Разработка урока по информатике в 11 классе по теме "Моделирование биологических процессов"
методическая разработка по информатике и икт (11 класс) на тему

Информационная карта урока.

Мацко Т.И., учитель математики и информатики МБОУ СОШ №76 п. Гигант, Сальский район.

Тема урока: «Моделирование биологических процессов».

 Цели урока:

• сформировать и развивать исследовательские навыки учащихся;
• освоить технологию моделирования в среде табличного процессора.

Задачи:

• Образовательные:

• Подробно объяснить этапы моделирования в среде табличного процессора на примере биологических ритмов.

• Развивающие:

• развитие мышления, познавательных интересов, навыков работы на компьютере, работы с электронными таблицами.

• Воспитательные:

• воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости;
• мотивирование к грамотной заботе о своем здоровье и формирование культуры здоровья учащихся.

Место урока в учебном плане: пятый урок в разделе «Моделирование в электронных таблицах».

Тип урока: урок применения знаний и умений.

Место проведения: компьютерный класс. 

Сопровождение: мультимедийная презентация «Моделирование биологических процессов».

Средства обучения:

• Технические средства: компьютер, проектор, колонки.
• Раздаточный материал: карточки для гимнастики, опорный конспект.

Опорные понятия:

• модель;
• моделирование;
• этапы моделирования;
• основные технологические приемы работы в среде табличного процессора.

План урока.

1. Организационный момент – 1 мин.
2. Актуализация опорных знаний – 2 мин.
3. Изучение нового материала –10 мин.
4. Закрепление материала, работа на компьютере – 15 мин.
5. Физкультминутка – 2 мин.
6. Самостоятельная работа – 5 мин.
7. Обобщение знаний – 5 мин.
8. Домашнее задание – 3 мин.
9. Итоги урока – 2 мин.

Здоровьесберегающие технологии урока.

В ходе урока используются следующие здоровьесберегающие технологии:

∙ организационно-педагогические технологии (ОПТ) – урок проходит в соответствии с СанПиН (соблюдается температурный режим, класс проветрен, рабочие места оборудованы в соответствии с возрастом учащихся, проводятся динамические паузы и физкультминутки, время работы за компьютером четко регламентировано СанПиН), что способствует предотвращению состояний переутомления, гиподинамии и других дезадаптационных состояний;

∙ психолого-педагогические технологии (ППТ), связанные с непосредственной работой учителя на уроке, воздействием, которое он оказывает все 45 минут на своих учеников (после звонка, во время организационного момента, при создании рабочей обстановки в классе, при проведении динамических пауз, стараюсь уловить психологическое состояние каждого ученика, для каждого ребенка находится доброе слово и полезный совет). Созданный таким образом благоприятный эмоциональный климат сохраняется на протяжении всего занятия. Сюда же относится и психолого-педагогическое сопровождение всех элементов образовательного процесса;

∙ учебно-воспитательные технологии (УВТ), которые включают программы по обучению грамотной заботе о своем здоровье и формированию культуры здоровья учащихся, мотивации их к ведению здорового образа жизни, предупреждению вредных привычек.

Ход урока.

1. Организационный момент – 1 мин.

 Слайд 1-3. Объявляется тема урока. Перед учащимися ставится задача: продолжая знакомство с программой электронных таблиц, продемонстрировать её применение в нестандартной ситуации.

2. Актуализация опорных знаний – 2 мин.

Слайд 4. Фронтальный опрос учащихся по вопросам:

• Что такое модель?
• Что такое моделирование?
• Какие этапы моделирования вы уже знаете?
• Какие виды моделей Вы изучали на уроках химии, физики, географии, биологии?
• Какие прикладные среды для моделирования Вы знаете?
• Как запустить программу Microsoft Excel?
• Какие группы задач по моделированию, решаются с использованием электронных таблиц?

3. Изучение нового материала – 10 мин.

В курсе информатики 10 и 11 класса, мы решали с вами задачи на расчет геометрических параметров объекта, моделирование ситуаций, обработку массивов данных. Сегодня мы с Вами познакомимся с еще одной группой задач по моделированию – моделирование биологических процессов.

Слайд 5. 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 три кривые, людям профессий с повышенным уровнем риска (летчикам, каскадерам и т. п.) предоставляются выходные дни.

Вам предлагается осуществить моделирование биоритмов для конкретного человека от указанной текущей даты (дня отсчета) на месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели.

У каждого на столах разложены папки с  опорными конспектами (приложение 1). Необходимо ознакомиться с теорией биоритмов, информационной и математической моделями физического, эмоционального и интеллектуального цикла человека. Слайд 6.

4. Закрепление материала, работа на компьютере – 15 мин.

Слайд 7. Для моделирования выберем среду табличного процессора. В этой среде информационная и компьютерная модели объединяются в таблицу, которая содержит две области:

• Исходные данные;
• Расчетные данные (результаты).

Составьте компьютерную модель по приведенному образцу. Введите в таблицу исходные данные, расчетные формулы. Проведите тестирование модели.

5. Физкультминутка – 2 мин. Слайд

1. Посмотрите на экран, прочитайте стихотворение (слайд 8).
2. Посмотрите вглубь леса на экране (слайд 9).
3. Комплекс упражнений «Танцуйте сидя» (слайд 10 , приложение 3).
4. Игра «Попробуй, повтори!» (слайд 11)

1. вертикальные движения глаз “вверх – вниз”;
2. горизонтальные “вправо – влево”;
3. вращение глазами по часовой стрелке и против часовой стрелки;
4. закрыть глаза и представить по очереди цвета радуги как можно отчетливее.

6. Самостоятельная работа – 5 мин.

Слайд 12. Введите в ячейки  построенной компьютерной модели  дату рождения конкретного человека. Проследите пересчет значений и изменения на диаграмме. Определите неблагоприятные дни для конкретного человека.

Исходя из построенной модели, выберите дни благоприятные для участия в различных общественных мероприятиях: эстафете, концерте и др.

7. Обобщение знаний – 5 мин.

Слайд 13. Анализ результатов моделирования проведем  в форме поиска ответов на вопросы:

• Как Вы думаете, что будет показывать график, если сложить все три биоритма?
• Приведите примеры профессий, в которых учет биоритмов играет важную роль.
• Как Вы можете применить данную модель для планирования своего индивидуального распорядка дня, недели, месяца?

8. Домашнее задание – 3 мин. (слайд 14)

1. Составить отчет по практической работе в тетради.
2. Построить модель физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости двух друзей.

9. Итоги урока – 2 мин. (слайд 15)

• С какой группой задач по моделированию Вы познакомились?
• Какая прикладная среда помогает решать задачи данной группы?
• Какие две области содержит модель биологических процессов?
• Приведите примеры биологических процессов.
• Как помогает знание своих биоритмов человеку?

Использованная литература:

1. «Информатика и ИКТ 9-11 Задачник по моделированию» Н.В.Макарова – СПб.: Питер, 2007г.
2. Методическое пособие для учителей в трех частях Н.В.Макарова – СПб.: Питер, 2009 г.
3. Журнал «Информатика в школе»
4. http://festival.1september.ru/articles/564124/
5. http://pedsovet.su/load/15-1-0-5131
6. http://www.itango.com.ua/010_ineteres/health/bio/010-bio.php
7. Диск «Здоровьесберегающие технологии учебного процесса», Издательство «Учитель» разработка, издание, 2010

Практическая работа № 4

«Биоритмы человека»

ЗАДАЧА 3.22. Биоритмы

I этап. Постановка задачи

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 три кривые, людям профессий с повышенным уровнем риска (летчикам, каскадерам и т. п.) предоставляются выходные дни.

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 жизненные силы человека, то есть 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 от указанной текущей даты (дня отсчета) на месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели.

ЦЕЛЬ МОДЕЛИРОВАНИЯ

На основе анализа индивидуальных биоритмов прогнозировать неблагоприятные дни, выбирать благоприятные дня дл разного рода деятельности.

ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗАДАЧИ

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

Уточняющий вопрос

Что моделируется?

Чем характеризуется человек?

Какое состояние исследуется?

Что известно о характере изменения состояний?

С каким шагом исследуется синусоида (Δх)?

Какой период жизни исследуется?

Что надо определить?

Ответ

Процесс изменения состояний человека

Датой рождения

Физическое, эмоциональное, интеллектуальное

Синусоидальное изменение с периодом 23, 28 и 33 дня соответственно со дня рождения

1 день

30 дней, начиная с текущего дня

Дни, когда кривые пересекают ось абсцисс

II этап. Разработка модели

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

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

КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ

Для моделирования выберем среду табличного процессора. В этой среде информационная и компьютерная модели объединяются в таблицу, которая содержит две области:

• Исходные данные;
• Расчетные данные (результаты).
• Составьте компьютерную модель по приведенному образцу.Введите в таблицу исходные данные по образцу, расчетные формулы:

Дата вводится в формате ДАТА (например, 12.09.1998). При правильном вводе запись размещается в ячейке с выравниванием вправо.

Примечание: Обратите внимание! В каждую формулу входит выражение (A9-$B$4), которое вычисляет количество дней, прожитых человеком. И хотя это выражение содержит ссылки на ячейки, в которых записаны даты, среда табличного процессора автоматически вычисляет каждую дату как количество дней, прошедших с 1 января 1900 года, а затем определяет разность между ними. При записи формул использовать вставку стандартных  функций SIN(…) и ПИ(…).

Ввести в таблицу формулы для расчетов.

III этап. Компьютерный эксперимент

ПЛАН ЭКСПЕРИМЕНТА

ТЕСТИРОВАНИЕ

Провести тестирование модели. По результатам расчетов построить общую диаграмму для трех биоритмов.

ЭКСПЕРИМЕНТ

Провести расчеты для других исходных данных. Исследовать показания биоритмов (благоприятные и неблагоприятные дня для различных видов деятельности).

ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Сравните результаты, полученные после ввода формул, с результатами, приведенными в примере расчетов. Сравнение с контрольным образцом показывает правильность введения формул (форма тестирования).

ПРИМЕР РАСЧЕТА

2. Постройте диаграмму (рис. 1).

3. По диаграмме определите дни, в которых значение биоритма равно нулю.

4. Сохраните выполненную работу на листе Биоритмы.

ЭКСПЕРИМЕНТ

1. Введите в ячейки В4 и В5 дату рождения конкретного человека.
2. Проследите пересчет значений и изменения на диаграмме.
3. Определит неблагоприятные дни для конкретного человека.

IV этап. Анализ результатов моделирования

1. Проанализировав диаграмму, выбрать неблагоприятные дни для сдачи зачета по физкультуре дни (плохое физическое состояние).
2. Выбрать дни для похода в цирк, театр или на дискотеку ( эмоциональное состояние хорошее).
3. По кривой интеллектуального состояния выбрать дни, когда ответы на уроках будут наиболее/наименее удачными.
4. Как вы думаете, что будет показывать график, если сложить все три биоритма? Можно ли по такой кривой что-либо определить?

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

3.23. Совместимость людей по биоритмам.

Когда у двух людей совпадают или очень близки графики по одному, двум или даже всем трем биоритмам, то можно предположить довольно высокую совместимость этих людей. Построить модель физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости двух друзей.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОСТРОЕНИЮ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ

1. Открыть файл с листом Биоритмы.
2. Выделить ранее рассчитанные столбцы своих биоритмов, скопировать их и вставить в столбцы Е, F, G, используя команду Правка /Специальная вставка /Переключатель значения.
3. Ввести в ячейку D4 дату рождения друга. Модель мгновенно просчитается для новых данных.
4. В столбцах Н, I, J провести расчет суммарных биоритмов по формулам.

Ячейка        Формула

Н9        =В9+Е9        (6)

I9        =С9+F9        (7)

J9        =D9+J9        (8)

5. По столбцам Н, I, J построить линейную диаграмму физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости. Пример суммарной диаграммы представлен на рисунке 2. Максимальные значения по оси у на диаграмме указывают на степень совместимости: если размер по у превышает 1,5, то вы с другом в хорошем контакте.
6. Описать результаты анализа модели, ориентируясь наследующие вопросы:

• Что, на ваш взгляд, показывают суммарные графики биоритмов? Что можно по ним определить?
• Какая из трех кривых показывает вашу наилучшую/наихудшую совместимость с другом?
• Проанализировав диаграмму, выбрать наиболее благоприятные дни для совместного с другом участия в командной игре, например в футбольной команде. Можно ли вам с другом вообще выступать в соревнованиях как команда? Ответ обоснуйте.
• Выбрать дни, когда вам не рекомендуется общаться. Что можно ожидать в эти дни?
• Спрогнозировать результат вашего совместного разгадывания конкурсного кроссворда в указанные дни месяца, например, 10-го, 15-го и 21-го.
• В какой области деятельности вы могли бы преуспеть в паре с другом?

Рисунок 2 Диаграмма суммарных биоритмов

Приложение 2.

Комплекс упражнений «Танцуйте сидя»

Упражнение 1:
Руки на пояс поставьте вначале
Влево и вправо качайте плечами.
Выполнить по 5 наклонов в каждую сторону.

Упражнение 2:
Вы дотянитесь мизинцем до пятки,
Если достали – все в полном порядке.
Выполнить по три раза.

А напоследок должны вы мяукнуть,
Крякнуть, проквакать, залаять и хрюкнуть!