§ 33. Как моделирование помогает понять природу

Естествознание, 6 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 4: Процессы в живой и неживой природе. Страницы 6–14.

Чему научишься

• Объяснять, что такое модель и моделирование, чем модель отличается от прототипа.
• Называть пять случаев, когда без модели не обойтись.
• Различать виды моделей: похожие на оригинал, частично схематичные и совсем условные (схема, график).
• Собирать модель вулкана, моделировать выветривание и круговорот воды своими руками.

Разминка

• Что такое глобус? Уменьшенная копия Земли в виде шара: на нём видны материки, океаны, горы.
• Чем карта похожа на местность и чем отличается? Показывает расположение рек, гор, городов, но она плоская и во много раз меньше.
• Где ты видел игрушечные копии настоящих вещей? Машинки, самолёты, кукольный домик, конструктор, макет города в торговом центре.
• Как синоптики узнают погоду на завтра? Собирают данные о температуре, ветре, облаках и считают прогноз на компьютере.

Разбираемся

Глобус, макет и карта погоды: что общего

Посмотри на первые картинки параграфа: школьный глобус, золотой макет монумента «Хан Шатыр», карта погоды Европы с облачками и цифрами температуры и серая «сетчатая» машина, нарисованная на компьютере. Все они не настоящие, а заменители настоящих вещей. Всё это модели.

Любой предмет природы очень сложен. Даже обычный камень состоит из миллиардов частиц. Чтобы разобраться, как он устроен, учёные берут упрощённую копию и изучают её. Сегодня больше всего моделей строят на компьютере.

📌 Модель — упрощённая копия настоящего предмета или процесса, которая повторяет его строение и действия. Настоящий предмет называют прототипом (оригиналом). Моделирование — способ изучать мир, создавая и исследуя модели.

На рисунке рядом стоят планета Земля из космоса и глобус. Земля — прототип, глобус — её модель.

Когда без модели не обойтись

Модель делают, когда с настоящим предметом опыт поставить нельзя. На рисунке параграфа пять таких случаев.

💡 В модели оставляют только то, что важно для исследования. Модель вулкана в руках у школьников показывает форму, цвет, склоны, кратер. Но не показывает настоящий размер, жар лавы и многое другое.

Один и тот же объект можно смоделировать по-разному. Геологу нужен разрез вулкана со слоями лавы и пепла, художнику — красивый рисунок, спасателю — карта, куда потечёт лава.

Три вида моделей

Как работает моделирование

Моделирование проходит два этапа:

1. Построить модель.
2. Исследовать её и сделать выводы.

Для чего нужны модели? Чтобы показать предмет (макет дома), объяснить известное (скелет человека), проверить догадку и узнать новое (компьютерная модель машины), предсказать (снимок циклона из космоса для прогноза погоды), управлять (схема железнодорожных путей со светофорами у диспетчера).

⚠️ Частая ошибка. «Модель всегда должна быть уменьшенной копией». Нет! Модель атома или клетки во много раз больше оригинала. А схема или график вообще не похожи на предмет — и всё равно это модели.

Выветривание: как вода разрушает камень

В одном из опытов ты моделируешь выветривание — разрушение и изменение горных пород на поверхности суши под действием воды, ветра, тепла и холода. Вода попадает в трещину и понемногу растворяет породу. Чем глубже трещина, тем больше камня соприкасается с водой. Быстрее всего растворяются известняк, каменная соль и гипс.

🌟 Так рождаются карстовые пещеры: подземная вода тысячи лет «прогрызает» известняк, и в скале появляются залы и коридоры. А капли, стекающие с потолка, оставляют сосульки из камня — сталактиты.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое прототип? Настоящий предмет, с которого делают модель.
• Почему модель не повторяет все свойства оригинала? В ней оставляют только главное для исследования, иначе она станет такой же сложной, как оригинал.
• Можно ли сделать несколько разных моделей одного объекта? Да: макет, рисунок, схему, компьютерную модель. Всё зависит от цели.
• Что такое выветривание? Разрушение и изменение горных пород на поверхности под действием условий природы.

Решаем упражнения

№ 1

(задание в тексте параграфа) Рассмотри картинки: глобус, макет «Хан Шатыра», карту погоды, компьютерную модель машины. Что их объединяет? Как они связаны с темой? Для чего они нужны?

Как думать. Все эти вещи — не сами предметы, а их заменители.

Пример ответа.

• Все они — модели настоящих объектов.
• Глобус помогает изучать Землю, макет — показать здание до или вместо стройки, карта погоды — рассказать и предсказать погоду, компьютерная модель — проверить машину до того, как её соберут.

Ответ: все это модели; их делают, чтобы изучать, показывать, проверять и предсказывать.

№ 2

(задание в тексте параграфа) Используя рисунок с пятью случаями, дополни кластер «Объект моделирования». В нём уже есть «явление природы», «действие», «чувство» и два пустых кружка. Приведи свои примеры.

Как думать. Объектом модели может быть предмет, процесс, явление. В пустые кружки впиши то, чего ещё нет.

Решение.

• Пустые кружки: предмет (глобус — модель Земли) и процесс (модель круговорота воды).
• Примеры к готовым: явление природы — модель извержения вулкана; действие — схема, как правильно сделать зарядку; чувство — смайлики, которые изображают радость или грусть.
• Можно добавить: живой организм (модель клетки), сооружение (макет моста).

Ответ: предмет, процесс (а также живой организм, сооружение) — и примеры к каждому кружку.

№ 3

(задание в тексте параграфа) Сравни две картинки вулкана: голубая гора с облаком дыма над кратером и серо-коричневый вулкан на острове с потоками лавы. Найди «плюсы» и «минусы» каждой модели.

Как думать. Что видно на каждой картинке, а чего нет?

Пример ответа.

Ответ: у каждой модели свои плюсы; обе не показывают внутреннее строение и настоящий размер.

№ 4

(Опыт 1 «Моделирование предметного объекта») Вырежи из бумаги развёртку вулкана, склей, объясни, какую модель ты сделал, и расскажи, как извержение помогает рождаться горам.

🧪 Опыт. Нужны: распечатанная развёртка вулкана, ножницы, клей. На развёртке — основание-коробка с картой местности (город, школа, ферма, ручей, дорога), конус вулкана с застывшей лавой и боковая стенка с разрезом: видны поток лавы и слои золы.

Как думать. Это бумажный макет, он внешне похож на вулкан, но меньше. Подумай, откуда берётся вещество, из которого вырастает гора.

Пример ответа.

• Это предметная (объёмная) модель: она повторяет форму вулкана в уменьшенном виде и показывает его разрез.
• При извержении из недр выходит лава, пепел и камни. Они застывают на склонах слой за слоем: лава, зола, снова лава.
• Так с каждым извержением гора растёт. Многие высокие горы мира — вулканы (Килиманджаро, Фудзияма).

Ответ: предметная модель; вулкан выбрасывает лаву и пепел, они застывают слоями, и гора растёт.

👨‍👩‍👧 Родителю. Распечатайте развёртку на плотной бумаге или картоне. Ножницы — с закруглёнными концами.

№ 5

(Опыт 2 «Моделирование химического выветривания») В прозрачном стакане сделай слои: гравий, соль, гравий с солью. Подпиши слои маркером и тонкой струйкой налей воду. Объясни, что за процесс и какой вид моделирования ты использовал.

🧪 Опыт. Нужны: прозрачный пластиковый стакан на 0,5 л, мелкий гравий, поваренная соль, вода, перманентный маркер.

Как думать. Вода — это «дождь» и «подземные воды», соль — порода, которая легко растворяется.

Решение. Вода просачивается между камешками и растворяет соль. Слой соли становится тоньше, верхние слои оседают, на месте соли остаются пустоты. Так в природе вода растворяет каменную соль, гипс, известняк: появляются пустоты, провалы, пещеры. Это химическое выветривание (растворение и вымывание). Стакан со слоями — предмет, а подписи маркером — графические значки. Значит, вид моделирования — предметно-графическое.

Ответ: химическое выветривание — вода растворяет и вымывает породу; моделирование предметно-графическое.

⚠️ Гравий не бери в рот, после опыта вымой руки. Солёную воду не пей.

№ 6

(Опыт 3 «Моделирование круговорота воды») Прочитай текст о круговороте воды, распечатай схему, нарисуй на ней стрелками все процессы с водой, дай название схеме. Расскажи, какой тип моделирования ты использовал.

Как думать. На картинке есть море, суша, горы со снегом, облака, Солнце, река и подземные слои. Пройди за водой по кругу.

Решение. Подписи для стрелок:

1. Над морем стрелки вверх — испарение (Солнце греет воду).
2. Пар поднимается и остывает — образование облаков.
3. Стрелка от моря к суше вдоль облаков — перенос облаков ветром.
4. Стрелки вниз из туч — осадки: над горами снег, над равниной дождь.
5. Стрелка вдоль реки — сток: река несёт воду в море.
6. Стрелка вниз в землю и по синему слою — просачивание и подземные воды.
7. Стрелки вверх над сушей — испарение с земли и растений.

Название: «Круговорот воды в природе». Тип — графическое моделирование: процесс показан рисунком со стрелками.

Ответ: испарение → облака → перенос ветром → осадки → сток и подземные воды → снова море; моделирование графическое.

№ 7

(вопрос 1 в конце параграфа) Объясни, какие модели на рисунке: карта озера с реками и городами, макет городского квартала, разрез Земли со слоями.

Пример ответа.

• Карта — условная (графическая) модель местности: значки, цвета, масштаб.
• Макет квартала — предметная модель, очень похожая на оригинал, только уменьшенная.
• Разрез Земли — схематичная модель: показаны земная кора, мантия, внешнее и внутреннее ядро, слои атмосферы. Внутрь Земли не заглянешь, поэтому без такой модели не обойтись.

Ответ: карта — графическая модель, макет — предметная, разрез Земли — схема (предметно-графическая).

№ 8

(вопрос 2 в конце параграфа) Что такое модель? Назови её основные свойства.

Пример ответа.

• Модель — упрощённый заменитель настоящего объекта (прототипа), который повторяет его строение или действия.
• Свойства: проще оригинала; передаёт только главные для цели свойства; может быть меньше или больше оригинала; для одного объекта бывает много разных моделей; модель удобно изучать вместо оригинала.

Ответ: модель — образец-заменитель оригинала; она проще, повторяет только главное и подходит для конкретной цели.

№ 9

(вопрос 3 в конце параграфа) Что такое моделирование?

Ответ: способ познания мира, при котором создают модели настоящих объектов и изучают их. Два этапа: построить модель и исследовать её.

№ 10

(задание без номера в учебнике: домашнее) Построй мини-модель круговорота воды в банке, понаблюдай и сравни с круговоротом на Земле.

🧪 Опыт. Нужны: банка с крышкой, маленькая формочка с почвой, вода, лёд, настольная лампа.

Как думать. Сопоставь каждую часть банки с частью Земли.

Решение. Лампа нагревает воду — она испаряется. Пар поднимается к холодной крышке со льдом и превращается в капли — так образуются облака. Капли тяжелеют и падают на «сушу» и в «океан» — это осадки. Вода с почвы стекает обратно вниз — это сток. Отличия от Земли: нет ветра, рек, гор со снегом, всё в миллионы раз меньше.

Ответ: в банке видны испарение, конденсация, осадки и сток — те же этапы, что в мировом круговороте воды.

⚠️ Лампа накаливания сильно греется — не трогай её и не ставь вплотную к стеклу. Банку бери стеклянную без трещин.

👨‍👩‍👧 Родителю. Если лампы накаливания нет, подойдёт тёплая (не кипяток) вода и солнечный подоконник — капли появятся всё равно.

№ 11

(задание без номера в учебнике: самооценка «Пирамида успешности») Представь себя в одном из углов треугольника: «отлично», «хорошо», «удовлетворительно» (в центре — оценка учителя). Что нужно повторить дома?

Как думать. Честно ответь себе: могу ли я без подсказки объяснить, что такое модель, назвать виды моделей и рассказать опыты?

Пример ответа. «Я в углу "хорошо": понял, что такое модель и прототип, собрал вулкан. Повторить: виды моделей и для чего их используют».

Ответ: у каждого свой; повтори то, что не получилось объяснить без учебника.

Шпаргалка

• Модель проще оригинала и показывает только главное.
• Модели бывают предметные, предметно-графические, графические (схемы, карты, графики).
• Модели нужны, чтобы показать, объяснить, проверить догадку, предсказать, управлять.

Мини-тест