Тип урока: комбинированный.
Место урока в теме: урок №3
Цели урока:
-
Формирование навыков разработки и исследования компьютерных моделей с использованием программы MS Excel.
-
Развитие интеллектуального и логического мышления
-
Воспитание информационной культуры.
Задачи урока:
Оборудование и материалы:
-
персональные компьютеры;
-
приложение MS Windows – электронные таблицы MS Excel;
-
дидактические материалы для обучающихся:
а) Инструкционная карта построения компьютерной модели;
б) Карточка контроля;
в) Вопросы для анализа результатов моделирования.
Ход и содержание урока:
-
Актуализация знаний. Фронтальный опрос по изученному материалу:
-
Что такое моделирование?
-
Какие виды моделей вы знаете?
-
Какие этапы необходимо выполнить при разработке и исследовании моделей на компьютере?
-
Какие способы построения компьютерных моделей существуют?
-
С какими типами данных может работать программа Excel?
-
Какие правила ввода формул нужно помнить?
-
ИНМ
-
Мотивация учащихся. Историческая справка
В настоящее время наиболее яркие открытия происходят на стыке наук. Возникают новые науки: биоинженерия, бионика, биоинформатика. Сегодня на уроке мы с вами совместим материал информатики и биологии.
Все мы живем по определенным законам. Существует гипотеза, что жизнь человека подчиняется трем циклическим процессам, называемым биоритмами. Эти циклы описывают три стороны самочувствия человека: физическую, эмоциональную и интеллектуальную. Биоритмы человека отражают цикличность явлений, идущих в природе, например, такие, как смена дня и ночи, времен года, фаз луны. Всем вам известно более простое и известное понятие –“биологические часы”, благодаря которым мы каждый день просыпаемся примерно в одно и то же время, без помощи механических или электронных часов определяем примерное время суток.
Теории "трех биоритмов" около ста лет. Интересно, что ее авторами стали три человека: психолог Герман Свобода, отоларинголог Вильгельм Флисс, открывшие эмоциональный и физический биоритмы и получившие одинаковые результаты независимо друг от друга, а также педагог Фридрих Тельчер - исследовавший интеллектуальный ритм. Тельчер заметил, что желание и способность студентов воспринимать, систематизировать и использовать информацию, генерировать идеи время от времени изменяется, т.е. имеет ритмический характер. Сопоставив даты рождений студентов, экзаменов, их результаты, он открыл интеллектуальный ритм с периодом в 33 дня.
Австрийский психолог Свобода, анализируя поведение своих пациентов, начало и развитие болезней, заметил цикличность сердечных и астматических приступов. Результатом этих исследований стало открытие ритмичности физических (23 дня) и психических (28 дней) процессов.
Немецкого доктора Вильгельма Флисса заинтересовала сопротивляемость организма человека болезням. Почему дети с одинаковыми диагнозами в одно время имеют иммунитет, а в другое - умирают? Собрав данные о начале болезни, температуре и смерти, он связал их с датой рождения. Расчеты показали, что изменения иммунитета можно прогнозировать с помощью 23-дневного физического и 28-дневного эмоционального биоритмов.
Основатели теории "трех биоритмов" имели много противников и оппонентов. Исследования биоритмов продолжались в Европе, США, Японии. Особенно интенсивным этот процесс стал с открытием компьютеров. Не все считают эту теорию строго научной, но многие верят в нее. Более того, в некоторых странах в такие дни людям рискованных профессий (летчикам, каскадерам и т.п.) предоставляют выходной.
-
Постановка задачи.
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.
Графическим изображением этих ритмов является синусоида. Многие полагают, что “взлетам” графика, представляющего собой синусоидальную зависимость, соответствуют более благоприятные дни. Дни, в которые график переходит через ось абсцисс, считают неблагоприятными. Если одну и ту же "нулевую" точку пересекают одновременно две или три синусоиды, то такие "двойные " или "тройные " критические дни особенно опасны.
-
Разработка информационной модели «Биоритмы человека».
Проверить данную гипотезу на практике позволяет компьютерный эксперимент на основе разработки модели биоритмов с помощью электронной таблицы MS Excel. Сегодня вы научитесь составлять и исследовать модель расчета биоритмов человека; определять совместимость людей по биоритмам.
Цель моделирования: Составить модель биоритмов для конкретного человека от указанной текущей даты (дня отсчета) на месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели. На основе анализа индивидуальных биоритмов прогнозировать неблагоприятные дни, выбирать благоприятные дни для разного рода деятельности.
Этапы разработки модели:
-
Информационная модель:
Объект | Параметры | Действия |
Неуправляемые (константы) | Управляемые |
Человек | Период физического цикла: 23 дня. Период эмоционального цикла: 26 дней. Период интеллектуального цикла: 33 дня. | Дата рождения. День отсчета. Длительность прогноза. | Расчет и анализ биоритмов |
B. Математическая модель:
Указанные циклы можно описать приведенными ниже выражениями, в которых переменная х соответствует возрасту человека в днях:
Физический цикл Rф(х)=sin
(1)
Эмоциональный цикл Rэ(х)=sin(
) (2)
Интеллектуальный цикл Rи(х)=sin
(3)
-
Компьютерная модель
-
Закрепление. Практическая работа
-
Обучающиеся строят компьютерную модель в среде приложения MS Excel
по инструкционной карте (Приложение 1)
-
Проверяют правильность ввода формул по Карточке контроля
(Приложение 2).
-
Производят расчеты.
-
По результатам расчетов строят общую диаграмму для трех биоритмов.
-
Анализ результатов моделирования.
Обучающимся предлагаются вопросы для анализа построенных графиков и результатов моделирования (Приложение 3)
-
Рефлексия деятельности на уроке
Подведение итогов работы. Оценки за урок. Ответы на вопросы обучающихся.
Литература
-
Информатика и информационные технологии. Угринович Н.Д. Учебное пособие для 10-11 классов. – М.: Лаборатория Базовых Знаний,2004 г.
-
Информатика. Задачник – практикум в 2 т./ Под ред. И.Г.Семакина, Е.К. Хеннера: том 2 – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2002 г.
-
Информатика и ИКТ Задачник по моделированию. 9-11 класс Базовый уровень / Под ред. Проф. Н.В. Макаровой. – Питер, 2008 – 192 с.
Приложение 1.
Инструкционная карта построения компьютерной модели.
Технология выполнения работы в программе MS Excel
-
Выделить первую строку в столбцах A, B, C, D. Во вкладке Выравнивание выбрать команду Объединить и поместить в центре и напечатать текст: Моделирование биоритмов человека
-
Аналогично объединить вторую строку в столбцах A,B,C, D и напечатать текст: Исходные данные. Объединить ячейки А3 и В3, ввести текст: Неуправляемые параметры . Объединить ячейки С3, D3, ввести текст: Управляемые параметры.
-
В ячейки А4, А5, А6 соответственно ввести текст: Период физического цикла; Период эмоционального цикла; Период интеллектуального цикла.
-
В ячейках В4, В5, В6 проставить соответственно числа: 23, 28, 33
-
В ячейку C4 – ввести текст: Дата рождения человека. В C5 – текст: Дата отсчета. В C6 – текст: Длительность прогноза
-
Заполните ячейки D4, D5, D6 соответственно – свою дату рождения, дату отсчета - 28.12.2010, длительность прогноза – 30 дней
-
Объединить ячейки А7, В7, C7, D7 и напечатать текст: Результаты
-
В ячейку А8 – текст: Порядковый день. В В8 – текст: Физическое. В С8 – текст: Эмоциональное. В D8 – текст: Интеллектуальное.
-
В ячейку В9 введите формулу: =SIN(2*3,14*(A9-$D$4)/23)
-
В ячейку С9 введите формулу: = SIN(2*3,14*(A9-$D$4)/28)
-
В ячейку D9 введите формулу:= SIN(2*3,14*(A9-$D$4)/33)
-
В ячейку А9 введите формулу =D 5
-
В ячейку А10 введите формулу = А9 + 1
-
Выделите ячейки А9 и А10 и заполните блок ячеек А11:А41, схватившись за маркер в правом нижнем углу ячейки.
Образец оформления листа в программе MS Excel
| А | B | C | D |
1 | Моделирование биоритмов человека |
2 | Исходные данные |
3 | Неуправляемые параметры | Управляемые параметры |
4 | Период физического цикла | 23 | Дата рождения человека | 04.08.77 |
5 | Период эмоционального цикла | 28 | Дата отсчета | 01.12.08 |
6 | Период интеллектуального цикла | 33 | Длительность прогноза | 31 |
7 | Результаты |
8 | Порядковый день | Физическое | Эмоциональное | Интеллектуальное |
9 | | =SIN(2*3,14*(A9-$D$4)/23) | =SIN(2*3,14*(A9-$D$4)/28) | =SIN(2*3,14*(A9-$D$4)/33) |
10 | Заполнить ряд с шагом 1 на месяц | Заполнить вниз | Заполнить вниз | Заполнить вниз |
Приложение 2.
Карточка контроля
1. Ввести в таблицу контрольные исходные данные:
Дата рождения: 27.01.1960
Дата отсчета: 27.12.2010
и сравнить с результатами, приведенными в таблице.
8 | Порядковый день | Физическое | Эмоциональное | Интеллектуальное |
9 | 26.12.2010 | 0,01 | 0,70 | 0,01 |
10 | 27.12.2010 | -0,26 | 0,84 | -0,18 |
11 | 28.12.2010 | -0,51 | 0,94 | -0,36 |
Сравнение с контрольным образцом показывает правильность введения формул. В случае совпадения полученных результатов с контрольным образцом ввести в нужные ячейки дату своего дня рождения.
2. Выделить прямоугольную область данных А8:D39.
3. Используя Мастер диаграмм построить график с накоплением.
4. Дать название диаграмме на вкладке Макет
5. Поместить легенду внизу листа.
Приложение 3.
Вопросы для анализа результатов моделирования.
-
Проанализировав диаграмму, выбрать “неблагоприятные” дни для сдачи зачета по физкультуре.
-
Выбрать дни, когда ответы на уроках будут наиболее (наименее) удачными.
-
Проверьте свое настроение, когда на вашем графике показатели эмоционального биоритма находятся на спаде или на подъеме.
-
Как вы думаете, что будет показывать график, если сложить все три биоритма? Можно ли по нему что либо определить?