<p class="ql-block">6月13日19:30，清华大学航天航空学院教授高云峰为大家带来专题讲座《跨学科概念（2）：系统与模型》。</p> <p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">一、跨学科概念“系统与模型”的内涵、特点及应用</p><p class="ql-block">二、物质科学领域中的系统与模型</p><p class="ql-block">三、生命科学领域中的系统与模型</p><p class="ql-block">四、地球宇宙科学领域中的系统与模型</p><p class="ql-block">五、技术与工程领域中的系统与模型</p> <p class="ql-block">建立简化模型研究复杂系统，是一种科学研究的方法。模型包括物理模型(通常是实物或示意图)、数学模型(通常是数学公式)和概念模型(通常是相关理论)，模型要反映系统的主要特征。</p> <p class="ql-block">模型具有系统的本质特征，模型与系统之间存在着某种相似性，除了可以解</p><p class="ql-block">释一部分系统的已知现象，还可以从模型预测系统还没有被发现的现象。</p> <p class="ql-block">由于研究目的不同，对于同一研究对象，可以用不同模型来进行研究。</p> <p class="ql-block">系统的状态没有什么规律，这意味着长期天气预报不可能准确。这一发现改变了人们的很多观念:世界是否可以精确预测?我们可以近似预报某一时期的天气，但是要做到长期精确预报，理论上是不可能的。</p> <p class="ql-block">原子是不带电的。既然电子是原子的一个组成部分，那么原子中一定还存在着带正电荷的部分，并且正负电荷的总量一定相等(演绎推理)。在原子内部，正负电荷又是如何分布的呢?</p> <p class="ql-block">生命系统物理系统更为复杂，有其独特的规律。生物体是一个多层次、自组织的开放系统。</p><p class="ql-block">生命机体是一个复杂的有机整体，生命机体整体属性不等于部分属性的机械总和</p> <p class="ql-block">在生命科学领域，细胞模型对于学生了解细胞起到重要作用</p><p class="ql-block">细胞模型就是细胞的简化表示，反映了细胞的主要结构特征。</p> <p class="ql-block">细胞通过细胞膜与外界可以有物质和能量交换，具体与“结构与功能”有关。</p> <p class="ql-block">地球系统”核心概念采用了大量模型来反映地球圈层以及地表的气候、地质等特点。</p> <p class="ql-block">宇宙是人们面对的最大谜团和系统。古代科学家已经采用模型来描述或解释这一复杂系统。</p> <p class="ql-block">在技术与工程领域，不同核心概念从不同角度(社会发展、实践）有助于学生形成跨学科概念“系统与模型”。</p> <p class="ql-block">利用模型更容易说明系统的特点</p><p class="ql-block">中国的大科学项目“500米口径球面射电望远镜”(FAST)很好地体现了系统与模型的关系:模型能更清晰地反映系统的特征。</p> <p class="ql-block">让学生理解可以通过模型来验证一些猜测，逐渐理解科学是和自然现象最为接近的一种解释。</p> <p class="ql-block">总结：系统是根据研究目的人为界定的，由一些有关联的物体或成份组成的有序整体。系统包含边界、成份和相互作用。</p><p class="ql-block">模型是经过处理的简化系统，但能体现原系统的本质特征，特别是系统的内在特征。模型包括物理模型、数学模型和概念模型。模型可以根据需求简化为不同复杂程度，并对系统进行某种程度的预测。</p><p class="ql-block">利用系统与模型，可以有意识地建立模型来描述、解释所关心的系统特征。</p><p class="ql-block">在科学课程中，学生从不同的领域不同角度接触到系统与模型的概念。课程中多个具体核心对于学生逐渐形成“系统与模型”这一跨学科概念都提供了独特的贡献。</p>