эксперимент. В таком эксперименте исследователь на основе теоретических знаний об объективном мире и эмпирических данных создает идеальные объекты, соотносит их в определенной динамической модели, имитируя мысленно то движение и те ситуации, которые могли бы иметь место в реальном экспериментировании. При этом идеальные модели и объекты помогают в „чистом“ виде выявить наиболее важные для познающего, существенные связи и отношения, проиграть проектируемые ситуации, отсеять неэффективные или слишком рискованные варианты»^[4].

В экспериментальной работе целесообразно провести структурнологическое моделирование эксперимента, мысленно пройдя весь предстоящий путь, описав предполагаемые результаты и затруднения, прогнозируя риски и отсроченные позитивные и негативные моменты, сопутствующие эксперименту. Такой подход важен для управления экспериментом. Существует понятие «идеальная модель», смысл которого заключается не в том, что автор создал нечто совершенное, никому не доступное, а в том, что автор постарался в модели исключить все негативные моменты, предусмотреть все проблемные аспекты, синтезировать новейшие теории и практики, т. е. создал «свой идеал»^[5].

Моделирование рассматривают как особую деятельность по построению, конструированию моделей с определенной целью. Она имеет внешнее практическое содержание и внутреннюю психическую сущность. Как психическая деятельность моделирование включает психические процессы: восприятие, представление, память, воображение, мышление^[6]. Следовательно, при моделировании наряду с оригиналом и моделью рассматривается еще и субъект (человек). Именно от его интеллектуальной деятельности зависит отношение между оригиналом и моделью.

Во всех случаях между моделью и моделируемым объектом (оригиналом) есть определенное отношение — модельное отношение. Это отношение показывает, в каком смысле оригинал и его модель подобны, аналогичны. Модель и оригинал всегда отличны, но что-то или в каком-то отношении аналогично. Обнаруженный в модели некоторый признак (свойство) присущ и оригиналу.

Модель есть средство познания, основанное на аналогии, но аналогия не тождество. Несовпадение модели и оригинала наблюдается главным образом в том, что модель, воспроизводя структуру оригинала, упрощает его, отвлекаясь от несущественного.

Каждый характеризующий явление фактор должен получить в модели точное определение, которое должно быть стабильным в течение всего рассуждения.

Модели всегда строятся или выбираются человеком для определенной цели, поэтому разные люди могут построить разные модели для одного и того же объекта.

Таким образом, модель — это результат познания (промежуточный этап построения теории объекта). Это посредник между субъектом и объектом. Процесс моделирования включает три элемента: субъект (исследователь) и объект исследования, модель, определяющую или отражающую отношения познающего субъекта и познаваемого объекта.

Таким образом, модель отражает предмет не непосредственно, а через совокупность целенаправленных действий субъекта:

• — конструирование модели;
• — экспериментальный и (или) теоретический анализ модели;
• — сопоставление результатов анализа с характеристиками оригинала;
• — обнаружение расхождений между ними;
• — корректировка модели;
• — интерпретация полученной информации, объяснение обнаруженных свойств, связей;
• — практическая проверка результатов моделирования.

В обобщенном виде процесс моделирования можно условно представить четырьмя этапами.

Первый этап построения модели предполагает наличие некоторых знаний об объекте-оригинале. Познавательные возможности модели обуславливаются тем, что модель отображает (воспроизводит, имитирует) какие-либо существенные черты объекта-оригинала. При этом изучение одних сторон моделируемого объекта осуществляется ценой отказа от других.

Второй этап характеризуется тем, что модель выступает как самостоятельный объект исследования, когда одной из форм такого исследования является проведение «модельных» экспериментов. При этом изменяются условия применения модели и фиксируются полученные данные.

На третьем этапе осуществляется перенос знаний с модели на оригинал, осуществляется корректировка знаний о модели с учетом свойств оригинала.

Четвертый этап — это практическая проверка получаемых с помощью моделей знаний и их использование для построения обобщающей теории объекта, его преобразования или управления им (Б. А. Глинский, Е. Н. Грязнов, Е. Н. Никитин, Б. С. Дынин).

Моделирование — цикличный процесс, это означает, что за первым четырехэтапным циклом может последовать второй, третий и т. д. Знания об исследуемом объекте расширяются, уточняются, дополняются и углубляются при каждом новом цикле.

Любая созданная человеком модель относительно завершена. Чем дальше и глубже осуществляется поиск, тем совершенней будет модель. В результате исследования появляются модель первого порядка, модель второго порядка… модель N-ro порядка. Первая модель создается на основе интуиции, наблюдений, первичных представлений исследователя; вторая модель — в результате проведения пилотажного исследования (анкета, опрос, тестирование, беседа со специалистами и др.); третья модель — по итогам экспериментальной работы; четвертая — в процессе апробации модели в новых условиях. Каждая последующая модель более точно отражает существенные связи объекта-оригинала.

В последние годы моделирование прочно вошло в образовательную практику. Расцвет инновационной деятельности в конце XX в. породил весьма широкий спектр моделей образовательных процессов, концептуальных моделей и т. п. Сегодня можно говорить о наличии в образовании многих моделей, которые представляют собой понимание автором того или иного развития какого-либо объекта. На основе этой теоретической модели создается действующая модель, реально влияющая на образовательную практику^[7]. Например, модель предпрофильной подготовки учащихся (Л. Н. Серебренников).

Моделью может стать и реально существующая (зародившаяся и развивающаяся) образовательная практика, которая возникла не на основе теории, а на базе опыта, здоровой интуиции и разума. Затем она приобрела яркое, качественно выраженное своеобразие: теоретически описанная, она стала моделью, способной к переносу^[8], например, концепция и модель обучения в разновозрастных группах (Л. В. Байбородова).

Часто моделирование педагогических систем ограничивается созданием концептуальной модели объекта, которая не может использоваться для прогнозирования их развития. В такой модели содержится ряд предположений, требующих экспериментальной проверки, являющейся неотъемлемой частью любого педагогического исследования. Они должны раскрывать конструктивные начала для преобразования практики и прогнозирования оптимальных путей развития педагогической системы.

Как отмечалось, моделирование служит также задаче конструирования нового, не существующего еще в практике. «Исследователь, изучив характерные черты реальных процессов и их тенденций, ищет на основе ключевой идеи их новые сочетания, делает их мысленную перекомпоновку, т. е. моделирует требующееся состояние изучаемой системы. Создаются модели-гипотезы, вскрывающие механизмы и между компонентами изучаемого, и на этой основе строятся рекомендации и выводы, проверяемые затем на практике. Таковы, в частности, и проектируемые модели новых типов образовательных заведений: дифференцированной школы с разноуровневым обучением, гимназии, лицея, колледжа, микрорайонного социального центра и др. В каждой из этих моделей своеобразно синтезирован опыт прошлого, заимствованные из известных образцов черты настоящего, предположения об эффективных нововведениях. Необходимо только помнить, что любая модель всегда беднее оригинала. Она отражает лишь его отдельные стороны и связи, так как теоретическое моделирование всегда включает абстрагирование»^[4].

Эффективность моделирования определяется после проверки модели. Если применение модели для указанной цели оказалось, по мнению исследователя, успешным, соответствующим определенным критериям, то выбор модели был успешным.

Хотя модель имеет много положительных моментов, несомненна ограниченность модельных представлений. Любая модель — это лишь изобретение автора; она, конечно, улучшает наше понимание тех или иных процессов, но, безусловно, ограничена, не исчерпывает всю полноту процесса, явления, объекта^[10].

Чтобы избежать ошибки в использовании метода моделирования, исследователю необходимо учитывать следующее:

• — моделирование — не самоцель, оно должно способствовать исследованию проблемы;
• — этот метод сочетается с другими методами исследования;
• — эффективность использования метода зависит от многих психических и мыслительных процессов исследователя;
• — никогда нельзя быть уверенным в адекватности модели, не существует строгого метода доказательства существования отношения гомоморфизма (обычно гомоморфизм обосновывается индуктивно, что чревато ошибками);
• — объект моделирования может быть подвержен изменениям, модель, успешно работавшая в прошлом, не обязательно окажется полезной в настоящем;
• — границы применимости модели, как правило, неизвестны, результаты одних модельных экспериментов могут быть полезными, других — нет.

Современное педагогическое исследование трудно провести, не используя метод моделирования. Подлинно научный характер исследование приобретает в том случае, если педагог на основе результатов изучения строит особый объект обобщенного и абстрактного представления, схему изучаемого явления (модель явления).

Вопросы для самопроверки и обсуждения

• 1. В каких случаях используется метод моделирования?
• 2. Назовите классификации моделей. Какие из моделей вы будете использовать в своем исследовании?
• 3. Каковы этапы моделирования?
• 4. Какие вспомогательные методы исследования вы будете использовать при моделировании?
• 5. Какова общая структура модели педагогического процесса?
• 6. Какие ошибки могут быть допущены при использовании метода моделирования и как их избежать?

Практические задания

• 1. В материале для практического задания представлены схемы «Развитие самоуправления в детском коллективе» и «Модель развития эстетического отношения к действительности у детей в театральном объединении» (М. И. Рожков) (схема 1.6). Можно ли данные схемы рассматривать как модели? Почему? Охарактеризуйте их, используя материал главы.
• 2. Представьте исследуемый вами процесс, явление с помощью нескольких моделей.

Материалы для выполнения практического задания Развитие самоуправления в детском коллективе (М. И. Рожков)

Схема 7.6.

Схема 7.

Модель развития эстетического отношения к действительности у детей в театральном объединении.

• [1] Загвязинский В. И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического исследования. С. 136—137.
• [2] Чечель И. Д., Новикова Т. Г. Теория и практика организации экспериментальнойработы в общеобразовательных учреждениях. С. 48.
• [3] Фридман Л. М. Наглядность и моделирование в обучении. М.: Знание, 1984. С. 25—26.
• [4] Загвязинский В. И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического исследования. С. 137.
• [5] Чечелъ И. Д., Новикова Т. Г. Теория и практика организации экспериментальнойработы в общеобразовательных учреждениях. С. 48.
• [6] Фридман Л. М. Наглядность и моделирование в обучении. С. 25—27.
• [7] Чечелъ И. Д., Новикова Т. Г. Теория и практика организации экспериментальнойработы в общеобразовательных учреждений. С. 48.
• [8] Там же. С. 48—49.
• [9] Загвязинский В. И., Атаханов Р. Методология и методы психолого-педагогического исследования. С. 137.
• [10] Чечелъ И. Д., Новикова Т. Г. Теория и практика организации экспериментальнойработы в общеобразовательных учреждениях. С. 49.