Конспект урока «Компьютерное моделирование биологических систем» по информатике

Деятельность учителя

Деятельность обучающегося

1. Постановка целей и задач

Постановка целей и задач для каждой творческой группы

Определяют предпочтения и интересы в изучении данной темы

2. Выбор обучающимися ролевой функции для работы в творческих группах: компьютерного моделирования и экологической экспертизы

Предлагает обучающимся ролевые функции для работы в творческой группе

Формируют творческие группы, устанавливают иерархию в группе (по результатам выполнения заданий «перевернутого урока»)

Творческая группа компьютерного моделирования

Цель:

1. Понять устройство конкретного объекта: какова его структура, внутренние связи, основные свойства, законы развития саморазвития и взаимодействия с окружающей средой;

2. Научиться управлять объектом или процессом, определять наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;

3. Установить прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект.

Творческая группа экологической экспертизы

Цель:

1. Оценить устойчивость экосистемы Тверской области,

2. Прогнозировать поведение системы при наличии внешних воздействий (инвазионных видов),

3. Проанализировать статистические данные об информированности обучающихся о растении борщевик Сосновского,

4. Обосновать экологическую необходимость решения проблемы видового загрязнения территории,

5. Предложить пути решения данной проблемы

3. Изучение в группах текстовых и иллюстративных печатных материалов и материалов сети Интернет, составление алгоритма решения задачи

Консультирует

Изучают и выбирают нужную информацию, используя предложенные информационные материалы, результаты опережающего домашнего задания

Творческая группа компьютерного моделирования

Лабораторная работа

Построение простейшей имитационной модели

1.Описание модели. Простейшей моделью, описывающей популяционный рост, является экспоненциальная.

В показанной на рисунке модели N — численность популяции, t — время, r — репродуктивный потенциал ,^dN/_dt — изменение (прирост) численности популяции. В целом эта модель отражает простейший факт: возможный прирост численности популяции пропорционален ее численности. Исследование экспоненциального роста начато еще Леонардо Фибоначчи (1170–~1250) и Томасом Мальтусом (1766–1834). На рисунке представлена аналитическая модель. В ней рост описывается с помощью однозначной функции.

2. Загрузка файла таблицы.

3. Заполнение таблицы:

1. Занести исходные числовые данные в ячейки G6, H6 и F6:

В ячейку F6 внесите значение t=0,

в ячейку С6 начальное значение N =3

в ячейку H6 начальное значение занимаемой растениями площади S=0,000001 кв. км.

2. Данные, расположенные в столбце G в нижележащих ячейках, представляют собой моменты времени, отличающиеся друг от друга на величину шага. Поэтому в ячейку G7 вводится формула, рассчитывающая следующий (после начального) момент времени: =G6+$C$14, после чего ее следует скопировать в остальные ячейки колонки таблицы с заголовком "Время, год".

3. В ячейку G7 внести формулу =G6+G6*$C$9, после чего ее следует скопировать в остальные ячейки колонки таблицы с заголовком «N»

4. В ячейку Н7 внести формулу =G7/3*H$6, после чего ее следует скопировать в остальные ячейки колонки таблицы с заголовком «S,кв.км»

5. Создайте графики на отдельных листах

Обратите внимание, что в этой модели видны четыре важнейших функциональных блока:
1. информационное поле с необходимыми пояснениями;
2. ввод начальных данных;
3. расчеты;
4. обобщенный вывод результатов (график).

Творческая группа экологической экспертизы

Задание 1.

Вопросы к текстовым материалам:

1. Перечислите основные признаки устойчивой экосистемы. На основании этих признаков сделайте вывод об общем состоянии экосистемы Тверской области

2. Дайте определение инвазионным видам. Откуда и для каких целей борщевик Сосновского был завезен в Тверскую область?

3. Какие особенности размножения борщевика Сосновского позволяют этому виду за короткий срок заселить значительные территории?

4. Чем опасен для здоровья человека борщевик Сосновского?

5. Чем опасен для состояния экосистемы Тверской области борщевик Сосновского?

6. К каким отдаленным последствиям может привести бездействие в борьбе с борщевиком?

Задание 2.

Проанализировать результаты анкетирования студентов по вопросу информированности о растении борщевик Сосновского, о его влиянии на состояние экосистемы и на здоровье человека, создать круговые диаграммы, сделать выводы по полученным результатам

Задание 3.

Одним из пунктов Государственной программы борьбы с борщевиком Сосновского является разъяснительная работа с населением. На основе текстовых материалов и материалов сети Интернет составьте презентацию «Осторожно – борщевик!» из 10-15 слайдов, где проиллюстрируйте внешние отличительные особенности борщевика, приносимый борщевиком вред, меры борьбы с борщевиком. Для итоговой презентации объедините результаты своей работы с результатами группы компьютерного моделирования

Задание 4.

Перед выполнением любой работы необходимо провести инструктаж по ТБ. Составьте инструкционную карту-памятку блока «Осторожно – борщевик!» о мерах предупреждения при работе с борщевиком.

4. Обобщение работы творческих групп в форме разработанной компьютерной модели экологической системы, компьютерной презентации, пакета текстовых памяток, общих выводов

Консультирует

Обсуждают и компилируют основной блок из массы информации, на основе обсуждения творческие группы создают компьютерную модель экосистемы, компьютерную презентацию и разрабатывают текст памятки

1. Демонстрация разработанной компьютерной модели (решение задачи с построением графиков) (см. папку «Дидактическое сопровождение урока»)

2. Демонстрация компьютерной презентации (см. папку «Дидактическое сопровождение урока»)

3. Демонстрация текстовых памяток «Осторожно – борщевик!» (см. папку «Дидактическое сопровождение урока»)

4. Демонстрация выводов по результатам анкетирования обучающихся (см. папку «Дидактическое сопровождение урока»)

5. Общие выводы по проделанной работе:

1. Компьютерное моделирование показывает, что инвазионные виды (в том числе борщевик Сосновского) в соответствии с экспоненциальным законом развиваются в условиях неограниченных ресурсов, т.к. абиотические факторы являются оптимальными, в экосистеме отсутствуют конкурирующие виды и хищники

2. Компьютерное моделирование позволяет оценить состояние системы Тверской области при проникновении инвазионных видов как неустойчивое

3. Борщевик не только быстро превращается в доминирующий вид системы, подавляя и вытесняя традиционные виды, но и представляет реальную угрозу здоровью и жизни человека

4. Результаты анкетирования показали, что необходимо проводить экологические ликбезы, выпускать памятки по технике безопасности и памятки о мерах борьбы с агрессивным видом

5. Если не принять немедленных мер, то через 15-20 лет многие районы Тверской области будут объявлены зонами экологического бедствия

5. Анализ успехов и ошибок

Подводит итоги и оценивает работу в каждой творческой группе

Анализируют проделанную работу, отмечая положительные и отрицательные моменты