Интеграция знаний в области естественнонаучных дисциплин

Интегрированный урок по информатике и биологии «Статистические закономерности модификационной изменчивости и их обработка в программе MS Excel»

Дерюжкина Валентина Николаевна

Преподаватель информатики

План – конспект урока

1. Организационный момент

Проверка готовности обучающихся и аудитории к занятию. Отметка в журнале отсутствующих.

2. Мотивация деятельности на уроке

1) Постановка темы, целей и задач урока.

Эпиграф: «…ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знания на деле…» Аристотель (слайд 2).

Вопрос к аудитории: «Как вы думаете, в чем заключается основная мысль этого эпиграфа?»

Ответ обучающихся: «Важно не только знать, но и уметь применять свои знания на практике».

2) Подведение к теме.

Преподаватель биологии: Мы будем использовать знания по биологии, которые вы получили на предыдущем занятии. Все внимание на экран - (слайды 3, 4, 5).

Вопрос к аудитории: «Как вы можете прокомментировать данные изображения?»

Ответ обучающихся: «На слайде изображены три примера, когда живые организмы одного вида, помещенные в разные условия, внешне отличаются» (слайд 3). Так, сосна, растущая на побережье, отличается внешне от сосны, растущей в лесу. Или одуванчик, выросший на лугу, внешне будет отличаться от одуванчика, выросшего в горах. И можно заметить, как изменены листья одного растения, находящиеся в разных условиях. (слайды 4, 5).

Вопрос к аудитории: «Как называется такое свойство организмов?»

Ответ обучающихся: «Модификационная изменчивость».

Вопрос к аудитории: «А как вы думаете, такие явления случайны или носят другой характер?»

Ответ обучающихся: «Модификационная изменчивость имеет закономерности!»

Преподаватель биологии: «Если вы посмотрите друг на друга, то каждый из вас отличен от другого своими внешними признаками. Но, используя знания закономерностей модификационной изменчивости, можно вычислить средние статистические показатели размеров в вашей группе, например, обуви, роста, обхвата грудной клетки, обхвата головы и других признаков, а также отобразить их графически, для чего нам сегодня и потребуются средства вычислительной техники, т.е. ПК.

Преподаватель информатики: «Как называется программа, которая может помочь нам с вами решить эти задачи?»

Ответ обучающихся: «MS Excel».

Преподаватель информатики: «Вы правильно определили программу, т.к. именно ее возможности табличного процессора Microsoft Excel позволяют выполнять вычисления различного характера - и математические, и статистические, и логические, и многие другие».

Вопрос к аудитории: «И как бы вы сформулировали тему нашего занятия?»

Ответ обучающихся: «Статистические закономерности модификационной изменчивости и их обработка в программе MS Excel» (слайд 7).

3. Актуализация знаний

Преподаватель биологии: Вспомним основные закономерности модификационной изменчивости, при этом будем использовать прием заполнения схемы «ФИШ – БОН».

Вставка: видеофрагмент со стрелолистом. Какие закономерности здесь проявляются?

Схема «ФИШ – БОН» заполняется на ватмане, устная работа аудитории.

Преподаватель информатики: «Работа будет осуществляться в микрогруппах (по 3 человека). Для каждой такой группы разработаны и подготовлены КЕЙСЫ с заданиями (слайд 8). Кейс представлен папкой с файлами – заданиями определенного цвета для каждого варианта.

Содержание КЕЙСа (слайд 9):

1. Карта заданий по биологии. Здесь студентам предлагается решить биологический лабиринт - выполняется на листе цветным карандашом.

1. Карта заданий по информатике и ИКТ.

   1. В этом задании студентам необходимо открыть и решить запрограммированный тест с вопросами по теме Microsoft Excel, который расположен в папке stud на server. bsht / Урок Биология Информатика/КЕЙС(№) (соответственно варианту).

Оценка выставится автоматически компьютером.

1. Открыть документ «Карта результатов деятельности обучающегося.doc» и заполнить столбец «Фамилия, имя» и записать в соответствующие столбцы результаты выполнения теста и биологического лабиринта.

1. Инструкционная карта по выполнению лабораторной работы.

2. Карта результатов деятельности обучающегося.

Обратите внимание на карту результатов деятельности обучающегося!

Итоговая оценка является рейтинговой и соответствует количеству набранных баллов за всю работу на уроке.

Преподаватель биологии: «Следующая работа – это проверка ваших знаний. Можете открывать кейсы и приступать к выполнению задания карты по биологии. Это биологический лабиринт».

После выполнения этого задания всеми группами студентов проводится общеаудиторная проверка на экране (слайд 10). Оценка выставляется сразу в лист результатов деятельности обучающегося на уроке.

4. Практическое применение знаний и навыков обучающихся

4.1. Выполнение лабораторной работы (40 мин).

Для выполнения лабораторной работы в ваших КЕЙСАХ лежат инструкционные карты. Работа будет выполняться по вариантам – всего их 3.

Т.к. лабораторная работа основана на проведении сравнения антропометрических показателей обучающихся, то мы должны предварительно собрать все необходимые исходные данные.

КЕЙСЫ с номерами 1,2,3 выполняют вариант 1

КЕЙСЫ с номерами 4,5,6 – вариант 2

КЕЙСЫ 7,8,9 – вариант3.

Для первого варианта нам необходимо знать размеры обуви каждого из 20-ти обучающихся, входящих в экспериментальную группу.

Для второго варианта нам необходимо узнать рост членов экспериментальной группы, для чего мы заранее подготовили ростомер.

Для третьего варианта мы измерим обхват головы, поэтому будьте внимательны в записи данных.

Далее по группам проводим все необходимые измерения реальных размеров с помощью измерительных проборов (сантиметр, ростомер) и фиксируем их.

Следующий этап работы на уроке – это обработка полученных данных в результате проведенных измерений с помощью компьютера, а точнее – табличного процессора Microsoft Excel.

Для этого необходимо всем микрогруппам занять соответствующие рабочие места за ПК. Затем взять инструкционные карты выполнения лабораторной работы, находящиеся в кейсах и, последовательно выполняя все необходимые действия, получить результат (слайд 13).

По окончании работы студентам надо составить отчеты, форма которых есть в КЕЙСАХ (слайд 14).

После достаточно трудоемких умственных действий участникам аудитории можно предложить небольшую физическую разминку.

Физкультминутка (слайд 15)

Анализ выполненных работ (слайд 16)

Преподаватели вместе с обучающимися проводят сравнительный анализ полученных графиков вариационной кривой на экране.

Преподаватель биологии: Сейчас мы можем посмотреть с вами на результаты выполнения лабораторной работы. Все внимание на экран. Для сравнения возьмем графики разных вариантов.

Все три кривые имеют сходный вид. При графическом выражении изменчивости признака в идеальном случае кривая имеет куполообразный вид. Вывод об этом сделал еще бельгийский математик и статистик Адольф Кетле.

4 .4. Сообщение: (слайд 17) (студент)

Вот что писал Кетле: «Все элементы организмов колеблются около среднего состояния, и … изменения, происходящие под влиянием случайных причин, подчинены такой точности и гармонии, что их все можно перечислить наперед».

        Статистическая логика вошла в описательные науки только с Кетле, и тогда открылась возможность достаточно точных прогнозов, не всегда очевидных с первого взгляда. Так нетрудно вычислить средний рост и дисперсию роста; зная их можно предсказать, что приблизительно каждый сорок четвертый солдат окажется ниже среднего роста более чем на удвоенную дисперсию, зато каждый сорок четвертый будет на такую же величину выше – все симметрично. Эти сильные и в то же время редкие отклонения можно назвать нетипичными, откуда и рабочее понятие – типично (и в этом смысле нормально), то, что близко к среднему. Идя этим путем, Кетле сформулировал идею социального благополучия как баланса средних значений и идею эволюции общества как направленного сдвига этих средних.

«Я до сих пор живо помню, как однажды, когда я еще был ребенком, отец привел меня на край города, где на берегу росли ивы, и велел мне сорвать наугад сотню ивовых листочков…»

Вернувшись домой, мы расположили их в ряд по росту, как солдат. Затем отец через кончики листьев провел кривую и сказал: «Это и есть кривая Кетле. Глядя на нее, ты видишь, что посредственности всегда составляют подавляющее большинство и лишь немногие подымаются выше или так и остаются внизу». Так писал известный современный Ба́ртель Ле́ендерт ван дер Ва́рден - голландский математик в своем учебнике математической системы.

  Бельгийский математик Кетле, работавший вначале в области астрономии и метеорологии, был, по-видимому, первым, кто применил нормальное распределение для описания биологического материала (он ввел его при изучении распределения людей по росту). В 1835 году Адольф Кетле, изучая изменчивость, отметил, что в вариационном ряду больше встречается особей, у которых величина того или иного признака равна средней или же близка к ней.

5. Рефлексия деятельности (слайд 18)

Для закрепления знаний студентам можно предложить небольшую игру «Корзина знаний», из которой они наугад выберут вопросы и ответят на них.

Каждая команда имеет право выбрать по одному вопросу из корзины и дать на него ответ. Если команда не знает ответа, она пропускает ход и право ответа переходит к другой команде

Перечень вопросов для корзины:

1. Вопрос по биологии: Какой признак Вы изучали? Какое значение признака в группе встречается наиболее часто, а какой наиболее редко?

2. Вопрос по биологии: Какие отклонения от среднего значения встречаются в изучаемом признаке?

3. Вопрос по биологии: Какое среднее значение изучаемого признака Вы получили? Как Вы вычислили среднее значение признака?

4. Вопрос по биологии: Каковы причины отклонения от среднего значения?

5. Вопрос по биологии: Что такое норма реакции? Какова норма реакции исследуемого Вами признака?

6. Вопрос по информатике и ИКТ: Какой тип и вид диаграммы Вы использовали при построении вариационного ряда и вариационной кривой?

7. Вопрос по информатике и ИКТ: Что представляет собой диаграмма? Как бы Вы сформулировали определение для данного понятия?

8. Вопрос по информатике и ИКТ: Каковы возможности и назначение программы MS Excel? Какие из них Вы сегодня использовали при выполнении лабораторной работы?

9. Вопрос по информатике и ИКТ: Объясните порядок построения диаграммы или графика? Сколько шагов необходимо выполнить для построения диаграммы или графика?

Выводы по лабораторной работе

Какие вы можете сделать выводы по выполненной работе? Чему вы сегодня научились?

6. Подведение итогов совместной и индивидуальной деятельности обучающихся.

Вот мы и подошли к завершению нашего урока. Осталось подвести итоги работы на уроке.

Откройте карту результатов деятельности обучающегося для ее заполнения. (Раздать результаты биологического лабиринта)

Обучающиеся самостоятельно производят подсчет баллов за всю работу на уроке и, согласно, критериям рейтинговой оценки, выставляют в последнем столбце итоговую оценку работы за урок.

7. Домашнее задание (слайд 19,20)

1) по биологии: письменно ответить на контрольные вопросы лабораторной работы;

2) по информатике: подготовить сообщение на тему «Нестандартные графики и функции MS Excel»

4