Modèle et modélisation en sciences

InteractionsGrade Level: High SchoolInteractions est un projet collaboratif entre Michigan State University et Concord consortium qui engage les étudiants dans la modélisation et l`explication scientifique en explorant comment le monde invisible du niveau atomique les interactions et les transformations énergétiques sont responsables d`une grande partie de ce que nous observons autour de nous. (NSF Award # 1232388) Les coûts associés à la lutte contre le changement climatique sont presque inimaginables, il est donc important que les modèles soient justes, mais souvent, il s`agit d`utiliser les meilleures informations disponibles à ce jour. Les modèles doivent être continuellement testés pour voir si les données utilisées fournissent des informations utiles. Une question que les scientifiques peuvent demander d`un modèle est: est-il adapté aux données que nous connaissons? Beaucoup de jeunes étudiants pensent des modèles comme des jouets ou des copies simples de la réalité. Cela est globalement cohérent avec le sens quotidien du «modèle» (par exemple, «modèles de voitures», «modèles d`avions», «modèles ferroviaires»). Les élèves pensent souvent que les modèles sont utiles parce qu`ils sont des copies (ou même des reproductions à l`échelle) d`objets ou d`actions réels. Dans de tels cas, les étudiants regardent rarement au-delà des similitudes de surface entre le modèle et l`objet ou l`idée étant représenté par le modèle (c`est-à-dire, la question: «est-ce que ça ressemble à X?» sera la façon dont la valeur d`un modèle de X est jugée). Ce processus de comparaison des prédictions de modèle avec des données observables est connu sous le nom de «truthing au sol». Pour la gestion des pêches, la mise à la terre implique de sortir et de prélever des échantillons de poissons dans différentes zones. S`il n`y a pas autant de poissons dans la région que le modèle prédit, il est temps de faire un peu plus de travail. En fait, dans la tentative de comprendre complètement un objet ou un système, plusieurs modèles, chacun représentant une partie de l`objet ou du système, sont nécessaires. Collectivement, les modèles peuvent être en mesure de fournir une représentation plus complète, ou au moins une compréhension plus complète, de l`objet réel ou du système.

Ceci est illustré par le modèle de la lumière de vague et le modèle de particule de la lumière, qui décrivent ensemble la dualité de particule de vague dans laquelle la lumière est comprise pour posséder des fonctions d`onde et de particule. La théorie des vagues et la théorie des particules de la lumière étaient longtemps considérées comme étant en désaccord les unes avec les autres. Au début du XXe siècle, cependant, avec la constatation que les particules se comportent comme des vagues, les deux modèles de ces théories ont été reconnus comme complémentaires, une étape qui a grandement facilité de nouvelles idées dans le domaine de la mécanique quantique. «L`apprentissage basé sur le modèle consiste à déterminer des modèles cibles et un parcours d`apprentissage qui offrent des chances réalistes de compréhension.» [19] la fabrication de modèles peut également incorporer des stratégies d`apprentissage mixtes en utilisant des outils et des simulateurs basés sur le Web, permettant ainsi aux étudiants de: niveaux de SageModelerGrade: Middle & High SchoolMichigan State University et le Concord Consortium collaborent sur construire un outil de modélisation pour les étudiants qui permet aux étudiants de créer et tester facilement leurs propres modèles sans avoir besoin de programmer ou d`écrire des équations. Le curriculum disponible au public sera disponible à l`automne de 2017. (NSF Award # 1417809, 1417900) Les limitations de la modélisation scientifique sont soulignées par le fait que les modèles ne sont généralement pas des représentations complètes. Le modèle atomique de Bohr, par exemple, décrit la structure des atomes. Mais alors qu`il était le premier modèle atomique à incorporer la théorie quantique et a servi de modèle conceptuel de base des Orbits d`électrons, il n`était pas une description exacte de la nature des électrons orbitants.