Исследовательская работа "Расчет биоритмов человека с помощью MS Excel"

Районная  научно-практическая конференция

 «Эврика»

                        Расчет биоритмов человека с помощью MS Excel

                                                                             Работу выполнила: Власова Валерия,

                                                                                                               ученица 11 класса В  

                                                                                                          МБОУ СОШ № 6 г. Амурска

                                                                             Руководитель: Свирина Юлия Анатольевна,

                                                                                                       учитель информатики

                                                                                                       МБОУ СОШ № 6 г. Амурска

г. Амурск

2015

Аннотация

Тема: Расчет биоритмов с помощью MS Excel .

В работе с помощью табличного процессора MS Excel построена модель биологических ритмов выпускников МБОУ СОШ №6 г. Амурска. Проанализированы данные о биоритмах на момент сдачи выпускных экзаменов. Даны рекомендации.  

Методы: анализ литературы, анализ и обработка данных, моделирование в среде табличного процессора Microsoft Excel.

Результаты исследования: получен прогноз неблагоприятных и благоприятных дней для учащихся в период сдачи экзаменов.

Практическая значимость исследования состоит в том, что его результаты могут быть использованы учащимися, учителями, психологами, родителями.

Объем работы:  26 страниц (включая приложения). Работа содержит: 1 таблицу, 3 диаграммы, 8 графиков, 7 литературных источников, 3 приложения.

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………..……………..4

1.Наука хронобиология…………………………………………………………….…………...5

2.Биоритмы: физические, эмоциональные, интеллектуальные…………………..…….…....6

3.Практическая часть…………………………………………………………………...……….8

4.Анализ полученных данных………………………………………………………..………..13

Заключение……………………………………………………………………………...………15

Список использованных источников………………………………………………………....16

Приложение 1.  График проведения ЕГЭ на 2015 год ...…………...………………..………17

Приложение 2. Технология выполнения работы в программе MS Excel…………………..18

Приложение 3. Таблицы расчета биоритмов………………………………………………....19

Введение

В последнее время я задаюсь вопросом, почему при одних и тех же обстоятельствах иногда я чувствую себя бодрее, а иногда уставшей и подавленной? Какие факторы влияют на самочувствие и даже на успеваемость? Такими факторами, несомненно, являются и продолжительность сна и работа за компьютером и объем школьной программы и прочее. Однако существует еще один немаловажный фактор - это биологические ритмы человека. Значит, если я буду обладать информацией о состоянии моего организма на конкретный промежуток времени, то я смогу спрогнозировать, например успехи или неуспехи в делах. Тогда в этом свете проблема изучения биоритмов становится особенно актуальной.

        Гипотеза: предполагаем, что если ознакомить учащихся с графиками их биологических ритмов, то подготовка учащихся к ЕГЭ и его сдача будут более успешными.

Объект исследования: учащиеся МБОУ СОШ №6.

Предмет исследования: биологические ритмы человека.

Цель исследования: построение графиков физического, эмоционального и интеллектуального биоритмов человека для прогнозирования неблагоприятных и благоприятных дней для экзаменационного периода учащихся.

Задачи:

• изучить библиографию по затронутой проблеме;
• рассчитать биологические ритмы выпускников МБОУ СОШ № 6 г. Амурска;
• проанализировать биологические ритмы учащихся на период сдачи ЕГЭ;
• дать рекомендации.

1 Наука хронобиология

Вы знаете, что такое хронобиология? Все мы состоим из одинакового набора органов, а у каждого из этих органов есть свои собственные часы наилучшего или наихудшего состояния, проще говоря – «часы пик». Вот специалисты - хронобиологи как раз изучают проявления цикличности в работе нашего организма, или, проще говоря, биоритмы человека.

Хронобиология (от «Chrono» - «время») - наука, которая исследует периодические (циклические) феномены, протекающие у живых организмов во времени, и их адаптацию к солнечным и лунным ритмам. Эти циклы именуют биологические ритмы.

Синхронизация уровня и длительности биологической активности с внешними факторами у живых организмов происходят при многих существенных биологических процессах. Это происходит:

• у животных (еда, сон, спаривание, зимовка, миграция, клеточная регенерация, и т. д.),
• у растений (движения листа, фотосинтез и т. д.).

Наиболее важный ритм в хронобиологии - суточный ритм, примерно 24-часовой цикл физиологических процессов у растений и животных.

Есть и другие важные циклы:

• инфрадианные, более долгосрочные, такие как ежегодные циклы миграции или воспроизводства, выявленные у некоторых животных, или человеческий менструальный цикл.
• ультрадианные ритмы, краткие циклы, такие как 90-минутный цикл REM-сна у людей, 4-часовой назальный цикл или 3-часовой цикл продуцирования гормона роста.

Достижения хронобиологии:

1. Биоритмы обнаружены на всех уровнях организации живой природы. Биоритмика - одно из наиболее общих свойств живых систем.

2. Биоритмы признаны важнейшим механизмом регуляции функций организма, обеспечивающим гомеостаз, динамическое равновесие и процессы адаптации в биологических системах.

3. Биоритмы, с одной стороны, имеют эндогенную природу и генетическую регуляцию, с другой, их осуществление тесно связано с модифицирующим фактором внешней среды, так называемых датчиков времени. Эта связь в основе единства организма со средой во многом определяет экологические закономерности.

4. Обнаружены биоритмы чувствительности организмов к действию факторов химической и физической природы. Хронофармакология - способы применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз биологических ритмов функционирования организма и от состояния его временной организации, изменяющейся при развитии болезни.

5. Закономерности биоритмов учитывают при профилактике, диагностике и лечении заболеваний.

Изучением того, какое место в жизни человека занимают циклические периоды, занимались Гиппократ и Авиценна. Эти великие ученые создали научные труды, содержащие информацию о возможности грамотного чередования положительных и отрицательных фаз. Именно такой режим, по их мнению, и образует здоровый образ жизни человека. Современная биоритмология возникла благодаря деятельности профессора Франца Халберга. Также изучением биоритмов занимались российские ученые Иван Петрович Павлов, Владимир Иванович Вернадский и Иван Михайлович Сеченов.

2 Биоритмы: физические, эмоциональные, интеллектуальные

Среди важных для человека циклов явно выделяются три вида периодических изменений самочувствия и способностей: физический цикл (длительностью 23 дня), эмоциональный цикл (длительностью 28 дней) и интеллектуальный цикл (длительностью 33 дня).

Зная состояние биоритмов, человек получает представление о своей предрасположенности к физической активности, эмоциональной восприимчивости и интеллектуальной деятельности в тот или иной день.

Биологические часы человека начинают «тикать» с момента рождения. Его и берут за начало отсчета. Полученное число делят на период каждого цикла, то есть на 23, 28 и 33. Полученный в результате деления остаток определяет положение каждого из циклов.

Теории "трех биоритмов" около ста лет. Ее авторами стали западные ученые Герман Свобода, Вильгельм Флисс и Фридрих Тельчер. Интересно, что Г. Свобода и В. Флисс получили одинаковые результаты, работая независимо друг от друга. Венский психолог Свобода обратил внимание, что мысли, идеи и импульсы его пациентов повторяются с определенной периодичностью. Другим путем пришел к такому же результату берлинский отоларинголог Вильгельм Флисс. Его заинтересовала сопротивляемость организма инфекционным процессам. Чем объяснить то, что дети с одинаковыми диагнозами и с примерно равными иммунными возможностями по-разному переносят болезни? Одни достаточно легко справляются с ними, а другие  могут даже умереть. Совершенно очевидно, что это связано с положением пациента в каком-то временном отрезке. Кто-то находится на благоприятной фазе некоего цикла, а кто-то нет. Но как узнать отправную точку такого цикла? Тщательно собирая данные о развитии болезней, Флисс связал их с датой рождения человека. Наблюдения показали зависимость иммунитета от двадцатитрехдневного физического и двадцативосьмидневного психического биоритма. Это полностью совпадает с открытием Германа Свободы.

Но на этом научная мысль не прекратила свое движение. Теория Свободы и Флисса заставила преподавателя из Инсбрука Фридриха Тельчера начать собственные исследования. Он стал наблюдать за своими студентами. Вскоре эти наблюдения привели к определенным выводам. Так, оказалось, что способность студентов воспринимать и систематизировать информацию, а также самим генерировать идеи, постоянно меняется. Причем изменяется во времени по весьма строгим отрезкам. Руководствуясь этими выводами, Тельчер сопоставил дату рождения каждого студента и результаты успеваемости. Все это привело к вычислению интеллектуального биоритма.

Теория «трех биоритмов» имела многих противников и оппонентов. Исследования биоритмов продолжались в Европе, США, Японии. Особенно интенсивным этот процесс стал с открытием ЭВМ и более современных компьютеров. В 70-80 гг. биоритмы завоевали весь мир. Сейчас мода на биоритмы прошла.

ФИЗИЧЕСКИЙ БИОРИТМ. Знание собственного физического биоритма должно быть особенно интересно тем, кто занимается физическим трудом в любой форме – профессионально (массажист, танцор, строитель и т. д.) или, например, в спорте. Такие люди лучше ощущают влияние физического биоритма. Как правило, в высшей фазе человек чувствует себя полным сил, выносливым, физическая работа не требует больших затрат энергии, все удается, в спорте можно достичь хороших результатов. Под воздействием этого биоритма оказываются также предприимчивость, динамичность, уверенность в собственных силах и мужество.

Любой критический день физического биоритма знаменует критическое время: со здоровьем могут возникнуть проблемы, любая деятельность требует более высокой концентрации, при работе нервной системы, мышц и суставов "в мотор попадает песок". Для фазы спада характерен постепенный упадок сил, появляется необходимость при физических нагрузках делать более длительные и частые паузы. Последние дни фазы спада лучше посвятить отдыху, чтобы иметь возможность накопить силы. По крайней мере, в такие дни нужно стараться избегать перегрузок.

ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ БИОРИТМ влияет на силу наших чувств, на внутреннее и внешнее восприятие, на интуицию и способность творить. Особенно важным этот биоритм является для тех людей, чьи профессии связаны с общением. В фазе подъема человек более динамичен, склонен видеть в жизни только приятные стороны. Он превращается в оптимиста. Работая в контакте с другими людьми, он добивается хороших результатов, способен сделать много полезного.

Через 14 суток, в тот день недели, в который человек родился (иногда на день раньше, особенно, если он родился рано утром), наступает критический день душевного биоритма. Иногда критический период длится недолго, иногда затягивается. Человек ощущает себя угнетенным. Появляется подходящий "климат" для смятения и душевных конфликтов. В фазе спада плохие новости воспринимаются совсем по-другому. Человек становится пессимистом, появляются угнетенность и страхи. Он сильнее ощущает бессмысленность многих вещей. А если и по складу характера человек вообще не оптимист, то проблема становится еще более острой. В такие дни, особенно перед концом фазы спада, очень важна самодисциплина, нельзя позволить пессимизму одержать над собой верх. Если ребенок проходит эту фазу, то бесполезно читать ему морали, это пустое занятие – в одно ухо у него влетает, а в другое вылетает.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ БИОРИТМ, прежде всего, затрагивает способность работать по плану, используя умственные способности. Это касается логики, ума, обучаемости, способности предвидеть то или иное событие, комбинаторики, внутренней и внешней ориентации – в буквальном смысле "присутствия духа". Учителя, политики, референты, журналисты и писатели хорошо чувствуют "маятник" этого биоритма. Легко себе представить, какой эффект он имеет на стадии подъема: поддержка любой интеллектуальной деятельности, хорошее усваивание учебного материала и информации. Человек способен сконцентрироваться. Если вы посещаете семинар повышения квалификации, то на фазе подъема он принесет гораздо больше пользы, чем на фазе спада.

Критические дни духовного биоритма тормозят интеллектуальную деятельность. Ослабевает сила и скорость реакции, поэтому все участники дорожного движения должны быть более осторожными и готовыми к тому, что сегодня они способны совершить ошибку. В это время часто блокируется способность воспринимать новый материал. Лучшее средство настроиться на смену климата – отказ от сложных заданий и повышенная концентрация.

То же самое можно сказать и о периоде с 20-го по 33-й день интеллектуального биоритма: в фазе спада ум перестает быть гибким, человек быстро устает от интеллектуальной деятельности, уменьшается радость от получения новых знаний и принятия решений. Страхи становятся настолько явными, как будто то, чего вы боялись, уже произошло. Если ребенку трудно учиться, то новый материал надо проходить только в период подъема.

Во всех трех периодах дни перехода из положительной фазы в отрицательную,  и обратно называют нулевыми или критическими. Именно в критический день физического цикла с людьми чаще всего происходят несчастные случаи, дорожные происшествия. Аналогичные переходные дни эмоционального цикла чреваты эмоциональными срывами. Если нулевые дни в двух циклах совпадают, то человеку нужно быть особенно бдительным, В среднем нулевые дни физического или эмоционального цикла выпадают один раз в 6 дней. Двойные нулевые дни («серые дни») случаются в году примерно 6 раз, а тройные «черные дни» –  лишь однажды.

3 Практическая часть

Для расчета биоритмов и построения графиков применяется  компьютерное моделирование.

В результате работы была создана в среде табличного процессора Microsoft Excel  математическая модель биоритмов человека и путем построения диаграммы была проведена визуализация полученной модели. Технология выполнения работы в программе MS Excel представлена в Приложении 2.

Исходными данными для табличной модели являются:

• фамилия, имя учащегося;
• дата рождения;
• дата отсчета;
• период физического цикла;
• период эмоционального цикла;
• период интеллектуального цикла.

Для расчета значений биоритмов использовались следующие формулы:

=SIN(2*$E$3*(A10-$D$5)/23) – для физического состояния;

=SIN(2*$E$3*(A10-$D$5)/28) – для эмоционального состояния;

=SIN(2*$E$3*(A10-$D$5)/33) – для интеллектуального состояния.

В работе были построены  графики биоритмов для восьми выпускников 11-х классов МБОУ СОШ №6. Критерием отбора послужило то, что все они будут сдавать ЕГЭ по русскому языку, математике и информатике и ИКТ.

График сдачи ЕГЭ на 2015 год представлен в Приложении 1.

График биоритмов Власовой Валерии

График биоритмов Кручинина Антона

Анализируя полученные графики, мы видим, что кривые интеллектуального состояния и у Власовой Л. и у Кручинина А. убывают, т. е. выпускники будут испытывать отрицательное влияние биоритмов в период с 28 мая по 10 июня, а после интеллектуальный подъем.

График биоритмов Лобец Сергея

График биоритмов Семина Вячеслава

Данная пара графиков указывает на фазу интеллектуального спада с 29 июня по 15 июня.

График биоритмов Кремлева Ильи

Здесь видим с 6 июня по 21 июня период интеллектуального подъема.

График биоритмов Лушкина Сергея

До 5 июня подъем, далее спад до 22 июня.

График биоритмов Соколова Артема

Стадия подъема интеллектуального биоритма с 29 мая по 14 июня.

График биоритмов Ягодина Сергея

Интеллектуальный подъем после 9 июня.

4 Анализ полученных данных

На основе полученных графиков был проведен анализ биоритмов выпускников. Датой отсчета  выбран день сдачи первого ЕГЭ – 25.05.15.

Нас интересуют конкретные даты сдачи ЕГЭ по математике, русскому и  информатике и ИКТ.

Сведем данные в таблицу, где Ф – Физическое состояние, Э – Эмоциональное состояние, И – Интеллектуальное состояние, Красный – неблагоприятный день для человека, Зеленый – благоприятный день для человека, Синий – стадия подъема, Желтый – стадия спада.

Сводная таблица результатов

Построим диаграммы, на которых покажем количество учащихся в циклах подъема и спада для каждого экзамена.

Анализируя данную таблицу, можно сделать вывод, что самый благоприятный период у выпускников  день сдачи русского языка. В данный период  из восьмерых исследуемых, только у двоих график интеллектуального биоритма идет на спад, а у шести подъем. 4 июня у шестерых  выпускников наблюдается интеллектуальный спад и только у двух выпускников  этот день благоприятный.

15 июня (информатика) у четверых – период спада, у  четверых подъем.

Заключение

Использование биоритмов в жизни человека должно изменить ее к лучшему. Ни в коем случае не следует впадать в полную зависимость от течения циклов, однако использовать знания в этой области необходимо. Человек должен сам понимать, какие виды деятельности будут наиболее эффективны в конкретный период времени, а для этого ему достаточно рассчитать биоритмы.

Данное исследование показало, что  готовясь к ЕГЭ  выпускникам нужно обращать внимание на свой личный график биоритмов. На экзамене будет важен  не только интеллектуальный биоритм, но эмоциональный и физический.

Применение биоритмов открывает широкие возможности для оптимизации внутренних ресурсов человека. Отслеживание цикличных изменений потенциала человека позволяет: активно использовать благоприятные периоды; беречь ресурсы и восполнять внутреннюю энергию в периоды отрицательного роста; проявлять особую осторожность в критические дни биоритмов.       

Я думаю, что перед экзаменом каждый должен научиться держать себя  под  эмоциональным, интеллектуальным и физическим контролем. Я хотела бы дать несколько рекомендаций,  для того чтобы облегчить осуществление данного контроля.

Правильное питание, соблюдение режима дня  и режима отдыха  всегда будут полезны для человека. Так же  это поможет  держать организм под контролем, что  не даст спадам физического ритма выпускника испортить экзамен из-за нехватки  сил. Прием витаминов  повысит внимательность, поможет ученику запомнить как можно больше информации. Ну и конечно  с оптимистическим настроением  и дела будут идти лучше, поэтому в любых ситуациях нужно находить лучшие стороны.
И, конечно же,  знание материала  и уверенность в своих силах сыграет важную роль на экзамене. Учитывая эти правила можно подготовить себя к экзаменам и не дать  биоритмам испортить  ваш результат.  

Список используемых источников

1. Биологические ритмы - под ред. Ю. Ашоффа. - М.: Мир, 1984
2. Губин Г. Д., Герловин Е. Ш. Суточные ритмы биологических процессов и их адаптивное значение в онто- и филогенезе позвоночных. - Новосибирск: Наука, 1980.
3. Жданов Ю.В., Формирование здорового образа жизни. Биология в школе. -2004. - №2.
4. Информатика и информационные технологии. Угринович Н.Д. Учебное пособие для 10-11 классов. – М.: Лаборатория Базовых Знаний,2010 г.
5. Информатика. Задачник – практикум в 2 т./ Под ред. И.Г.Семакина, Е.К. Хеннера: том 2 – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2002 г.
6. Уинфри А. Т. - Время по биологическим часам. - М.: Мир, 1990 г.
7. Хронобиология и хрономедицина/Под ред. Ф. И. Комарова. - М.: Медицина, 1989. ISBN 5-225-01496-8

Приложение 1

График проведения ЕГЭ на 2015 год,  основной период

Приложение 2

Технология выполнения работы в программе MS Excel

1. Объединить ячейки А1,В1,С1,D1 и ввести Фамилию, имя учащегося.
2. Объединить ячейки А2,В2,С2,D1 и напечатать текст: Исходные данные.
3. В ячейке А5 напечатать текст: Период физического цикла. В ячейке А6 - текст: Период эмоционального цикла. В А7: Период интеллектуального цикла.
4. В ячейках В5, В6, В7 проставить соответственно числа: 23, 28, 33
5. В ячейке C5 – текст: Дата рождения человека. В C6 – текст: Дата отсчета. В C7 – текст: Период для прогноза
6. В ячейках D5, D6, D7 соответственно – дата рождения выпускника, дата отсчета  - 25.05.15, длительность прогноза – 33.
7. Объединить ячейки А8, В8, C8, D8 и напечатать текст: Результаты.
8. В А9 – текст: день. В В9 – текст: Физическое состояние. В С9 – текст: Эмоциональное состояние. В D9 – текст: Интеллектуальное состояние.
9. В ячейку В10 введите формулу: =SIN(2*$E$3*(A10-$D$5)/23) – для физического состояния;

С10: =SIN(2*$E$3*(A10-$D$5)/28) – для эмоционального состояния;

     D10: =SIN(2*$E$3*(A10-$D$5)/33) – для интеллектуального состояния.

10. В ячейке Е3: число пи.

Приложение 3

Таблицы расчета биоритмов