Моделирование биологических процессов. Биоритмы человека

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ЛИЦЕЙ №12 Г. ХИМКИ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Учитель биологии высшей квалификационной категории
Макарова Ирина Петровна
Занятие по прикладному проектированию
"Моделирование биологических процессов. Биоритмы человека"
ФГОС 10 класс (профильный уровень)

Осведомленность о фазе ритма, дает возможность человеку
корректировать свое поведение, причем успех таких
действий просто феноменален.
(Уэст Питер)
Цели и задачи занятия:
Предметные: смоделировать биоритмы человека, анализируя которые прогнозировать

неблагоприятные дни и выбирать благоприятные для разного рода деятельности
Метапредметные: способствовать развитию логического аналитического мышления, умению
анализировать, сравнивать, делать обобщение и выводы, работать с разными источниками
информации, закрепить умение строить и анализировать графики, обосновывать свою точку
зрения показать межпредметную связь учебных предметов – экология, биология, алгебра и
информатика; используя методы активного обучения, метод проектов (создание реального
творческого продукта), построить графики биоритмов в MS Excel
 Личностные: создать условия для формирования понимания развития своего интеллекта как
ценностной характеристики современной личности; создать условия для совершенствования
навыков и умений, необходимых для индивидуальной и групповой работы
Тип занятия: интегрированный – исследование, моделирование, проектирование.
План занятия:





Постановка и описание биологической задачи
Построение моделей.
Компьютерный эксперимент.
Анализ результатов.
Подведение итогов (рефлексия).
Оборудование: интерактивная доска, проектор, компьютер учителя, ноутбуки у обучающихся,
учебные пособия по информатике, карты памяти.
Планируемые результаты:
Личностные
умения:
Формирование
познавательных
интересов;
Осознание ценности
здоровья и
безопасного образа
жизни;
Формирование
личностного
Метапредметные умения
Познавательные:
Общеучебные: умение строить и анализировать
графики; отделять главное от второстепенного;
умение работать с различными источниками
информации
Логические: поиск и выделение необходимой
информации; установление причинно-следственных
связей; осознанное и произвольное построение
речевого высказывания в устной и письменной
форме; построение логической цепи рассуждений;
Предметные
умения
Ученик должен
знать: определение
ключевых понятий
Ученик должен
уметь:
использовать
знания на практике
1
отношения к
изучению
материала.
Регулятивные: умение определять цели и ставить
задачи; умение соотносить то, что уже известно и
освоено с тем, что ещё неизвестно; развитие
навыков самооценки
Коммуникативные: умение слушать учителя,
строить эффективное взаимодействие со
сверстниками при выполнении заданий, умение
находить общее решение
ХОД и СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ
I этап.
Постановка и описание биологической задачи, работа с терминами
Сегодня мы создадим и проанализируем модель некоторых биоритмов человека, для этого
повторим необходимые темы из предметов математики, информатики, биологии.
Хронобиология - это наука, которая занимается изучением биологических процессов, происходящих в
живом организме, в различные отрезки времени.
Биоритмы – периодические изменения биологических процессов.
Фронтальная беседа о биоритмах: суточных, месячных, годовых.
Классификация биоритмов (пример приводят ученики)
1. Высокочастотные (от нескольких секунд до 30 минут
2. Ультрадианные (от 30 минут до 20 – 28 часов)
3. Цириандные (околосуточные)
4. Околомесячные (28 – 31 день)
5. Сезонные (3 месяца)
6. Окологодовые (12 месяцев)
Десинхроз – сбой биологических ритмов
Существует гипотеза, что жизнь человека подчиняется трем циклическим процессам. 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. Более того, в
некоторых странах в неблагоприятные дни, когда ось абсцисс пересекают одновременно две или три
кривые, людям рискованных профессий (летчикам, каскадерам и т.п.) предоставляется выходной
Создание теории существования биоритмов приходится на начало XX века, когда два абсолютно
независимых исследователя пришли к одним и тем же выводам в отношении физического и
психологического циклов. Это были Герман Свобода (Вена) и Вильгельм Флисс (Берлин). Третьим
был австриец Фридрих Тельчер (Инсбрук). В дальнейшем он же обнаружил еще один цикл –
интуитивный (37 дней). 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 внутренний настрой человека, т.е. 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.
Интеллектуальный биоритм характеризует мыслительные способности, интеллектуальное
состояние человека. Цикличность его – 33 дня
2
Значение
Физический цикл
Эмоциональный цикл
Интеллектуальный
цикл
Минимальное значение цикла
(максимум негативных
проявлений, за которые
отвечает цикл).
Чувство бессилия,
апатия.
Только отрицательные
эмоции.
Все кажется чрезмерно
сложным и не поддается
решению.
Отрицательная фаза цикла
(негативные
свойства цикла преобладают
над позитивными).
Преобладание
чувства бессилия,
слабости.
Преобладание
отрицательных эмоций
и чувства пессимизма.
Простые задачи
решаются с трудом,
а сложные кажутся
неподъемными.
Нулевое значение цикла
(переход через "ноль") –
возможны непредсказуемые
проявления как позитивных,
так и негативных свойств.
День, когда один или более
циклов находятся в этой фазе,
считается очень тяжелым.
Неожиданные
проявления
огромной силы и
энергии так же
неожиданно
сменяются
чувством полного
бессилия и апатии.
Неожиданные приступы
безграничного пессимизма
и оптимизма, частая смена
эмоций.
Проблески гениальных
решений и прозрений
сменяются
непониманием простых
вещей.
Положительная фаза цикла
(позитивные цикла
преобладают над
негативными).
Преобладающее
чувство
уверенности в
своих силах.
Преобладание
положительных эмоций и
чувства оптимизма.
Легкость в решении
любых задач.
Максимальное значение
цикла (максимум развития
позитивных свойств при
минимальном воздействии
негативных).
Безграничная
уверенность в
своих силах.
Максимум
положительных эмоций,
безграничный оптимизм.
Безграничное
проявление
интеллектуальной и
творческой мощи.
Предлагается осуществить моделирование биоритмов для конкретного человека и для двух друзей,
от 1 текущей даты (дня отсчета) на месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели
Цель моделирования: На основе анализа графика биоритмов выбрать благоприятные и
неблагоприятные дни для конкретного человека. На основе анализа суммарных биоритмов
прогнозировать совместимость людей, выбрать благоприятные и неблагоприятные дни, для разного
рода совместной деятельности.
Формализация задачи: Объектом моделирования в этой задаче может быть любой человек или
группа людей, для которых известна дата рождения.
Характеристика
Цель моделирования:
Параметры
Создать модель биоритмов для конкретного человека от указанной даты на
месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели. На основе анализа
индивидуальных биоритмов прогнозировать неблагоприятные дни, выбирать
благоприятные дни для разного рода деятельности
Объект
Процесс изменения состояния человека.
Точка отсчета
Дата рождения
Исследуемое состояние
Физическое, Эмоциональное, Интеллектуальное
Характер изменения
состояния
Синусоидальное изменение с периодом 23, 28 и 33 дня от дня рождения
Период исследования
30 дней
3
II этап. Разработка модели
Информационная модель
Описание физического цикла соответствует функции у=sin , найдем период Т===23
Эмоциональный цикл: у=sin значит, период будет равен Т===28
Описание интеллектуального цикла соответствует формуле: у=sin Т=33.
Математическая модель
Указанные циклы описываются приведенными ниже выражениями, в которых переменная х
соответствует возрасту человека в днях:
Физический цикл Rф (х) = sin (2π x /23);
Эмоциональный цикл Rэ (х) = sin (2π x /28);
Интеллектуальный цикл Rи (х) = sin (2π x /33)
Х- возраст человека, определяется с помощью среды электронных таблиц: текущая дата минус дата
рождения человека (используются свойства дат).
Компьютерная модель (выбор инструмента моделирования, создание модели, тестирование
модели) Среда моделирования – электронные таблицы. Согласно заданию, определим и заполним
области исходных и расчетных данных (файл – урок.xls, расположенный на рабочем столе)
Ячейка Формула
A9
=В5
А10
= А9+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$4)/33)
В каждую формулу входит выражение (A9-$B$4), которое вычисляет количество, прожитых дней.
III этап. Компьютерный эксперимент
1. Постройте компьютерную модель в среде MS Excel.
2. Проведите тестирование модели для указанной в расчетах даты.
4
3. Введите в ячейки В1 вашу дату рождения. Проследите перерасчет значений и изменений на
диаграмме.
4. Постройте модель физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости двух друзей.
 Выделите ранее рассчитанные столбцы своих биоритмов (ячейки с В3 по Е21), скопируйте их,
поставьте курсор в ячейку G3 и вставьте столбцы, используя команду:
 Проанализировав диаграмму, выбрать неблагоприятные для сдачи зачета по физкультуре дни
(плохое физическое состояние).
 Выбрать день для похода в цирк, театр или на дискотеку (хорошее эмоциональное состояние).
 По кривой интеллектуального состояния выбрать дни, когда ответы на уроках будут наиболее или
наименее удачными.
Второму ученику достаточно только поменять дату рождения и программа автоматически сделает
весь пересчет значений и изменения в диаграмме.
 В столбцах J, K, L провести расчет суммарных биоритмов по формулам.
 По столбцам J, K, L построить линейную диаграмму физической, эмоциональной и
интеллектуальной совместимости.
 1. Что, на ваш взгляд, показывают суммарные графики биоритмов? Что можно по ним
определить?
2. Какая из трех кривых показывает вашу наилучшую/наихудшую совместимость с другом?
3. Как вы проведете каникулы вместе или нет, какой день самый благоприятный для поездки
в кино, для совместного выезда на турбазу?
4. Выбрать дни, когда вам не рекомендуется общаться.
IV этап. Анализ результатов моделирования
Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы:
Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы по 1 части:
Какое эмоциональное настроение будет у вас в праздничные дни? Какое интеллектуальное
состояние у вас в конце четверти? Каковы ваши физические силы на каникулах? Что вам лучше
остаться дома или покататься лыжах. Как провести Новогодний праздник в шумной компании
друзей или спокойной семейной обстановке, по какому биоритму это можно проверить?
Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы по 2 части:
Что, на ваш взгляд, показывают суммарные графики биоритмов? Что можно по ним определить?
Какая из трех кривых показывает вашу наилучшую/наихудшую совместимость с другом? Как вы
проведете каникулы вместе или нет, какой день самый благоприятный для поездки в кино, для
совместного выезда на турбазу? Выбрать дни, когда вам не рекомендуется общаться.
V этап. Итог занятия. Рефлексия
Самоанализ: Выделите 4 вида деятельности, в которых вы принимали участие на уроке.
Сформулируйте предложение о занятии, которое будет начинаться со слова «Оказывается»
Самооценка Выскажите свое мнение о занятии, Можно воспользоваться подсказками:
- Сегодня я узнал …- Я удивился …- Теперь я умею …- Я хотел бы …
Задание: Предложить обучающимся продолжить работу дома, построить и проанализировать
графики всех членов семьи
5