Интегрированный урок-диспут (информатика + биология) «Вирусы биологические и компьютерные. Какие опасней?»

Я ни разу ничему не научился от человека, который согласен со мной.
Дадли Филд Мэлоун

Цель урока: расширить и углубить знания учащихся о влиянии биологических и компьютерных вирусов на человека и человечество и выяснить, какие из них наиболее опасны.

Задачи урока:

Образовательная:

• Исследовать природу происхождения понятия «вирус», выяснить, почему компьютерная программа называется «компьютерным вирусом».
• Рассмотреть строение биологического и компьютерного вируса, изучить их среду обитания.
• Рассмотреть пути передачи биологических и компьютерных вирусов и методы их проникновения в клетку, в компьютерную программу или память компьютера.
• Обозначить особенности профилактики заражения вирусами.
• Проанализировать влияние биологических и компьютерных вирусов на человека и человечество и ответить на вопрос, какие же из вирусов могут в итоге оказать больший вред человечеству.

Развивающая:

• Усилить познавательный интерес, развить интеллектуальные и творческие способности в процессе проведения исследовательской работы с различными источниками информации.
• Преподать опыт ведения диспута.

Воспитательная:

• Сформировать ответственное отношение к своему здоровью, как к ценности.
• Сформировать культуру здоровья для профилактики вирусных заболеваний, а также культуру работы с информацией на компьютере и в компьютерных сетях;
• Сформировать навыки работы с дополнительной информацией.
• Сформировать навыки публичного выступления и ведения диспута.

Форма урока: урок-занятие в форме диспута.

Средства обучения: компьютер, мультимедийный проектор, экран, слайдовая презентация к уроку, карточки экспертов, памятки выступления.

Подготовка урока:

1. Работа учащихся с учебниками по биологии и информатики.

2. Работа учащихся с научно-исследовательскими сайтами в сети Интернет.

3. Класс делится на 3 группы. Каждая группа получает индивидуальное задание и разрабатывает выступление, отражающее значимость выделенной проблемы. Одна из групп берет на себя функцию экспертов и получает индивидуальное задание: оценить выступление других команд.

4. Группы учащихся получают памятки по ведению дискуссии, группа экспертов – оценочные бланки.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент: приветствие, подготовка обучающихся к работе

Светлана Владимировна: добрый день, уважаемые ученики и гости. Заболевания растений, животных и человека, вирусная природа которых в настоящее время установлена, и которые в течение многих столетий наносили ущерб сельскому хозяйству и вред здоровью человека. Резюмируя все вышесказанное, можно с уверенностью сказать, что биологические вирусы самые опасные для всего живого на планете.

Олег Валерьевич: позвольте с Вами не согласиться компьютерные вирусы, намного опасней для человечества. Исследователи компании Fortinet предсказывают, что в будущем компьютерные и биологические вирусы будут все больше сближаться, а границы между биологическим и цифровым миром размываются уже сейчас.

Светлана Владимировна: Олег Валерьевич, мне кажется, что нам с Вами вдвоем не решить самим этот спор, давайте призовем к помощи учеников и наших гостей, может быть они помогут нам в решении столь серьезного вопроса.  

Олег Валерьевич: С Вашим предложением я полностью согласен. Но перед тем как мы начнем наш диспут, давайте озвучим основные принципы его ведения.

На экране появляется СЛАЙД ПРЕЗЕНТАЦИИ:

• Перед тем, как спорить, подумай, что именно ты должен сказать.
• Если ты пришел на диспут, обязательно выскажи и аргументируй свое мнение.
• Говори просто и ясно, логично и последовательно
• Говори только то, что тебя интересует, что ты знаешь, в чем ты уверен, не утверждай того, в чем сам не уверен.
• Спорь честно: не перекручивай мысли человека, с которым ты не согласен.
• Не повторяйся и не повторяй слов других.
• Помни, что лучшие доказательства - точные факты.
• Уважай того, кто спорит с тобой; твое тактичное поведение доказывает, что ты не только сильный оппонент, но и воспитанный человек.

План ответа выступающего:

• Приветствие. Озвучивание проблемы.
• Краткая информация о проблеме.
• Доказательная база.
• Выводы. Призыв к общественности и экспертам. (Таким образом…)
• Временные рамки выступления 2-3 минуты
  

Знакомство экспертов с оценкой выступлений.

Критерии оценки выступления экспертами

Светлана Владимировна: теперь, когда мы познакомились с основными правилами ведения диспута, мы можем преступить к поиску ответа на главный вопрос нашего урока «Вирусы биологические и компьютерные. Какие опасней?». Тема диспута появляется на доске.

Олег Валерьевич: Уважаемые гости, мы предлагаем вам присоединиться к командам участникам в зависимости от того как вы считаете «Какой вирус наиболее опасен?» или к экспертам, чтобы помочь им оценить ответы выступающих.

Светлана Владимировна: перед началом диспута хотелось бы узнать путем голосования, какой вирус, по вашему мнению, более опасен. Гости также могут присоединиться к голосованию.

Олег Валерьевич: Уважаемые участники команд, итогом нашего диспута должна стать сравнительная таблица на выявление сходств и различий компьютерных и биологических вирусов. Следите внимательно за выступлением оппонентов и по ходу диспута заполняете данную таблицу.

Светлана Владимировна: Мы начинаем! Многие новые науки заимствуют термины и определения из более известных наук. Хочется спросить, на каком основании термином «вирус» называют компьютерную программу?

Ученик первый (биология) – Здравствуйте. Вирус — это неклеточный инфекционный организм, который может размножаться только внутри живых клеток. Кстати, с латинского это слово переводится дословно как "яд".

Начало исследованиям было положено в 1892 году. Тогда Дмитрий Ивановский опубликовал свою статью, в которой описывал патоген растений табака. В 1898 году Мартином Бейеринком был открыт вирус табачной мозаики. С того момента учёные описали уже около 6000 различных вирусов, хотя они полагают, что существует их более 100 миллионов. Хочется отметить, что эти образования - самая многочисленная биологическая форма, которая присутствует в любой экосистеме на Земле. Изучением их занимается вирусология, а именно - раздел микробиологии. Таким образом, вирус – это понятие чисто биологическое, поэтому его использование как понятия в информатике является грубым нарушением.  

Ученик второй (информатика): Все дело в том, что эти программы очень схожи по способу своего распространения с биологическими вирусами. Как одни, так и другие постоянно репродуцируют себя, постепенно захватывая все новые и новые участки организма. Более того, и компьютерные, и биологические вирусы не ограничиваются одним носителем, а постоянно заражают все большее количество жертв.

Точно неизвестно, кто является автором этого устоявшегося термина. Правда, многие эксперты утверждают, что словосочетание "компьютерный вирус" первым употребил писатель-фантаст Грегори Бенфорд. В его произведении «Человек в шрамах», написанном в 1970 году, именно вирусом называется программа, наносящая вред компьютерам.

Таким образом, можно резюмировать, что компьютерный вирус – это программа, обладающая способностью к самовоспроизведению. Такая способность является единственным средством, присущим всем типам вирусов. Поэтому термин «компьютерный вирус» был заимствован не без причин.

Олег Валерьевич: механизмы проникновения компьютерных вирусов разнообразны. А разве биологические вирусы могут обладать таким же свойством?

Ученик третий (информатика): Давайте представим, что персональные компьютеры - это клетки некоторого гигантского организма, а всемирная сеть Интернет соответствует кровеносной системе, доставляющей к клеткам питательные вещества и кислород, а иногда - и вредоносные вирусы. До появления сети Интернет в основном компьютерные вирусы передавались через дискеты от компьютера к компьютеру, также как и многие биологические вирусы, которые передаются воздушно-капельным путем. Если Интерент – это условная «кровеносная система», то компьютерные вирусы заражают не один компьютер, а целую систему, которая носит название «Компьютерная сеть», поэтому для компьютерных вирусов территориальная принадлежность заражаемого компьютера не имеет.

Ученик четвертый (биология): Мы можем согласиться, что биологические и компьютерные вирусы могут объединять некие общие свойства, но разве можно открыто заявлять о том, что механизмы заражения биологическими вирусами, точно такие же, как и у компьютерных. Биологический вирус проникает через защитную оболочку клетки, которая, по идее, не должна пропускать вредоносные вещества, и захватывает контроль над клеточным синтезом. Вирус подменяет собой функции клеточного ядра, содержащего молекулы ДНК, кодирующие создание необходимых веществ, за которые отвечает данный тип клеток. Он подставляет свою ДНК вместо ДНК клетки, заставляя клетку синтезировать свои копии. Вирусы могут поражать не только отдельную клетку или человека, как отдельную биологическую единицу, но и целые биологические системы, за счет переноса вирусов от одного человека к другому. Несмотря на территориальную принадлежность заражения биологическим вирусом, велика вероятность, что переносчики заболевания могут расширить территорию заражения за счет постоянной миграции.

Олег Валерьевич: Мы внимательно выслушали участников двух команд. Хотелось бы узнать у всех присутствующих, изменилось ли ваше мнение относительно опасности вирусов. И сделаем мы это снова путем голосования.

Светлана Владимировна: Известно, что многие биологические вирусы опасны тем, что обладают свойством изменчивости в результате мутации, что приводит к сложности борьбы с ними. Есть ли у компьютерных вирусов такие свойства?

Ученик пятый (биология): Однозначно биологические вирусы отличаются от остальных представителей живого мира не только своими малыми размерами, избирательной способностью размножаться в живых клетках, особенностями строения наследственного вещества, но и значительной изменчивостью. Изменения могут касаться формы, патогенности и антигенной структуры. Науке известны факты, когда вирусы изменяют свои свойства как в естественных условиях, так и в эксперименте. В основе таких изменений свойств вирусов лежат два процесса.

Мутация - изменение последовательности нуклеотидов в определенном участке генома вируса, ведущее к изменению фенотипических свойства.

Рекомбинация - обмен генетическим материалом между двумя близкими, но отличающимися по наследственным свойствам вирусами.

Мутациям чаще всего подвергаются РНК-вирусы, так как молекула РНК менее стабильна. Вирусы мутируют и начинают представлять особую опасность для человека. Самыми распространенными являются вирусы гриппа и иммунодефицита человека (вызывающего СПИД).

Ученик шестой (информатика): В случае компьютерного вируса говорить следует не о мутации, а о процессе полиморфизма. Полиморфизм компьютерного вируса - специальный механизм, позволяющий вредоносному коду меняться от заражения к заражению. Полиморфный вирус - вирус, предпринимающий специальные меры для затруднения своего обнаружения и анализа. Не содержит ни одного постоянного участка кода. В большинстве случаев два образца одного и того же вируса-полиморфика не будут иметь ни одного совпадения. Достигается это за счет шифрования основного тела вируса и существенной модификации от копии к копии модуля-расшифровщика.  

Кроме этого свойства существуют следующие особенности, которые сближают компьютерные вирусы и биологические:

• период основной активности – большинству биологических вирусов необходимо время чтобы достичь критической массы для максимальной эффективности заражения. Существуют некоторые компьютерные вирусы, запрограммированные на активизацию в определенное время и определенный день;
• повторное заражение – некоторые компьютерные вирусы постоянно обновляются, поэтому инфицированная машина всегда остается под контролем злоумышленников.

Но при этом, в отличие от биологических вирусов вирусы компьютерные способны к самоупаковыванию, шифрованию, что очень сильно затрудняет механизмы профилактики и борьбы с ними.

Олег Валерьевич: ежегодно компьютерные вирусы наносят непоправимый ущерб экономике многих стран, который может исчисляться десятками миллиардов долларов. А какой ущерб могут нанести биологические вирусы?

Ученик седьмой (информатика): Компьютерный вирус Chernobyl фактически полностью вывел из строя около 500 тысяч персональных компьютеров, а убытки оцениваются в 1 млрд долл.

Ущерб от компьютерного вируса с романтическим названием «ILOVEYOU» составил 15 млрд долларов убытков. В общей сложности этот вирус затронул более 500 тысяч систем.

Компьютерный вирус MyDoom все еще удерживает звание самого разрушительного за всю историю. Ущерб от него оценивается в более чем 38 млрд долл. Кроме того, последствия от MyDoom были серьезными и продолжительными.

Но ущерб может наноситься не только компьютерам. В США был зарегистрирован случай, когда специально созданная программа стала косвенной причиной смерти человека. Вредоносный «вирус» попал в компьютеры двух детских медицинских учреждений, что вызвало сбои в системах диагностики. В результате заболевание было определено неверно, и человек умер. Другой случай, в одном из госпиталей Нидерландов пациент получил летальную дозу морфия по той причине, что компьютер был заражен вирусом и выдавал неверную информацию о дозе.

Кампания Fortinet пошли дальше в своих исследованиях, предположив, что компьютерные вирусы в скором времени начнут поражать человека. В качестве примера приводится создание электронных протезов. Как только эти устройства начинают взаимодействовать с внешней машиной, что необходимо на определенном этапе, теоретически они становятся уязвимыми для компьютерных вирусов.  

Специалисты из университета Сингулярности в США предсказали возможность создания вредоносных компьютерных программ, способных инфицировать человека. Они утверждают, если специалисты научатся управлять цепочкой ДНК, то смогут «программировать» на определенные действия бактерии и вирусы.

Ученик восьмой (биология): Ежегодно во время эпидемий гриппа и подобных ему заболеваний в мире болеют до 5 миллионов человек и до 500 тысяч умирают. Эпидемии вирусных заболеваний также наносит огромный экономический ущерб. Расчеты экспертов США показали, что за последние годы только эпидемии гриппа обходятся ежегодно в сумму до 167 миллиардов долларов.

Самая сильная из известных пандемий гриппа, которая произошла в 1918-1920 годах. Это печально известная "испанка. Долгое время считалось, что «испанка» унесла порядка 20 миллионов жизней. По сегодняшним же оценкам экспертов, эта цифра должна быть удвоена – а это намного больше, чем потери всех стран в Первой мировой. Во время пандемий 1957 года ("Азиатский грипп") и 1968 года ("Гонконгский грипп") погибли более полутора миллионов человек, а экономический ущерб составил около 32 млрд долларов.

В 2001 году в Европе была отмечена последняя большая вспышка ящура. Разрушительная эпидемия поразила Великобританию, затронув также Ирландию, Францию и Нидерланды. Вирус, вероятно, был импортирован из Восточной или Юго-Восточной Азии через продукты животного происхождения. Чтобы справиться с распространением болезни в Великобритании, было забито в общей сложности четыре миллиона голов скота. Потери сельского хозяйства и туризма оценивались приблизительно в 13 млрд долларов. Эту печальную статистику можно продолжать очень долго.

Светлана Владимировна: Чтобы подвести итог нашего диспута и ответить на главный его вопрос необходимо подытожить, насколько схожи друг с другом компьютерные и биологические вирусы, заполнив таблицу на доске.

Олег Валерьевич: Пока участники команд заполняют на доске сравнительную таблицу, мы предлагаем нашим экспертам подвести итоговые результаты выступления участников команд.  

Выступление членов экспертной группы.

Два представителя от каждой команды заполняет таблицу на интерактивной доске. После заполнения таблицы на экране появляется культурный образец сравнения правильности выполнения.

Светлана Владимировна: Глядя на таблицу можно с большой уверенностью сказать, что между компьютерными и биологическими вирусами много общего. Поэтому велика вероятность того, что ученые правы и в скором времени компьютерные и биологические вирусы смогут наносить ущерб здоровью человека.

Олег Валерьевич: Вы можете не согласиться с данным выводом и высказать свое окончательное мнение по данному вопросу, проголосовав какой же из вирусов является наиболее опасным для человека или же их воздействие равнозначно?

Подведение итогов диспута – рефлексия.

• получил ли я удовлетворение после дискуссии;
• могу ли я правильно, логично изложить свою и понять чужую мысль;
• насколько интересна мне культура проведения дискуссии;
• смог ли я воспользоваться приемами доказательности;
• какие я приобрел новые знания;
• смог ли я понять точку зрения другого;
• интересен ли мне живой обмен мнениями.

Таким образом, цели диспута были достигнуты и поставленные задачи решены.

Домашнее задание. Опишите способы профилактики борьбы с биологическими и компьютерными вирусами.