с
т
а
т
и
с
т
и
к
а
Практическая работа « Моделирование биологических процессов» PDF Печать E-mail
Информатика
Автор: Admin   
10.03.2014 08:16

 

Краткое вступительное слово

Общеизвестно, что в технических вузах большинство студентов младших курсов не могут эффективно организовать свою учебно-познавательную деятельность, рационально спланировать и осуществить самостоятельную работу. Значительная часть студентов-первокурсников учится ниже своих возможностей именно из-за отсутствия навыков последней.  Также общеизвестно, что в большинство абитуриентов технических вузов –так называемые «крепкие троечники»( речь, конечно,  не идёт о МВТУ или МИФИ и т.п.). Полагаю, что школа должна заботиться как о популяризации профессии инженера, так и о подготовке к ней, чтобы первокурсники могли успешно одолеть ступеньку «школа - вуз». В моей педагогической деятельности одним из аспектов такой подготовки являются практические работы, являющиеся адаптацией вузовских, и содержащие разделы для самостоятельной деятельности учащихся. Предлагаю вниманию одну из них.

Данный урок сделан на основе вузовских материалов  и материалов для классов с углублённым изучением предмета (см. список источников) и предназначен для учащихся непрофильного 10 или 11 класса (в зависимости от программы). Он относится к теме «Моделирование в электронных таблицах» и требует предварительного повторения основ работы в среде таблиц.

Практическая работа « Моделирование биологических процессов»

Цель работы: научить строить и исследовать простейшую компьютерную модель биологического процесса.

Постановка задачи. В космическом корабле для питания космонавтов выращивают микроскопические водоросли под названием хлорелла. Их начальная масса 2 кг, эта масса ежедневно увеличивается в 1,5 раза (но в зависимости от условий, т.е. освещения, подкормки и т.п., этот коэффициент может меняться от 1,1 до 2) Каждый день из ёмкости забирают часть водорослей из расчёта 0,3 кг на одного космонавта. Если масса водорослей в ёмкости превысит 8 кг, они погибнут и станут непригодны в пищу.

Нам нужно построить модель роста водорослей и исследовать её.

 

Вопросы (ответы желательно отражать на доске)

Что моделируем?   Процесс роста хлореллы.

Что известно? Читаем задачу сначала.

Что такое 2 кг? Верно, начальная масса. Какой буквой обозначим? М0. Что такое 1,5? Коэффициент роста. Как обозначим? К.

Что такое 0,3? Масса на 1 человека в день. Обозначаем Мd

Что такое 8? Предельная масса. Обозначаем Mp.

Что мы сейчас делаем? Формализуем задачу.

Предположения:

Опишем процесс словесно:  масса хлореллы увеличилась в 1,5 раза, затем часть забрали, затем остаток массы увеличился в 1,5 раза и т.д.  Что можем посчитать, а что нет? Не можем сказать, сколько забрали. Почему? Не знаем, сколько космонавтов. Зададим эту величину N=3. ( 3 человека). У нас идёт процесс изменения массы. Обозначим массу хлореллы в 1 день M1 во 2 день M2, в 3-й  - M3 и т.д.

Построение формул: Cчитаем вручную:

M1 = М0 * К - Мd *N                         2 *  1,5 – 0,3*3 = 2,1

M2 = М1 * К - Мd *N                         2,1*1,5 – 0,3*3 = 2.25

M3 = М2 * К - Мd *N                         2,25*1,5 – 0,3*3 = 2.475

 

Заметили, что вручную считать трудно.

Задание:

1) Создать в Excel или Calc таблицу для расчёта. ( Кто не в состоянии сделать сам, работает по образцу, но на высокую оценку не рассчитывает.);

2)Определить, через сколько дней масса хлореллы станет критической, т.е близкой к 8 кг;

3)   Предложить выход из ситуации, если космонавтам надо работать долее этого количества дней ( слабые ученики обычно предлагают просто выбросить часть водорослей, сильные возвращаются к условию и варьируют К) ;

4)*    Построить график зависимости массы хлореллы от числа прошедших дней.

Ход работы:

1.       Загрузите электронную таблицу Excel и занесите в таблицу  исходные данные  и формулы ( шапка таблицы предлагается всем, полная таблица – слабым учащимся)

дни

масса

кол-во человек N

масса на 1 чел. в день Md

коэф-т роста К

0

2

3

0,3

1,5

=A2+1

=B2*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A3+1

=B3*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A4+1

=B4*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A5+1

=B5*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A6+1

=B6*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A7+1

=B7*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A8+1

=B8*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A9+1

=B9*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A10+1

=B10*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A11+1

=B11*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A12+1

=B12*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A13+1

=B13*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A14+1

=B14*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

=A15+1

=B15*$E$2-$D$2*$C$2

 

 

 

Как запишем формулу номера дня? На какие ячейки делаем абсолютную ссылку?

Сверяем результат с карточкой

Карточка результата (раздаётся каждому или высвечивается на доске)

дни

масса

кол-во человек N

масса на 1 чел. в день Md

коэф-т роста К

0

2

3

0,3

1,5

1

2,1

 

 

 

2

2,25

 

 

 

3

2,475

 

 

 

4

2,8125

 

 

 

5

3,31875

 

 

 

6

4,078125

 

 

 

7

5,2171875

 

 

 

8

6,9257813

 

 

 

9

9,4886719

 

 

 

10

13,333008

 

 

 

11

19,099512

 

 

 

12

27,749268

 

 

 

13

40,723901

 

 

 

14

60,185852

 

 

 

Анализ: совпадают ли начальные результаты с рассчитанными вручную? За сколько дней водоросли достигли критической массы? Предлагаем выход из ситуации.

2.       Измените коэффициент роста так, чтобы проблема неограниченного роста была решена.

3.             С помощью электронной таблицы постройте график зависимости массы хлореллы от числа прошедших дней при К=1,47.

Примечание: пункт 2 выполняют самостоятельно, результат 2-двумя-тремя предложениями описывают в тетради (т.е., что было при К=1,5, почему нас это не устраивает, чего добились, меняя коэффициент К); пункт 3 рассчитан на сильных учеников, которые быстро справились с пунктами 1 и 2, его можно оценивать отдельно. ( а можно поставить «5» только тем, кто успел его сделать).

 

Итоги урока

 

Выставление оценок с комментариями

Домашнее задание:       написать в рабочей тетради краткие выводы, отвечая на каждый вопрос одним предложением (можно добавить 2-3 предложения на своё усмотрение).

Вопросы:

Что делали?

Какой инструмент использовали?

Есть ли практическая польза от решения задачи, где ещё можно применить эту модель?

 

Список источников

  1. http://www.library.biophys.msu.ru/MathMod/PD.HTML#p3

  2. http://umk-model.narod.ru/newfile_22.html

Сайт управляется системой uCoz

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить