Моделирование на уроке информатики

Разработка урока на тему: «Моделирование биологических процессов. Исследование биоритмов и прогнозирование неблагоприятных дней для человека». Цель урока: научить учащихся использованию табличного процессора MS Excel для моделирования биоритмов человека, чтобы иметь возможность выбирать благоприятные дни для различного рода деятельности. Задачи урока: 1. Образовательная: изучить возможности MS Excel для проведения исследования биоритмов человека, повторить и обобщить знания учащихся о средствах и возможностях MS Excel, основные этапы моделирования; 2. Развивающая: развивать навыки применения средств ИКТ для решения практических задач, мыслительные навыки (анализ, синтез, умение делать выводы) и творческие способности учащихся; 3. Воспитательная: возбудить любознательность и заинтересованность в знаниях информатики для использования их на практике, побудить учащихся к активности решения практических задач.

Тип урока: урок комплексного применения знаний, умений, навыков с использованием проблемно-поискового метода. Форма: Лабораторная работа. Методы урока: рассказ, фронтальный опрос, компьютерное и математическое моделирование, проблемно-поисковый (проведение исследования). Оборудование: компьютерный класс, программное обеспечение, на экране интерактивной доски план с описанием этапов моделирования, чертежи на доске, раздаточный материал. Предварительная подготовка к уроку. ● Одному ученику дается поручение подготовить сообщение и презентацию на тему «Биоритмы человека». ● Приготовить распечатки с рекомендацией по построению компьютерной модели. Ход урока. 1. Организационный момент. 2. Вводная беседа. Учитель: Существует гипотеза, что жизнь человека подчиняется трем циклическим процессам, которые называются биоритмами и имеют синусоидальную зависимость. Эти циклы описывают три стороны самочувствия человека: интеллектуальную, эмоциональную и физическую. Дни, когда график синусоиды выше оси абсцисс, считаются благоприятными и наоборот, если ниже – неблагоприятными. Эта теория не считается строго научной, ее еще нужно изучать и доказывать, но многие верят в нее и в некоторых странах мира в критические дни, когда ось абсцисс пересекают одновременно две или три кривые, людям профессий с повышенным уровнем риска предоставляются выходные дни. А теперь подробнее об этой гипотезе нам расскажет (называется ученик). Ученик (демонстрация презентации): За точку отсчета берется день рождения человека. Первый биоритм называется интеллектуальный. Цикличность – 33 дня. Он характеризует мыслительные способности человека. Если синусоида на подъеме, то человек лучше справляется с контрольными работами, занимается творчеством. Второй биоритм – эмоциональный, характеризующий внутренний настрой человека, его возбудимость и восприятие окружающего. На подъеме этого биоритма жизнь человека полна положительных эмоций, все воспринимается позитивно и оптимистически. Продолжительность цикла равна 28 дням. Третий - физический биоритм, характеризующий жизненные силы человека, то есть его физическое самочувствие. Периодичность его составляет 23 дня. В спортивных соревнованиях при подъеме синусоиды можно поставить новый рекорд и т.д. 3. Тема урока. Ученическое целеполагание. Учитель: Сегодня на уроке мы проверим эту гипотезу. И темой урока является «Моделирование биологических процессов. Исследование биоритмов и прогнозирование неблагоприятных дней для человека».

Тема урока ясна. Чему же мы должны научиться?

Ученики: строить синусоиды биоритмов, проводить исследования с помощью компьютерных экспериментов. 4. Актуализация знаний (фронтальный опрос). Повторение и обобщение пройденного ранее материала. Учитель: Слово «моделирование» в своей основе содержит слово «модель». Так что же такое модель? Ученик: Модель – это упрощенное представление изучаемого объекта, включающее в себя только его существенные признаки. Учитель: А что такое моделирование? Ученик: Моделирование – это процесс построения и изучения модели объекта с целью исследования моделируемого объекта, явления. Учитель: Назовите основные этапы компьютерного моделирования.

Ученик: I этап: постановка задачи (описание задачи, формулирование цели моделирования, формализация задачи); II этап: разработка  информационной, математической и компьютерной модели, III этап: проведение компьютерного эксперимента, IVэтап: анализ результатов.

Учитель: Компьютерную модель мы будем разрабатывать в среде табличного процессора MS Excel . Давайте вспомним, как записываются формулы. Ученик: формула начинается со знака «равно», используются не конкретные значения, а ссылки на адреса ячеек, в которых хранятся числовые значения. Учитель: Какие виды ссылок вы знаете? Ученик: Ссылки бывают относительные и абсолютные. Абсолютные ссылки не меняются при копировании формулы, а относительные изменяются. Учитель: В ходе работы мы будем строить синусоиды. Что нам поможет сделать это в среде табличного процессора MS Excel? Ученик: Для графического представления информации в среде табличного процессора MS Excel используются диаграммы. Учитель: Давайте вспомним процесс построения таких диаграмм. Ученик: Помечаем нужные столбцы, в меню находим пункт «Диаграммы». Для построения синусоиды больше всего подходит точечная диаграмма, с помощью которой удобно представлять на компьютере графики функций. 5. Изучение нового материала. 5.1. Постановка проблемы. Учитель: I этап моделирования: постановка задачи. Вам предлагается осуществить моделирование биоритмов для конкретного человека от указанной текущей даты на месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели. Цель моделирования: иметь возможность выбирать благоприятные дни для разного рода деятельности, чтобы достичь лучших результатов. 5.2. Составление информационной модели. Учитель: Приступаем ко II этапу: разработке модели. Информационную модель мы представим в виде таблицы (на интерактивной доске появляется следующая таблица):

Объект	Параметры
		название	значение
Человек

Учитель: Давайте вместе ее заполним. В ходе обсуждения таблица принимает следующий вид:

Объект	Параметры
		название	значение
Человек	Дата рождения	Исходные данные
	День отсчета	Исходные данные
	Длительность прогноза	Исходные данные
	Количество прожитых дней	Исходные данные
	Физический биоритм	Результаты
	Эмоциональный биоритм	Результаты
	Интеллектуальный биоритм	Результаты

5.3 Составление математической модели. Учитель: Циклы представляют собой синусоиды, которые можно представить в виде следующих математических формул: Интеллектуальный цикл: F(х) = sin (2px/33); Эмоциональный цикл: F(х) = sin (2px/28); Физический цикл: F(х) = sin (2px/23);

5.4. Составление компьютерной модели. Учитель: Математическая модель составлена. Приступаем к этапу компьютерного моделирования. На компьютерах в своих папках вы увидите файл «биоритм.xls» с заготовками для составления компьютерной модели. Давайте перейдем к компьютерам и откроем его. Учащиеся проходят к компьютерам. На мониторах открывается электронная таблица:

	A	B	C	D
1	Биоритмы
2
3	Исходные данные
4 Дата рождения
5 Дата отсчета
6	Длительность прогноза
7	Результаты
8	Порядковый день	Физическое	Эмоциональное	Интеллектуальное
9
10
11

Учитель: Перед вами таблица, в верхней части которой вы должны ввести исходные данные. Ученики заполняют таблицу исходных данных: дату своего рождения, дату отсчета, длительность прогноза 30 дней. Учитель: Теперь заполняем область расчетов. Ученики вводят расчетные формулы: Ячейка Формула А9 =$B$5 А10 =A9+1 В9 =SIN(2*3,14*(A9-$B$4)/23) С9 =SIN(2*3,14*(A9-$B$4)/28) D9 =SIN(2*3,14*(A9-$B$4)/33)

Ученики выполняют вычисления и строят графики, учитель при необходимости консультирует и оказывает помощь. В результате должна появиться диаграмма с 3 синусоидами.

Физминутка. Тренировка аккомодации ( упражнения на фокусировку глаз). Учитель: Несколько раз переведите взгляд с близко расположенных предметов на дальние. Затем ступенчато перемещайте взгляд, постепенно выбирая предметы все дальше расположенные от вас. Добравшись до самого дальнего, также возвращайтесь назад. Чаще моргайте, глубоко дышите. Упражнение делайте медленно, фокусируя каждый раз взгляд на очередном предмете. 5.5. Проведение компьютерного эксперимента. Учитель: Приступаем к III этапу: компьютерному эксперименту. Проверим вашу совместимость с друзьями. Для этого расширяем электронную таблицу, добавляя столбцы с данными вашего друга, строим диаграммы суммарных биоритмов.

Учитель раздает распечатки «Рекомендации по построению новой компьютерной модели». Ученики строят диаграммы суммарных биоритмов, следуя инструкции.

5.6. Анализ результатов. Учитель: Переходим к самому важному этапу исследования: выводам, которые мы можем сделать из проделанной на уроке работе. Перед вами компьютерная модель ваших биоритмов. Что вы можете сказать, изучая их? Ученик: Мы видим благоприятные и неблагоприятные дни для различных видов деятельности. Мы можем определить интеллектуальную, эмоциональную и физическую совместимость сегодня и в последующие дни со своими друзьями Учитель: Где это может нам пригодиться? Ученик: При планировании своих дел. 6. Домашнее задание. Учитель: Дома, пользуясь построенной на уроке моделью суммарных биоритмов с вашим другом, ответьте на следующие 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? Выберите дни, когда вам лучше не общаться, когда вместе сыграть в одной команде в футбол, когда заняться решением олимпиадных задач по математике. 7. Подведение итогов. Выставление оценок. Используемая литература: 1. Информатика и ИКТ. Учебник. 11 класс. Базовый уровень / Под ред. Проф. Н.В. Макаровой – СПб.: Питер, 2007; 2. Информатика и ИКТ. Задачник по моделированию. 9-11 класс. Базовый уровень / Под ред. Проф. Н.В. Макаровой – СПб.: Питер, 2007; 3. Информатика и ИКТ. Методическое пособие для учителей. Техническое и программное обеспечение информационных процессов. / Под ред. Проф. Н.В. Макаровой – СПб.: Питер, 2007.