|
► 背景： 模型重要么？ 陆奇在《我的大模型世界观》中有两个重要的观点：三位一体和人是模型的组合；这也启发了我关于'模型观'的一系列思考，以及整理了三个领域的众多模型，希望可以暗示模型在过去和未来的重要性。
模型与建模的理论 1. 模型与建模的定义 模型被视为是一种观念的，过程的，或系统的表征，模型的目的是表征一个目标物，并且用来协作概念化。模型能够被检验，且根据检验来改变。 建模是以'模型'为基础的模型建构，是透过形成，使用，修正与详细阐述的反复过程。 2. 模型与现象间的交互关系
模型是对现象，概念，过程，事件或物体等的表征，可以以不同的方式来呈现（如图像，文字，符号，动作等多元方式）以达到不同功能和目的（如解释性，描述性，沟通，模拟，抽象化，预测性，推理性，问题解决等） 实体包括具体物体的属性和结构，自然与物质现象可以是宏观或微观的；在心智模式部分则是长期记忆中的元素与外在环境交互作用所产生的内在表征，会随着外在人和事物的变动而改变。 实现与现象是客观存在，心智模式是主观意识，模型是连接客观世界与主观意识的中介，即模型是对客观世界的抽象，方便人类认识世界；模型也是主观意识对客观世界指导或改造的工具。 3. 模型的分类
其一，类比模型，是最常见，最通用的模型形式，对不同事物的属性或特征进行抽象，具有共同属性的事物就可以进行类比。类比是人类增多知识和发明创造最有力的思维工具。 其二，图像模型，数学模型，理论模型，概念过程模型，模型的分类 ≠ 模型单一的存在，我们常见的模型通常是多种属性模型的组合。 例如:《阿里PNES模型和抖音5A模型》中的两个用户模型，就都包括了图像，数学，理论，以及概念-过程等内容。 其三，模拟模型，这个一种很特殊形式的模型，在《科学研究方法论-总》中的第三层计算机方法体系中，就有模拟这个方法，是思维实验在计算机系统中的应用。 其四，综合模型，是一种很COOL的模型，在《问题解决的28个模型》中我并没有简单的列举模型，而是将28个模型按照一定的逻辑结构建构了一个系统性问题解决的综合模型。 4. 模型的价值（7个功能） 模型与建模是科学研究的重要内容，也是科学学习中不可或缺的认知与能力，模型是整合经验学习与科学思考的中介产物。模型在科学研究中有七个功能： 其一，简化复杂现象，便于思考， 如，GMV=用户数✖️客单价×复购率 其二，提供更容易理解的方式了解理论， 如，用AIDMA模型解释消费者心理过程。 其三，提供理论的预测能力，一个结构化与机械化的向度，如，科学家用开普勒行星轨道和牛顿吸引力预测了海王星的发现。 其四，强化理论的预测能力， 如，基于大数据的推荐引擎模型。 其五，关于理论相关性提出问题，如，利用电脑模型解释二氧化碳对全球暖化上升的问题。 其六，提供相关理论深刻理解与想象的媒介， 如，用足球来描述C60的结构。 其七，提供实验与观察的理论推导， 如，利用气体分子模型来推导查理定律。
建模过程 与 联结的推理 关于模型有两种能力：一种是模型认知能力，一种是建构模型能力，前者是后者的基础，后者是前者的发展。这两种能力我们都需要培养和锻炼。 1. 建模过程的六个环节
其一，模型选择 面对特定问题，能自动从脑中选出能解决该问题的模型类型。 其二，模型建立 在认知问题后，进行归纳推理的阶段，确认第一步所选模型的相关要素与结构，以及表征具体的模型。 其三，模型效化 在建立初步模型后，要开始进行实验或测验阶段，利用各种方式检验初步模型内部的一致性，借以判断是否要修正模型。 其四，模型应用 对心智模型修正后，利用已效化的模型求得问题的解答，并对相似情景的问题加以诠释，来判断模型的有效性。 其五，模型调度 当应用的模型有迫切性时，就会试图使用该模型解决各种新情景的问题。在此阶段，设计并进行实验检验，借以评估该模型的使用广度，对新问题情景作推论的测试。 其六，模型重建 模型重建是个体扩大或精细其模型解释力时，相当重要的元素，只有模型重建，透过修正，强化，或延伸其结构或功能，才能使建模变成持续循环作用的一套思考过程及趋向科学化。 2. 与建模有联结的推理 其一，分析：将现象分析分解是在执行模型时确认模型的重要元素，此外，用图表或实验资料诠释模型的意义。大部分与推理相关的建模活动是在建模任务时执行。 其二，归纳推理：当推测假说在模型元素中交互作用时，会发生归纳推理，此过程意味着模型结构与现象之间的关系。 其三，量化：当建构一个初步模型，借由数学关系的形式来对模型元素与相关的想法更为精确。 其四，解释：区分为什么模型的元素是相关的，即为什么某一因素会影响另一元素。 其五，评估：为了评估与检验模型，需要联结模型与实验所获得的结果，且在这个过程中不断的修正模型。
在《科学研究方法论-总》中列举了模型与其他要素的关系，如，分析，归纳，演绎和解释等，在建构模型的过程中这些推理方法也发挥了重要作用，也充分说明了在科学研究方法体系中，各层级的方法不是独立存在，而是相互交叉，互相作用的。
建模模式之架构
1. 建构模型的开始和结束都是目的：模型作为联结客观世界与主观意识的中介，承担认识和改造世界的目的，所以，模型的建构以解决问题为起点，以完成解决问题为终点。 2. 心智模式既是建模的结果也是建模的工具：建模过程中对资源和经验的分析需要已有的心智模式作为工具，建模后的模型也可以成为新的心智模式。 3. 思维实验：在建模过程中对初步的表征模式进行设计和制定时，有一个前提过程 - 思维实验，是一个可逆行为，节省成本，提高实验效率的步骤。 4. 模型考量：完成建模后除了对问题的解决，还包括对模型应用范围和限制的考量，这样现实模型才升级为理论模型。
建模能力的6个层次（理论和案例） 科学哲学大师Hempel-1958认为人们必须依靠科学理论才能系统地，精确地，深入地理解自然界的现象和过程。
1. 经验反应 - Lecel0 面对特定问题无法解决时，语无伦次，答出与问题情景毫无相关的想法，执着于非理论的经验观察。只有个人习惯动作，或是直接经验的反射，无法回答出与理论结构相关的因素，都属于最底层次的能力。 2. 单一因素 - Level1 面对特定问题运用到科学理论相关知识时，能反省自身的经验，借由过去的经验学习去回答问题。对特定问题反应出一种与理论相关的因素，能力定义为Level2。 3. 多重因素 - Level2 面对特定问题开始理解已知理论相关的构成元素时，借由自身的思考或经验学习，将多个与问题相关的知识提取后，再去回答问题。 对特定问题反应出两种以上与理论相关的因素，但不涉及因素间的关系时，能力定义为Level2. 4. 关系层次 - Level3 面对特定问题开始应用和分析已知理论相关的多个知识时，通过反省或再次学习，将多个与问题相关的知识联结后，建构出关系层次的概念去回答问题。 对特定问题反应出多个因素间的关系，交互作用或影响时，能力定义为Level3。 5. 延伸关系 - Level4 面对特定问题能以综合的观点，重复反思多个知识关系间延伸抽象的概念，建构出延伸关系的概念去回答问题。 对特定问题能将多个因素关系间的概念做进一步延伸抽象的反应时，能力定义为Level4。 6. 科学理论 - Level5 通过存在检视，评估层次，假定反思等行为，对自我建构的理论会谨慎地思考存在的价值并反复地进行假设验证。 对特定问题能以几近完整的科学理论作答，或用更多高阶，复杂的延伸抽象概念作探讨时，能力定位为Level5。 案例分析 - 解决问题过程的建模能力层次
问题：如何解决问题？《问题解决的28个模型系统化》 其一，Level0层次：只能回答相关经验，没有任何理论，模型或体系知识，属于最低层次。 其二，Level1层次：可以联想起一个工具或理论，例如，采用5W2H模型。 其三，Level2层次：可以联想起多个工具或理论，例如，5WHY模型，鱼骨图模型等。 其四，Level3层次：面对问题，不仅可以联想起多个理论，并且可以根据现实情况建立多个理论的关系，例如，面对多个问题时，可以结合柏拉图模型和20%-80%模型找出主要问题或频繁问题。 其五，Level4层次：面对多个问题，不仅可以根据柏拉图和20-80%模型找出主要问题，还可以根据5WHY和鱼骨图模型找出主要问题的主要原因。 其六，Level5层次：面对复杂问题，可以根据问题现况，不仅可以综合应用多个模型解决问题，还可以通过复杂问题的解决，建构提高具有逻辑结构的系统化模型组合。
以模型为基础的学习理论架构
国立台湾师范大学的邱美虹教授建构了一个三面向的建模理论架构：本体论，认识论和方法论。 在模型与现象和心智模式的关系中，认识到模型在客观世界与主观意识中的中介作用 - 认识和改造世界，就揭示了模型背后的理论一定涉及认识论和方法论，再加上其本体，就形成了邱教授的三面向的理论架构。 1. 本体论 模型被视为一个物件，事件，想法或现象的表征，然后科学的模型有时是抽象的或模拟的，以用来对未知事物架构与过程做描述或预测。 以本体地位作为区分模型的指标：心智模型，表达模型，共识模型，历史模型，课程模型，教学模型，混合模型等。 以表征作为区分模型的指标：具体模型，言语模型，视觉模型，动作模型等。 2. 认识论 以模型为基础的学习是透过形成，使用，修正与详细阐述的反复过程来建构模式的。从模型与建模的认识观点看，理解模型是思考与科学的产物，也是学习与教学的主要工具。 科学知识的发展即为一个不断产生模型与修正模型的过程，使用已知的知识去整合新的讯息，进而延伸他们的知识。在整合的过程中，来自现象观察，直接经验，或是许多表征的交互作用由心智的运作建立模型。 同时模型的建立也可以透过讨论，理解，评估他人的模型，进一步了解我们的心智模式是否能让我们进一步理解，描述，解释和预测现象或事件。 3. 方法论 模型在科学上有七个功能：1. 简化复杂现象，便于思考。2. 提供更容易理解的方式了解理论。3. 提供理论的预测能力，一个结构化与机械化的向度。4. 强化理论的预测能力。5. 提供理论发展的方式。6. 提供相关理论深刻理解与想象的媒介。7. 提供实验与观察的理论推导。 为了发挥模型的功能，建立模型的能力就是必须的，模型建构是一种较为进阶的过程技能。 在这个过程中，主要的认知活动有：确认与描述情景中的每个现象系统的组成；确认建模的目的，且所期望结果的有效性；选择适当的理论来评价，选择和建构一个适当的模型和建构；处理与分析模型的有效性，根据分析对问题给予适当的结论。 参考目录： 在华人学界关于模型与建模的理论真的很少，我也寻找了很多，终于在坚持不懈下找到了邱美虹，国立台湾师范大学科学教育研究所的教授，她应该是我国为数不多的专门研究'模型与建模'领域的专家，有兴趣可以追踪。 1. 《模型与建模能力之理论架构》 2. 《从科学学习的观点讨论模型与建模能力》 3. 《建模能力分析指标的发展与应用》
|
|
|
