Урок-практикум "Моделирование биологических процессов"

Цели и задачи урока:

• закрепить и проверить навыки работы среде MS Excel;
• используя методы активного обучения, метод проектов (создание реального творческого продукта), построить графики биоритмов среде MS Excel;
• показать межпредметную связь учебных предметов (баскет-метод) – биология, алгебра и информатика;
• закрепить умение строить и анализировать графики, обобщать и делать выводы, обосновывать свою точку зрения;
• закрепить навыки индивидуальной и групповой работы учащихся.

План урока:

• Формулировка темы урока. Постановка цели урока.
• Постановка задачи.
• Построение моделей.
• Компьютерный эксперимент.
• Анализ результатов.
• Подведение итогов урока

ХОД УРОКА

I этап. Постановка задачи

Осведомленность о фазе ритма, дает возможность человеку
корректировать свое поведение, причем успех таких
действий просто феноменален.

( Уэст Питер)

Описание задачи

Существует гипотеза, что жизнь человека подчиняется трем циклическим процессам, называемым биоритмами. Эти циклы описывают три стороны самочувствия человека: физическую, эмоциональную и интеллектуальную. Биоритмы характеризуют подъемы и спады нашего состояния. Считается, что «взлетам» графика, представляющего собой синусоидальную зависимость, соответствуют более благоприятные дни. Дни, в которые график переходит через ось абсцисс, считаются неблагоприятными.

Не все считают эту теорию строго научной, но многие верят в нее. Более того, в некоторых странах мира в критические дни, когда ось абсцисс пересекают одновременно две или тир кривые, людям профессий с повышенным уровнем риска (летчикам, каскадерам и т.п.) предоставляются выходные дни.

Создание теории существования биоритмов приходится на начало XX века, когда два абсолютно независимых исследователя пришли к одним и тем же выводам в отношении физического и психологического циклов. Это были Герман Свобода (Вена) и Вильгельм Флисс (Берлин). Сообразить на троих предложил Австриец Фридрих Тельчер (Инсбрук). В дальнейшем он же обнаружил и четвёртый цикл – интуитивный (37 дней), однако в связи со сложностью его применения великой популярности он так и не получил.

За точку отсчета всех трех биоритмов берется день рождения человека. Момент рождения для человека очень труден, ведь все три биоритма в этот день пересекают ось абсцисс. С точки зрения биологии это достаточно правдоподобно, ведь ребенок, появляясь на свет, меняет водную среду обитания на воздушную. Происходит глобальная перестройка всего организма.

Физический биоритм характеризует внутренний настрой человека, т.е. его физическое самочувствие. Периодичность его составляет 23 дня.
Эмоциональный биоритм характеризует внутренний настрой человека, его способность эмоционального восприятия окружающего. Продолжительность периода эмоционального цикла равна 28 дням.

Третий биоритм характеризует мыслительные способности, интеллектуальное состояние человека. Цикличность его – 33 дня.
Предлагается осуществить моделирование биоритмов для конкретного человека и для двух друзей, от 1 текущей даты (дня отсчета) на месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели

Цель моделирования

На основе анализа графика биоритмов выбрать благоприятные и неблагоприятные дни для конкретного человека.
На основе анализа суммарных биоритмов прогнозировать совместимость людей, выбрать благоприятные и неблагоприятные дни, для разного рода деятельности.

Формализация задачи

Объектом моделирования в этой задаче может быть любой человек или группа людей, для которых известна дата рождения.

II этап. Разработка модели

Информационная модель

Указанные циклы можно описать приведенными ниже выражениями, в которых переменная k – количество прожитых человеком дней:

Физический цикл	ФИЗ ( x ) = sin (2*p* k/23)
Эмоциональный цикл	ЭМО( x ) = sin (2*p* k/28)
Интеллектуальный цикл	ИНТ ( x ) = sin (2*p* k/33)

Количество прожитых дней k = Дата исследования – Дата рождения

Компьютерная модель

Для моделирования выберем среду электронной таблицы MS Excel. В этой среде информационная и математическая модели объединяются в таблицу, которая содержит две области:

• исходные данные (дата рождения, даты исследования)
• расчетные данные (результаты).

Составьте компьютерную модель по приведенному образцу. Введите в ячейки исходные данные, расчетные формулы. При записи формул используйте вставку стандартных математических функций SIN(…) и ПИ(…).

III этап. Компьютерный эксперимент

ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА – смотри ПРИЛОЖЕНИЕ 1, раздается каждому учащемуся.

1. Постройте компьютерную модель в среде MS Excel.

2. Проведите тестирование модели для указанной в расчетах даты.

Совпадение значений с контрольным образцом показывает правильность введения формул.

3. Введите в ячейки В1 вашу дату рождения. Проследите перерасчет значений и изменений на диаграмме.

Ответить на вопросы.

4. Постройте модель физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости двух друзей.

• Выделите ранее рассчитанные столбцы своих биоритмов (ячейки с В3 по Е21), скопируйте их , поставьте курсор в ячейку G3 и вставьте столбцы, используя команду :

Меню: Правка ––> Специальная вставка ––>Вставить значения ––> Ok

• Ввести в ячейку В1 дату рождения друга. Модель мгновенно просчитается для новых данных.

• В столбцах J, K, L провести расчет суммарных биоритмов по формулам.

• По столбцам J, K, L построить линейную диаграмму (Мастер диаграмм Нестандартные Гладкие графики …) физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости.

IV этап. Анализ результатов моделирования

Максимальные значения по оси у на диаграмме указывает на степень совместимости: если размер по у превышает 1,5 , то вы с другом в хорошем контакте.
Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы:

Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы по 1 части:

• Какое эмоциональное настроение будет у вас в праздничные дни?
• Какое интеллектуальное состояние у вас в конце четверти?
• Каковы ваши физические силы на каникулах? Что вам лучше остаться дома и почитать или покататься на коньках, лыжах.
• Как провести Новогодний праздник в шумной компании друзей или спокойной семейной обстановке, по какому биоритму это можно проверить?

Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы по 2 части:

1. Что, на ваш взгляд, показывают суммарные графики биоритмов? Что можно по ним определить?
2. Какая из трех кривых показывает вашу наилучшую/наихудшую совместимость с другом?
3. Как вы проведете каникулы вместе или нет, какой день самый благоприятный для поездки в кино, для совместного выезда на турбазу,?
4. Выбрать дни, когда вам не рекомендуется общаться. Что можно ожидать в эти дни?
5. В какой области де­ятельности вы мог­ли бы преуспеть в паре с другом?

V этап. Итог урока. Выставление оценок

– Какие навыки работы с электронными таблицами вы повторили?
– Что вызвало затруднение?
– Что вы для себя возьмете с этого урока?

Предложить учащимся провести эксперимент и пронаблюдать соответствие биологических процессов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Н.В. Макарова «Информатика. Задачник по моделированию»
2. А.Х. Шелепаева «Поурочные разработки по информатике»
3. Журналы «ИНФО» и «Информатика» разных лет