урок "Создание информационных графических моделей строения клетки"
план-конспект урока по биологии (10 класс) на тему

1.  Интегрированный урок
2. (информатика + биология)

Класс:     10    

Дата проведения:  6 марта   2012 г          

Программы: Н.Г. Угринович, Базовый курс информатики 10 класс

                     В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова, «Общая биология»

                     (базовый уровень)

Ф.И.О: Баландина С.С. - учитель информатики

            Быкова Т.В — учитель биологии

Образовательное учреждение:  МОУ СОШ №2 имени В.А. Орлова

Тема  «Создание информационных графических моделей строения клетки»

Цель урока: Научить создавать информационные графические модели строения

                       клетки.

Задачи:

ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ:

• научить строить модели изучаемых объектов с использованием диаграмм;
• закрепление понятий и навыков работы с электронной таблицей Microsoft Excel;
• обобщение и закрепление материала по теме: “Основы учения о клетке”

РАЗВИВАЮЩАЯ:

• развивать навыки формализации при решении информационных задач с помощью средств электронного процессора;

 ВОСПИТЫВАЮЩАЯ:

• восприятие компьютера как инструмента обработки информационных объектов;
• сформировать у учащихся представление о вредном воздействии факторов внешней среды на жизнедеятельность организма.

ОБОРУДОВАНИЕ:

Таблицы, муляжи (яблоко, гриб), карточки с заданиями, компьютеры, система компьютерной обработки данных VOTUM, программное обеспечение - Еxcel, интерактивные диски  “Клетка”, “Биология человека», презентация, глобус, кристаллическая решетка, модель головного мозга, модель скелета человека, таблица «Клетка», рисунки, чертёж и др.

ХОД УРОКА

I. ОРГАНИЗАЦИЯ КЛАССА

II. ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО (учитель информатики)

В настоящее время наиболее яркие открытия происходят на стыке наук. Возникают новые науки: этнология (история, география, биология), кибернетика, аэроэкология, биоинженерия, бионика, биоинформатика. Это яркий пример интеграции наук. Сегодня на уроке мы с вами совместим материал информатики  по темам “Модели” и биологии по теме, “Строение клетки”.

Как  бы вы сформулировали тему урока?

Тема урока «Создание информационных графических моделей строения клетки».     (слайд 1)  (ПРИЛОЖЕНИЕ 1)

Ребята, исходя из темы сегодняшнего урока  попытайтесь сформулировать задачи.

1. Вспомнить строение  и состав клетки.
2. Познакомиться с этапами построения моделей
3. Классификация моделей
4. Создать модель строения клетки

На уроке сегодня мы построим различные информационные, графические модели строения клетки.

III. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ

ИНФОРМАТИКА

Вспомним, что такое модель. С понятием «модель» мы сталкиваемся с детства. Игрушечный автомобиль, самолет, кукла, все это модели реальных объектов. Модели и моделирование используются человечеством с незапамятных времен.  С помощью модельных отношений развились разговорные языки, письменность, графика, наскальные изображения наших предков, затем картины и книги — это модельные, информационные формы передачи знаний.

Так что такое модель?

Модель — это такой материальный или мысленно представленный объект, который в процессе изучения замещает объект  оригинал, сохраняя некоторые важные для данного исследования его свойства.   (слайд 2)

Вспомним, что такое модель? Какие свойства реальных объектов воспроизводят следующие
модели:

• муляж яблока;
• глобус;
• муляж органа.

Все модели можно разбить на два больших класса: предметные (материальные) и модели знаковые (информационные).  (слайд 3)

Ребята, перед вами модели, которые мы часто используем в школе. Скажите, какие они — материальные  или информационные?

 На столе: муляж яблока, глобус, кристаллическая решётка, макет здания, рисунок цветка, таблица ДНК и др.

IV. Работа в тетради

Записать в тетради в 1-й столбик материальные модели, во 2-й – информационные,

во 2-м столбике пометить графические модели.    (слайд 4 - таблица)

 Почему вы распределили модели именно так?

Материальные модели воспроизводят геометрические, физические свойства объекта в материальной форме.

 Информационные модели представляют объекты и процессы в форме рисунков, схем, чертежей, таблиц, формул, текстов.

Никакая модель не может заменить сам объект. Но при решении конкретной задачи, когда нас интересует определённое свойство объекта, модель оказывается очень полезной, а подчас и единственным инструментом исследования.

V. Объяснение нового материала (“Компьютерное моделирование”)

Моделирование — это процесс создания моделей.

Цели моделирования: 

• модель нужна для того, чтобы понять, как устроен конкретный объект (или как проистекает процесс), какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром (понимание);
• модель нужна для того, чтобы научиться управлять объектом (или процессом) и определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (управление);
• модель нужна для того, чтобы прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект (прогнозирование).

Эти цели могут, как сочетаться в одной модели, так и достигать порознь.

На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания информационных моделей. Эти способы постоянно совершенствовались. Так, первые информационные модели создавались в форме наскальных рисунков, в настоящее же время информационные модели обычно строятся и исследуются с использованием современных компьютерных технологий.

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютере:  (слайд 5)

Использование компьютера для исследования информационных моделей различных объектов и систем, позволяет изучить их изменения, в зависимости от значения тех или иных параметров. Процесс разработки моделей и их исследования на компьютере, можно разделить на несколько основных этапов.

На первом этапе исследования объекта или процесса, обычно строится описательная информационная модель. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей

проводимого исследования, параметры объекта, а несущественными параметрами пренебрегает.

На втором этапе создается формализованная модель, то есть описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка (математического, химического, языка физики, биологии и другие).

На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компьютерную модель, то есть, выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели:

• построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования;
• построение компьютерной модели с использованием
  одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и пр.).

В нашем случае целесообразнее воспользоваться 2 случаем

В процессе создания компьютерной модели полезно разработать удобный графический интерфейс, который позволит визуализировать формальную модель, а также реализовать интерактивный диалог человека с компьютером на этапе исследования модели.

Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты.

Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и так далее.

Пятый этап состоит в анализе полученных результатов и корректировке исследуемой модели. В случае различия результатов, полученных при исследовании информационной модели, с измеряемыми параметрами реальных объектов можно сделать вывод, что на предыдущих этапах построения модели были допущены ошибки или неточности. Например, при построении описательной качественной модели.

 На протяжении своей истории человечество использовало различные способы и инструменты для создания  информационных моделей. Начиная от наскальных рисунков, заканчивая современными компьютерными технологиями.      

Прежде чем строить информационную модель, производится системный анализ объекта моделирования.

Задача системного анализа — выделить существенные части, свойства, связи моделируемой системы, определить ее структуру.

БИОЛОГИЯ

6. Вступительное слово учителю биологии

Ещё раз обратимся к теме урока. Каково ваше мнение, что у нас будет являться объектом моделирования?

Объект моделирования у нас — клетка.

Общее свойство  всех живых организмов - клеточное строение.

Работа с цифровым микроскопом.

Так клетка, кажется мала,  

Но в микроскоп взгляните:

Ведь это целая страна...

Театрализованное представление «Клеточное царство». (ПРИЛОЖЕНИЕ 1)

VII. Индивидуальное задание у компьютера

Давайте вспомним, каково строение клетки? (интерактивная таблица с диска)

Диск «Химия клетки»

 Нарисуйте основные части животной клетки?

Диск «Биология человека»- посмотреть животную клетку, органоиды в 3 д модели.

Ребята, на столе есть модели клетки, сделанные из пластилина. Рассмотрите их, найдите органоиды животной и растительной клетки. Чем растительная клетка отличается от животной?

VIII. Актуализация знаний  (приготовить VOTUM)

Тест ПО ТЕМЕ “ КЛЕТКА”:    (ПРИЛОЖЕНИЕ 2)

IX. Проверка заданий

Внесите ваши баллы в лист самооценки.

ИНФОРМАТИКА

X. Компьютерное моделирование (учитель информатики)

Может ли один объект иметь несколько моделей? Приведите примеры.

На уроке сегодня, мы говорим о  клетки. Какие модели клетки мы уже видели? (Интерактивную модель растительной и животной клетки, 3-Д модель,  бумажная таблица, модель из пластилина)

Можно ли назвать моделью, клетку, которую мы рассматривали под микроскопом.

Вывод: Мы убедились, что один объект, в данном случае клетка, может иметь несколько моделей.

А можно ли создать другие  модели клетки? ( Ответ - информационные графические модели)

Задание№1

Построить информационную графическую модель (столбчатую диаграмму), отражающую содержание химических элементов клетки, средствами электронной таблицы Microsoft Excel.      (слайд 7)

Тип диаграммы устанавливается в зависимости от представленных в диаграмме данных и необходимости получения результирующих описаний числовых зависимостей.

На материале биологии по теме “клетка” построим графическую информационную модель, отражающую содержание химических элементов клетки.

Другого ничего в природе нет    (слайд 8)

Ни здесь, ни там, в космических глубинах:

Все - от песчинок малых до планет-

Из элементов состоит единых.

Задание. Перед вами описание  содержания химических элементов в клетке.    (слайд 9)

В клетке содержится 70% кислорода, углерода 15%, водорода 9%, 2,2% азота, кальция 2 %, 1% фосфора — это макроэлементы. Микроэлементы: калия 0,4%, серы 0,2 %, хлора 0,1%,по 0,03% магния и натрия, 0,015% железа,0,001% йода.

Какая модель перед вами?  (информационная, описательная).

Переведем описательную модель на формальный язык, заменив названия химических элементов символами, и представим ее в табличном виде  (слайд 9)

Учащиеся работают  на компьютере по построению модели

Беседа с учащимися.

Назовите тип модели.

Что отражает данная модель?

В чём преимущество графической модели перед табличной?

БИОЛОГИЯ

XIII. Системный анализ

(Содержание химических соединений в клетках). 

Мы вспомнили,  какие элементы входят в состав клетки.

А какие вещества, входящие в состав клетки, образуют эти элементы?

1. Какое значение воды?
2. Какое значение минеральных веществ?
3. Какое значение органических веществ: белков, углеводов, жиров (липидов), нуклеиновых кислот?
4. Почему клетка считается сложнейшей химической лабораторией?

ИНФОРМАТИКА

XIV. Компьютерное моделирование

Задание.

Построить информационную графическую модель (круговую диаграмму), отражающую содержание в клетке химических соединений, средствами электронной таблицы Microsoft Excel.  (слайд 10)

Беседа с учащимися.

Назовите тип модели.

Что отражает данная модель?

 Какой тип диаграммы мы использовали?  

Могли ли мы воспользоваться другим типом диаграмм?  Каким?

XVI. Подведение итогов:

ИНФОРМАТИКА

Ребята, обратимся вновь к задачам урока — одна из задач была — познакомиться с этапами построения модели. Какие этапы построения моделей вы узнали?

БИОЛОГИЯ

Перечислите основные вещества, входящие в состав клетки.

 Назовите основные органоиды клетки.

Одна из задач урока — построить модель строения клетки.

Какие модели мы построили?

 Анализируя полученные модели, мы увидели, что содержание йода в клетке ничтожно мало, но мы знаем, что его роль в организме велика. Какова роль йода в организме?

Игра «Цепочка»

ОЦЕНКИ

Оцените свою работу на уроке, поставте себе итоговую оценку и сдайте  оценочные листы.

Домашнее задание:

ИНФОРМАТИКА

1.5.3.

БИОЛОГИЯ

Опираясь на параграф из учебника “Строение клетки”, доказать, что клетка-биосистема.

Прекрасный день

Урока подошёл конец!

Пусть каждый скажет  про себя

Какой я молодец!

Ребята, мы просим вас ответить на наши вопросы . Возьмите пульты и голосуем.

Мы благодарим вас за урок.

Тест ПО ТЕМЕ “КЛЕТКА”:    (ПРИЛОЖЕНИЕ 2)

1.  Состоит из билипидного и белкового слоёв

а- рибосома

б- клеточная мембрана

в- цитоплазма

г- лизосома

2. Встречается только у эукариот

а- хлоропласт

б- ядро

в- комплекс Гольджи

г- цитоплазма

3. К прокариотам относятся

а- растения

б- животные

в- грибы

г- бактерии и цианобактерии

4. К эукариотам относятся

а- бактерии и грибы

б- бактерии и вирусы

в- бактерии и цианобактерии

г- грибы, животные и растения

5. Рибосомы участвуют в синтезе

а- АТФ

б- белков

в- липидов

г- углеводов

6. Ядерная оболочка

а-отделяет ядро от цитоплазмы

б- состоит из двух мембран

в- пронизана порами

г- верны все ответы

7. Имеет граны и тилакоиды

а- митохондрия

б- эндоплазматическая сеть

в- хлоропласт

г- лизосома

8. Осуществляет пищеварение в клетке

а- лизосома

б- комплекс Гольджи

в-  Эндоплазматическая сеть

г- цитоплазма

9. Состоит из ДНК и белковой обкладки

а- хлоропласт

б- хромосома

в- клеточная мембрана

г- ядро.

Сценка  «Клетка» (Приложение 1)

Клетка.

Клетка живая на город похожа.

Стена крепостная в клетке есть тоже.

Мембраной она названа –

Чужих не впускает она!

 В клетке внутри – цитоплазма в движении,

Подобна дорогам и направлениям.

Куда по дорогам спешит народ?

Конечно, на фабрику или завод.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), словно заводы

Производит жиры, белки, углеводы.

Для города электрический нужен ток,

Здесь митохондрии – энергии исток.

В городе есть полицейских отряд,

В клетке лизосомы за порядком следят.

Их синтезирует комплекс Гольджи

На полицейский участок похожий.

 Но главное это – ядро несомненно.

Ядро управляет клеткой бессменно.

В хромосомах записаны законы и правила,

Которые природа для клетки составила.