Проект "Моделирование биологических процессов в программе Excel"
методическая разработка (8 класс) на тему

МАОУ ДОД Дом детского творчества «Октябрьский»

Тема занятия:

«Моделирование биологических процессов в программе Excel»

Педагог дополнительного образования

Филатова Е. В.

Липецк-2014

Цель урока: организовать условия для создания компьютерной модели биоритмов в программе Microsoft Excel для практического использования в различных жизненных ситуациях.

Планируемые результаты: учащиеся  получат представления о моделировании биологических процессов; научатся разрабатывать биологические модели по определенному алгоритму в среде Excel; научится экспериментировать с компьютерной биологической моделью и анализировать полученные результаты; проявят и разовьют свои творческие способности.

Универсальные учебные действия:

Познавательные:

• Закрепить навыки работы в табличном процессоре Excel;
• Уметь осуществлять планирование,  анализ, рефлексию, самооценку совей деятельности в процессе создания модели;
• Уметь перерабатывать информацию (анализировать, сравнивать, обобщать, систематизировать) в процессе создания компьютерной модели;
• Преобразовывать информацию из одной формы в другую (текст, таблица, график…) и выбирать наиболее удобную для себя форму.

Личностные: повысить уровень информационной культуры, профессионального самоопределения, уметь планировать свою деятельность и прогнозировать результат.

Метапредметные: развитие логического мышления, творческого и познавательного потенциала обучающегося, его коммуникативных способностей с использованием для этого средств ИКТ.

Практическая значимость: Возможность использования данной компьютерной модели в повседневной жизни.

Возраст обучающихся: 13-15 лет, 2-й год обучения.

Время занятия: 2 часа

• Кто сегодня пришел на занятия в приподнятом настроении? (Ответы учащихся)
• А кто пришел в подавленном настроении? (Ответы учащихся)
• Как вы думаете, почему в некоторые дни у вас все валится из рук, ничего не хочется, ничего не получается, а в другие – вы готовы свернуть горы, ощущаете подъем жизненных сил, у вас все идет как по маслу, без сучка и задоринки. (Ответы учащихся) 
• А вы замечали, что такое состояние повторяется через определенный промежуток времени и порой при этом в организме не происходит никаких видимых изменений? (Ответы учащихся)
• Как вы думаете, что оказывает влияние на подъемы и спады в самочувствии человека? (Влияние факторов внешней среды – Солнца, Луны и земного притяжения.)
• Может, кто-нибудь знает, как называется чередование подъема и спада жизненных сил человека? (Биоритм.)
• Можно ли прогнозировать благоприятные дни и предупреждать о неблагоприятных? (Можно.)

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 наивысшие точки графика, представляющего собой  синусоидальную зависимость, – это наиболее  благоприятные дни. Дни, в которые график переходит через ось Х, считаются неблагоприятными. Не все считают эту теорию строго научной, но многие верят в нее.

        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 Х. 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  жизненные силы человека, т.е. его физическое самочувствие. Периодичность его составляет 23 дня.

Эмоциональный биоритм характеризует внутренний настрой человека. Продолжительность периода – 28 дней.

Третий биоритм характеризует мыслительные способности, интеллектуальное состояние человека. Его цикличность – 33 дня.

Можно ли создать такую модель в программе Excel?

Актуализация опорных знаний:

1. Для чего предназначена программа Microsoft Excel?
2. Что такое ячейка, имя ячейки, как она образуется.
3. Что такое ссылка. Какие бывают ссылки, чем они отличаются.
4. С чего начинается формула и что в ней может прописываться.
5. Что такое диаграмма. Технология построения диаграмм.

ТАБЛИЦА ЗНАЧЕНИЙ БИОРИТМОВ (значения циклов и подробное описание их влияния, с которым мы сталкиваемся в обыденной жизни).

6. Посмотрите внимательно на таблицу, сколько значений у каждого цикла? (5)
   А теперь давайте разберем этапы построения биоритмов.
7.  На диаграмме биологические ритмы представлены в виде кривых – синусоид, которые изменяются периодически. Начало кривых – дату рождения, мы на диаграмме не видим! Наблюдаем лишь изучаемый промежуток времени. В каждом периоде есть критические дни: это когда синусоида находится в нулевой (критической) точке и когда она получает максимальное и минимальное значения. У теории биоритмов есть много приверженцев, но есть и противники. Однако, что же говорят факты? Рассмотрим биоритмы известных вам исторических личностей.
8.   Каждый знает о трагической судьбе великого русского поэта Александра Сергеевича Пушкина. Давайте посмотрим, в каком состоянии находится человек в самый критический момент. Итак, 27 января 1837 г. – дуэль Пушкина и Дантеса.
9.   Сравните эмоциональные биоритмы. Какое эмоциональное состояние было у Пушкина? Посмотрите таблицу значений. Что это означает? (Выслушиваются ответы).
10. Дополнение: Из курса литературы вам известно, что Пушкин, собираясь на дуэль, писал письмо – рецензию на книгу Ишимовой Анны “История России для детей”. Он хотел жить и верил в жизнь. На дуэль он шел без страха. И что мы наблюдаем на графике? (Эмоциональный рост.)
11.  А теперь определите эмоциональное состояние Дантеса. Используйте таблицу. (Выслушиваются ответы.)
12. Дополнение: Дантес был зол, раздражителен, ведь он прекрасно знал о дуэльных способностях Пушкина. Именно поэтому он отказался от первого вызова на дуэль (20 января). Но тем не менее он сумел критически проанализировать ситуацию и даже в последний момент смог нанести оскорбление поэту (послал любовную записку жене Пушкина). Ярость Дантеса и страх перед смертью способны были убить любого человека. И что мы наблюдаем на графике? (Эмоциональное падение).
13.  Рассмотрим физические и интеллектуальные циклы.
    Физическое и интеллектуальное состояния Пушкина находились на спаде, практически достигая пика. У Дантеса энергичность начала уступать лености. А интеллектуальный подъем позволил ему просчитать, продумать каждый подлый шаг.
    Обратите внимание, какие значения принимают биологические ритмы в начале февраля. Постарайтесь прокомментировать. (Если бы дуэль была назначена на начало февраля, то все три биологических ритма принимали бы положительные значения и исход дуэли, скорее всего, был бы иным.)
14. Пушкин и Дантес планировали дуэль, они знали, куда идут. А как себя чувствуют люди, которые не знают о приближении несчастья? Перед вами модель биоритмов периода гибели Александра II.
15. Давайте оценим значения биоритмов. Посмотрите, на каком уровне они находятся?
    О чем это говорит? (в этот момент могли быть приняты важные для России законы, конституция и т.д.)

IV. Первичная проверка понимания знаний. Практическая работа с раздаточным материалом. Анализ результатов

16. Предлагаю вам самим попробовать создать компьютерную модель биоритмов, используя биографические данные наших современников, а затем, проанализировав результаты, подтвердить или опровергнуть данную теорию. Возьмем достижения наших советских и российских спортсменов. РАЗДАЮТСЯ КАРТОЧКИ С ЗАДАНИЯМИ. (Прил.1).
    Для работы вам необходимо использовать технологическую карту (Прил.2), где описаны все основные этапы моделирования и контрольную карту для сравнения результатов (Прил.3).
    Задания у некоторых из вас совпадают (у рядом сидящих).
17. Подведем итоги.
18. Давайте проанализируем полученные результаты. Значения, какого цикла в данных примерах наиболее важны? (Физического.) Полученные результаты опровергают или подтверждают нашу теорию. (Подтверждают.)
19. Самостоятельная практическая работа (построить модель собственных биоритмов на текущий месяц).
20. Науке известно, что если заранее знаешь, что тебя ожидает, то на результат можно повлиять, изменить. Давайте посмотрим, какие важные события вас ожидают с 30 ноября по 30 декабря. Вот сейчас я предлагаю смоделировать процесс изменения вашего состояния в этот период. Используйте ранее созданную модель. Внесите в таблицу новые данные, диаграмма изменится автоматически. Время – 3 мин.
    Полученные биоритмы сохраните и проанализируйте.
21. Подведем итоги. Вы посмотрели на свои графики, давайте подумаем и дадим друг другу советы, что нужно сделать:
22. 1) Если спад  физического цикла? (Постарайтесь в это время преодолевать свою леность, не забывайте о прогулках на свежем воздухе и побольше физических занятий.)
23. 2) Если спад эмоционального цикла? (Учитесь властвовать собою, начните день с улыбки, скажите несколько комплиментов себе, окружающим, радуйтесь теплому солнечному дню… )
24. 3) Сложнее, если в это время идет спад интеллектуальный… Что же делать в этом случае? (Но и тогда не стоит огорчаться. Вспомните все то, что вы знаете. Ваши отличные и хорошие отметки соответствуют вашему интеллектуальному развитию. Значит, вам нужно только поверить в удачу и успех. А может, стоит принимать витамины или поработать с тестами – для развития памяти, внимания.)
25. Ну а сейчас, чтобы еще раз убедиться в правильности создания вашей модели, проведите серию экспериментов:
26. ЗАДАНИЯ

1. Выберите неблагоприятные дни для сдачи зачета по информатике (в марте).

2. Выберите самый удачный день для сдачи зачета по физической культуре (в феврале) и выберите день для похода в театр.

Подведение итогов урока.

Приложение 2

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ  КАРТА

Тема исследования: Биологические модели. Расчет биоритмов человека.

1. Постановка задачи.

Существует теория, что жизнь человека подчиняется биоритмам: физическому (период ритма – 23 дня), эмоциональному (период  – 28 дней) и интеллектуальному (период  – 33 дня).

2. Цель моделирования.

Исследовать модель влияния биоритмов на состояние человека.

Подтвердить или опровергнуть соответствие показателей с личными достижениями человека.

3. Разработка информационной модели (содержательное описание объекта).

Объект моделирования – процесс изменения состояния человека в физическом, интеллектуальном и эмоциональном плане.

Биоритмы характеризуют подъемы и спады самочувствия человека. За точку отсчета берется день его рождения. Зависимость имеет синусоидальный характер. «Взлетам» графика соответствуют благоприятные дни, а дни его перехода через ось абсцисс, считаются неблагоприятными.

Исходные данные:  дата рождения.

Характер изменения состояний:  

синусоидальный, с периодами 23, 28 и 33 дня   соответственно, начиная со дня  

рождения.

Шаг приращения - один день.

Период исследования – 30 (31) дней от даты отсчета.

Результат: определить дни подъема циклов и дни пересечения кривых с осью абсцисс.

4. Разработка математической модели

Указанные циклы описываются приведенными ниже выражениями, в которых переменная х соответствует возрасту человека в днях:

Физический цикл   Rф (х) = sin (2π x /23);

Эмоциональный цикл  Rэ (х) = sin (2π x /28);

Интеллектуальный цикл Rи (х) = sin (2π x /33);

5. Разработка компьютерной модели (выбор инструмента моделирования, создание модели, тестирование модели)

Среда моделирования – электронные таблицы. Согласно заданию, определим и заполним области исходных и расчетных данных (используйте файл – урок.xls, расположенный на рабочем столе)

         Ячейка           Формула

6. Исследование модели.  

Проверьте правильность ввода формул сравнением с контрольным образцом

(взять у учителя)

7. Анализ результатов.

 Проанализировав диаграмму, подтвердите или опровергните соответствие

 показателей биоритмов со спортивными достижениями.