Modeling is a form of explanation that is characteristic – even defining – of science"1
Algemeen gesteld is modelleren het maken van een (wiskundige) beschrijving van een situatie uit de werkelijkheid, waarbij die beschrijving dient om een probleem of vraag in die situatie op te lossen. Modelleren is zowel een werkwijze als een denkwijze. Het omvat een iteratief proces dat creativiteit en inventiviteit vraagt, waarin wiskundige, natuurwetenschappelijke en technische kennis wordt toegepast om nieuwe situaties te beschrijven. Dit omvat het bepalen van een strategie, het doorgronden/ analyseren van het probleem, het kiezen van variabelen, het opstellen van verbanden en het inzetten van wiskundige en computationele middelen.
De aanpak hangt af van het doel, de vraag of het probleem waarvoor een antwoord wordt gezocht.2 Het doel kan liggen in een beter begrip van de situatie op zich, maar ook in het ontwikkelen van nieuwe conceptuele kennis. Bij complexe probleemstellingen spelen moderne computertechnologie en geavanceerde digitale applicaties een centrale rol.
Fig 1.1 Drie categorieën van activiteiten die modelleren typeren
De figuur geeft een indruk van de activiteiten die bij het modelleren van belang zijn.3 Links staan activiteiten gerelateerd aan empirisch onderzoek, zoals het verzamelen van gegevens die in het model gebruikt worden en/of waaraan de modelresultaten getoetst kunnen worden. Rechts zijn de conceptuele activiteiten weergegeven die tot de constructie van een model moeten leiden, waaronder creatief denken en het formuleren van hypotheses die getest kunnen worden. In deze weergave is het modelleerproces vrijwel synoniem met het gehele proces van ‘onderzoek doen’.
Modelleren heeft een lange traditie en modelmatig onderzoek wordt in veel vakgebieden gebruikt. (De uitkomsten van) modelmatig onderzoek - zoals klimaat- en weermodellen, macro-economische modellen en ecologische modellen hebben een grote invloed op onze samenleving.
- Voorbeeld: Psychologie
- Voorbeeld: Ecologie
- Voorbeeld: Games
In deze aanvullende handreiking richt de aandacht zich op modelleren in de natuurkunde.
| Modelleren is niet alleen een gereedschap waarmee theorieën worden getoetst en toegepast. In wetenschap en technologie is modelleren meer en meer een denkwijze voor creatieve theorieontwikkeling geworden. In feite is iedere natuurwetenschappelijke theorie een model van de werkelijkheid. |
1. R.N. Gierre, Explaining science: A cognitive approach, University of Chicago Press (1988)
2. K., T. van Overveld e.a. In Lecture Notes to ‘A Discipline-Neutral Introduction to Mathematical Modelling' (TUE, 2015)
3. Ch.G. van Weert, Visie op het Bèta-curriculum, IOBT (2015)