Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики




Скачать 133.17 Kb.
НазваниеКонспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики
Дата13.12.2012
Размер133.17 Kb.
ТипУрок
План – конспект к открытому интегрированному уроку биологии – информатики

« Динамика биологических популяций. Математическое моделирование. Биологические модели развития популяций». (11 класс). Учителя: Кузнецов В.А. (биология) и Волкова Е.И. (ИВТ).

Цели урока:

Обучающие:


  • закрепить имеющиеся знания о популяции;

  • создать представление о популяционных волнах, механизмах их образования;

  • продолжить работу по приобретению навыков моделирования;

  • реализовать модели развития популяций в электронных таблицах;

  • изучить динамику численности популяций на примере моделей неограниченного роста, ограниченного роста, ограниченного роста с отловом, модели «хищник – жертва»;

провести промежуточный контроль усвоения основных приёмов создания и форматирования таблиц в Ms Excel, построения и редактирования диаграмм;

Развивающие:


развивать способности самостоятельного выполнения творческих заданий, мыслительные способности, внимательность.

Воспитывающие:


  • воспитывать у учащихся уважительное и ответственное отношение к природе;

  • показать важность охраны природы, бережного отношения к окружающей среде для сохранения биологического равновесия;

Формы организации учебной деятельности: Интегрированный урок. Комбинированный.

Время

Тема урока


Слайд № 1

Учитель биологии

Тема сегодняшнего урока: Динамика биологических популяций. Математическое моделирование. Биологические модели развития популяций




Напомню основные правила ТБ в компьютерном классе:

  • отвечаем, сидя;

  • при работе на ПК не встаем, когда в кабинет входят посторонние;

  • не касаемся пальцами экрана монитора и соединительных проводов;

  • после урока выключаем компьютер только тогда, когда об этом попросит учитель.

В тетрадях сегодня вести записи Вы не будете. Перед вами краткие опоры для изучаемого на уроке материала по биологии и информатике и домашнее задание. Эти опоры Вы вклеите в свои тетради. Сегодня на уроке мы с вами работаем с разнообразными программными средствами – программой для создания и просмотра презентаций MS Power Point, табличным процессором MS Excel, программой для просмотра Flash-анимаций Macromedia Flash

Итак, настроимся на работу.

Прежде чем начать новую тему, я бы хотел увидеть вашу подготовку по домашнему заданию. Для этого я предлагаю вам выполнить тест на 8 минут.

Слайд № 2

Повторим некоторые биологические термины: фронтальный опрос

Вид - формы живой материи, представленные совокупностью особей, сходных между собой по морфологическим и физиологическим особенностям, имеющим общее происхождение, свободно скрещивающихся между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих определенную область распространения (ареал).

Популяция - совокупность особей определенного вида, в течение достаточно длительного времени населяющих определенное пространство. Популяция – элементарная эволюционная единица, она обладает собственной эволюционной судьбой.

Условия, влияющие на численность популяции - пищевые ресурсы, ограниченность ареала обитания, эпидемии, болезни, природные катастрофы и т.д.

Динамика популяций - колебания или изменения численности популяций во времени.

Движущие силы эволюции - наследственность, изменчивость, естественный отбор

Ёмкость среды - способность территории вмещать определённое количество особей.

Слайд № 3

Рост численности популяций любого вида в природе никогда не бывает бесконечным. Рано или поздно популяция сталкивается с ограничениями, не позволяющими ей наращивать далее своё обилие. Ресурсы, за счёт которых существуют виды – пища, убежища, подходящие места для размножения и т.п., на любой территории имеют пределы. В природных условиях численность популяций обычно колеблется вокруг определённого уровня, соответствующего ёмкости среды.

Слайд 4

Графики на рисунке отображают теоретический и практический рост популяции

Рис. 1. Теоретически возможная и реальная кривая роста популяции


Пунктирной линией изображён теоретический рост популяции. По графику видно, что численность популяции растёт безгранично.

Сплошная кривая отображает рост популяции в природе. Она имеет S-об разную форму. Точка A соответствует начальному числу особей, точка D - тому, которое устанавливается в соответствии с ёмкостью среды и соответствует стабилизации. Точки B , C и D отображают критические численности популяции, изменяющие темп её роста. Из всего сказанного следует, что в популяции с определённого момента рождаемость и смертность, приток и отток особей начинают уравновешивать друг друга.

Характер данной кривой отображает основные законы роста всех видов популяций.

Вывод:
Безграничный рост численности губителен для любого вида, так как приводит к подрыву его жизнеобеспечения.

Какие способы ограничения численности видов мы наблюдаем в природе?

Ответы учащихся: 1) Внешние воздействия на популяцию - неблагоприятные условия, конкуренты, хищники и т.д., а так же изменения, происходящие внутри популяции.

2) Например, при содержании белых мышей в вольерах, когда люди следят за чистотой клеток и обеспечивают всех кормом, мыши, достигнув определенной численности, перестают размножаться. Если перевести их в более просторную клетку, тем самым, снизив плотность популяции, они продолжат размножение вновь до определенных пределов. При этом меняются характер поведения мышей и отношения их между собой. Зверьки становятся беспокойными и агрессивными, и это отрицательно влияет на процесс размножения.
Вывод:
Внутривидовые отношения и есть тот механизм, посредством которого обеспечивается саморегуляция численности популяций у пределов ёмкости среды, а у более высокоорганизованных видов даже иногда задолго до действительного исчерпания ресурсов.

Взаимодействие особей внутри популяции определяется внутривидовой конкуренцией, взаимодействие между популяциями – межвидовой конкуренцией.

В биологии при исследовании развития биосистем строятся информационные модели изменения численности различных живых существ (бактерий, рыб, животных и пр.) с учётом различных факторов. Взаимовлияние популяций друг на друга рассматривается в моделях типа «хищник – жертва».

Слайд 5

Виды моделей развития популяций:

  • модель неограниченного роста (теоретическая);

  • модель ограниченного роста (практическая)

  • модель ограниченного роста с отловом

модель «хищник – жертва» (взаимодействия с другими популяциями)

Слайд 6

Учитель информатики

Сегодня на уроке мы будем доступными нам способами создавать биологические модели развития популяций. Давайте вспомним основные понятия и термины темы «Моделирование»

Некоторые термины темы «Моделирование»:

Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, процесса или явления.

Виды моделей - Модели предметные (материальные) и информационные. Предметные воспроизводят геометрические, физические и др. свойства объектов в материальной форме, информационные – в знаковой или образной. ( в кабинете представлены некоторые модели. Попробуйте выделить среди них предметные и информационные.

Система объектов - совокупность взаимосвязанных объектов, которые называются элементами системы.

Виды информационных моделей - статистические (описывают состояние системы в определённый момент времени) и динамические (описывают процессы изменения и развития систем) модели.

Способы построения компьютерных моделей - 1) Построение алгоритма и его кодирование на одном из языков программирования;
2) Построение модели с помощью одного из приложений (MS Excel, MS Access и др.)

Моделирование - метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Слайд 7

Учитель информатики

Основные этапы разработки модели:

  • построение описательной модели ( выделяет существенные параметры объекта, а несущественными пренебрегает);

  • формализация модели (модель записывается с помощью формального языка с помощью формул, неравенств, уравнений, фиксируются соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств);

  • построение компьютерной модели (на языке программирования или с помощью приложений, например, MS Excel);

  • компьютерный эксперимент (в MS Excel – построение диаграммы или графика, сортировка данных и т.д.);

анализ полученных результатов и корректировка модели.

Слайд 8

Учитель информатики

Многие явления и закономерности живой природы можно описать на языке математики и физики. При этом создаётся формализованная модель, в которой с помощью формул, уравнений, неравенств фиксируются формальные соотношения между начальными и конечными значениями свойств объектов, а также накладываются ограничения на допустимые значения этих свойств. Чаще всего при этом используются приближённые математические методы, позволяющие находить значения этих свойств.

Это не всегда просто.

Из дома реальности легко забрести в лес математики, но лишь немногие способны вернуться обратно. Х. Штейхауз

Слайд 9

Учитель информатики

Мы рассмотрели факторы, которые влияют на динамику развития популяций. Уточним описательные модели развития популяций и проведём их формализацию.

Модель неограниченного роста.

В этой модели численность популяции ежегодно увеличивается на определённый процент. Никакие абиотические (внешние) и биотические (внутренние) факторы в нашей модели влиять на численность популяции не будут.популяцию не будут.

Формализованная модель будет иметь вид x n+1 = a*x n ,

где x n – численность популяции текущего года,

x n+1 – численность популяции следующего года

а – коэффициент роста (если рост 5%, то а = 1,05).

Слайд 10

Учитель информатики

Модель ограниченного роста.

В этой модели учитывается, что на численность популяции оказывает влияние состояние окружающей среды, наличие корма, перенаселённость и другие факторы.

x n+1 = a * x n - b*x n2 = (a – b*x n )*x n ,

где b – коэффициент перенаселённости, который учитывает влияние вышеприведённых факторов..

Так же, как и в модели неограниченного роста

а – коэффициент роста,

x n – численность популяции текущего года

x n+1 – численность популяции следующего года

Слайд 11

Учитель информатики

Модель ограниченного роста с отловом

В этой модели учитывается, что на численность популяций промысловых животных и рыб также оказывает влияние величина ежегодного отлова с.

x n+1 = (a - b*x n )* x n – c ,

где с – величина ежегодного отлова,

а – коэффициент роста,

b – коэффициент перенаселённости,

где x n – численность популяции текущего года,

x n+1 – численность популяции следующего года

Слайд 12

Учитель информатики

Модель «хищник – жертва»

Популяции обычно существуют не изолированно, а во взаимодействии с другими популяциями. Наиболее важным типом такого взаимодействия является взаимодействие между жертвами и хищниками (караси-щуки, зайцы-волки и т.д.). В этой модели количество жертв и хищников связано между собой. Чем больше хищников и жертв в популяции, тем чаще они встречаются.

Немного упростим модель

x n+1 = (a - b*x n )* x n – с – f* x n* yn,

Количество встреч жертв и хищников прямо пропорционально произведению количеств жертв и хищников, а коэффициент f характеризует возможность гибели жертвы при встрече с хищником,

(например, лось окажет большее сопротивление волку. чем кролик).

x n – количество жертв, yn – количество хищников.

Слайд 13

Учитель информатики

Для визуализации моделей мы воспользуемся табличным процессором MS Excel.

Повторим ранее изученный материал, который необходим при построении модели

Типы данных в MS Excel и их основные особенности - текст, число, формула

Относительная адресация ячеек (А1, D23, A1 : F5, ...) - адресация, допускающая автоматическую корректировку формулы при её перемещении и копировании. При этом относительные адреса ячеек, входящие в формулу, изменяются в соответствии с её перемещением относительно исходной ячейки.

Абсолютная адресация ячеек ($A$1, $A$! : $F$5,...) - адресация, запрещающая автоматическую корректировку ячеек с абсолютной адресацией при перемещении и копировании формулы. При этом абсолютные адреса ячеек, входящие в формулу, не изменяются при её перемещении относительно исходной ячейки.

Как сменить способ адресации ячеек? - нажать клавишу F4, установив курсор после адреса ячейки

Что происходит при изменении данных в ячейке, на которую ссылается формула - Автоматический перерасчёт всей таблицы.

Слайд 14+

работа с книгой MS Excel «Популяции»

Учитель информатики

Приступим к практической работе – построим компьютерную модель, которая позволяет исследовать численность популяций с использованием различных биологических моделей, и выполним её визуализацию, построив графики изменения численности популяций с течением времени. Я сегодня оцениваю навыки заполнения таблицы данными, создания и копирования формул, построения диаграммы (графика) по данным таблицы, а также её редактирования.

Вам нужно будет исследовать полученную модель, изменяя коэффициенты.

работа с книгой MS Excel «Популяции»

Учитель биологии

Проводит анализ выполнения работы.

Перейдём к листу «Усовершенствованная модель».

Проведём компьютерный эксперимент с помощью этой модели развития популяций.

  1. Рассмотрим модель ограниченного роста. Какой коэффициент отражает влияние среды на изменение численности популяции? (ответ: коэффициент перенаселённости). Как изменится численность популяции при его увеличении?. (ответ: численность популяции падает).

Увеличьте его (ввести заново, нажать Enter)., Проверим так ли это?

Какие факторы в этой модели не учитывались? (ответ: абиотические условия)

  1. В практической деятельности большую роль играет модель ограниченного роста с отловом.

Опытным путём установите величину ежегодного отлова, при которой численность популяции будет практически оставаться на одном уровне (это величина отлова 0,17) Подберите коэффициент отлова, при котором популяция исчезнет через 5 лет (это величина отлова 0,3).

  1. Модель «Хищник – жертва» Как изменится численность популяции жертв при увеличении начальной численности популяции хищников в 2 раза (ответ: уменьшится)

  2. Что произойдёт, если начальное количество хищников будет в 5 раз больше? (ответ: Популяция жертв будет съедена, она исчезнет).

Какой вывод с биологической точки зрения можно сделать?

- Математические модели отображают динамику развития популяций, но не всегда учитывают все факторы, влияющие на популяцию, т.е. носят приближённый характер.

Слайд 15

Вывод с точки зрения ИВТ.

Мы реализовали все этапы построения моделей: описательный, формализацию модели, построили эл. таблицу, провели компьютерный эксперимент, усовершенствовали графический интерфейс модели, сделали анализ полученных результатов.

Слайд 16


«Открытая биология»

Мы с вами знаем, что один и тот же объект может иметь множество моделей.

Эта комп. модель демонстрирует законы роста двух популяций (хищников-волков и жертв-хищников). Пусть кроликов будет гораздо больше, чем волков, а скорость их рождаемости одинакова. запустим модель и сделаем выводы.

Какой вывод?

Как называется данное явление? (ответ: популяционные волны)

При сбалансированном количестве жертв и хищников обе популяции могут существовать длительное время, причём их численность меняется волнами, одна из которых опережает другую.

Слайд 17

Учитель литературы

Рыбе – вода, птице – воздух, зверю – лес, степь, горы, а человеку нужна Родина, и охранять природу – значит охранять Родину.

М.М. Пришвин

В последнее время человек всё больше и больше вмешивается в природные процессы. Исследуя различные модели развития популяций, можно сохранить видовое разнообразие растений и животных, чтобы не пришлось заносить их в Красную книгу.




Учитель литературы

Будущее человечества, жизнь наших детей, внуков и более отдалённых потомков целиком зависят от совместных усилий людей, населяющих Землю сегодня.

Академик А. Виноградов, геофизик




Учитель литературы

«Люди начинают чувствовать, что Земля – их общий дом, и что у человечества есть общая забота – избежать экологического кризиса» Академик П. Капица, физик




Учитель литературы

«Нельзя допустить, чтобы люди направляли на своё собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить». Фредерик Жолио-Кюри, физик

Слайд 18

Учитель биологии Демонстрация последнего слайда.

Люди! Помните, Вы в ответе за тех, кого приручили! Мы тоже имеем право жить на Земле!







Похожие:

Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconМетодические рекомендации к Открытому уроку по литературе по творчеству В. Г. Распутина (к 75-летию писателя) «Прощание с Матерой»
В. Г. Распутина и во исполнение пункта 2 Плана основных мероприятий в период с 1 по 15 марта 2012 г планируется проведение в общеобразовательных...
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconКонспект урока по биологии для 9 класса
...
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconПлан-конспект урока биологии
Базовый учебник: И. Н. Пономарева, О. А. Корнилова, Н. М. Чернова: Основы общей биологии
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconТема уроку
Методична розробка уроку астрономії з мультимедійним супроводом до розділу «Сонце»
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconКонспект урока по биологии. 7 класс
Лабораторный практикум», «Уроки биологии Кирилла и Мефодия. Животные», рабочие карточки-путеводители для каждого ученика
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconПримерное поурочное планирование И. Г. Семакин (базовый курс) Ниже приводятся два варианта плана изучения базового курса информатики. Вариант 1 рассчитан на 2 года обучения (VIII- ix классы) по 1 уроку в неделю, всего 68 учебных часов
Вариант 1 рассчитан на 2 года обучения (viii— IX классы) по 1 уроку в неделю, всего 68 учебных часов
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconПримерное поурочное планирование И. Г. Семакин (базовый курс) Ниже приводятся два варианта плана изучения базового курса информатики. Вариант 1 рассчитан на 2 года обучения (VIII- ix классы) по 1 уроку в неделю, всего 68 учебных часов
Вариант 1 рассчитан на 2 года обучения (viii— IX классы) по 1 уроку в неделю, всего 68 учебных часов
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconУчебное пособие к интегрированному курсу «музеи мира»
Музеи мира: Учебное пособие к интегрированному курсу «Музеи мира» / О. В. Лысикова. — М.: Флинта: Наука, 2002. — 128 с.; ил
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconПояснительная записка к уроку биологии в 7 классе
Тема: Класс Земноводные, происхождение, особенности строения, жизнедеятельности как первых наземных позвоночных
Конспект к открытому интегрированному уроку биологии информатики iconКонспект открытого мероприятия библиотечный час поэзии
Мультимедийный проектор, компьютер, выставка книг и рисунков, презентация к уроку аудиозапись Чайковского «Времена года»., музыка...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница