О.Козленко. Метод моделювання в навчанні біології та...

Метод моделювання

в навчанні біології

та інтерактивні

комп’ютерні

моделі

Козленко Олександр Григорович

LOGO

Дидактичні функції

«Викладач має вміти «розгорнути» закодовані науками

до знакових систем і представлені в навчальному процесі

у вигляді «дидактичного матеріалу» елементи навчальної

новизни, розкрити їх у реальностях предметного й

соціального світу... Новизна стає зрозумілою учням лише

у формах, адекватних цим реальностям. Викладач

зобов'язаний не повторити, а трансформувати через

викладацьке єство і значною мірою авторизувати ці

«згорнуті» сентенції, висловити і втілити їх у змісті своєї

навчально-пізнавальної діяльності…»

Лобашев В.Д. Дидактичні функції навчальних текстів.

LOGO

Лекція як авторизація

Лекція – засіб мінімізації

витрат на декодування

дидактичних текстів

LOGO

Новий держстандарт

―Цей Державний стандарт ґрунтується на засадах особистісно

зорієнтованого, компетентнісного і діяльнісного підходів, що реалізовані

в освітніх галузях і відображені в результативних складових змісту

базової і повної загальної середньої освіти.

Компетентнісний підхід сприяє формуванню ключових і предметних

компетентностей.

До ключових компетентностей належить уміння вчитися,

спілкуватися державною, рідною та іноземними мовами, математична і

базові компетентності в галузі природознавства і техніки, інформаційно-

комунікаційна, соціальна, громадянська, загальнокультурна,

підприємницька і здоров’язбережувальна компетентності, а до

предметних (галузевих) — комунікативна, літературна, мистецька,

міжпредметна естетична, природничо-наукова і математична, проектно-

технологічна та інформаційно-комунікаційна, суспільствознавча,

історична і здоров’язбережувальна компетентності.

Діяльнісний підхід спрямований на розвиток умінь і навичок учня,

застосування здобутих знань у практичних ситуаціях, пошук шляхів

інтеграції до соціокультурного та природного середовища.‖

LOGO

Модель і моделювання

Модель (лат. modulus — «міра, аналог, зразок») — спрощене

представлення реальних об’єктів і систем (живих організмів, інженерних

конструкцій, суспільних систем, різноманітних процесів тощо).

Моделювання — дослідження об’єктів пізнання на їх моделях; побудова

та дослідження моделей реально існуючих об'єктів, явищ та процесів.

LOGO

Моделі в науці

Спостереження

Факти

Описова модель

Приводить до

Створюється

Дозволяє

вивести

Гіпотетична модель

Передбачення

Тестується

Прийняте тлумачення

Теоретична модель

Узгоджується

Створюється

Аналогічні

визнані

моделі

Порівнюється

Дозволяє

вивести

LOGO

Інтерактивні моделі та анімації – це мультимедіа-компоненти, що

демонструють на екрані комп’ютера динамічну візуальну модель явища,

технічного/біологічного об’єкта або процеса. Вони містять активні елементи

керування параметрами моделі та елементи навігації.

У інтерактивного об’єкта поведінка та спосіб відображення (візуалізація)

залежать від дій користувача.

Інтерактивні моделі

http://college.ru/pedagogam/modeli-urokov/po-predmetam/560/

LOGO

Вимоги до моделей

Адекватність – відповідність моделі вихідній реальній системі, урахування

найбільш важливих якостей, зв’язків і характеристик.

Точність – ступінь співпадіння отриманих при моделюванні результатів із

попередньо встановленими.

Універсальність – застосовуваність моделі для аналізу ряду однотипних систем,

застосовуваність моделі для вирішення більшого кола завдань.

Доцільна економічність – використання мінімальної кількості вхідних параметрів

для оцінки максимальної кількості вихідних.

Адекватність освітнім завданням – можливість ефективного застосування

моделі з дидактичною метою.

Нова програма. 9 клас

Основні методи біологічних

досліджень.

Учень характеризує:

- методи біологічних досліджень

(описовий, експериментальний,

моделювання)Скринька Гальтона

LOGO

Інтерактивні об’єкти

Інтерактивна схема24

Інтерактивний малюнок34

Слайдер - стрічка часу40

Інтерактивне завдання10

Інтерактивний тренажер 11

Анімація17

http://www.znanius.com/ Логін: 1111 Пароль: 1111 Навчальні матеріали / Загальна освіта / Біологія, 11 клас

LOGO

High Tech vs High Touch

Отже, відбувається постійне змагання між

High Tech і High Touch, тобто між тим, щоб

сидіти в кріслі перед телевізором, і тим, щоб

безпосередньо доторкатися до того, що нас

оточує. У цьому змаганні ми хотітимемо й

першого, й другого.

Мічіо Кайку Фізика майбутнього:

Львів: Літопис; 2013, с. 33.

LOGOМоделі:

спроба класифікації

Евристичні

• Текстові (гіпертекстові)

Натурні

• Фізичні

Математичні

• Формули

Графічні (візуальні)

• Графи, діаграми, ескізи, креслення

• Мультимедійні (анімації)

o Тривимірні

LOGO

Текстові моделі

Функціональна грамотність – вміння

вирізняти в тексті моделі та аналізувати їх.

Гіпертекст

НаративАнекдот

– Вы знаете, кто этот

почтенный гражданин?

– Как же-с, – ответил

приказчик с уважением в

голосе, – это чемоданных

дел мастер Менделеев-с».

LOGO

Математичні моделі

LOGO

Задачі як мат. моделі

Ознаки вдалої математико-біологічної задачі:

• Має оригінальну, інтригуючу форму пред'явлення, «чіпляє»;

• Передбачає розвиток декількох різних навичок і прийомів інтелектуальної

праці;

• Задачу можна розв'язати на наявному рівні знань і навичок учнів (у зоні

найближчого розвитку);

• Для розв'язання треба знайти і застосувати нетривіальний алгоритм

(завдання не вирішується «за зразком»);

• Має кілька різних шляхів розв'язання;

• Передбачає перенесення прийомів з інших областей (предметів, видів

діяльності тощо);

• Біологічна основа «вплетена» в тканину задачі;

• Передбачає наявність перевірки (приблизної оцінки правильності порядку

значень рішення);

• Розв'язання оригінальне і красиве;

• Отриманий результат (і /або

процес) корисні поза даним уроком.

LOGO

Задачі: авторизація

Задача 1. Рассказывают, что в ХІХ веке один немецкий студент, влюбившись в девушку,

решил преподнести ей очень дорогой подарок – железное кольцо. Железо для этого кольца

юноша хотел химическим путем получить из собственной крови. Рассчитайте, какой объем

крови понадобился бы для изготовления кольца весом в 2 г, если считать, что юноше

удавалось извлечь 60 % содержащегося в гемоглобине железа.

Задача 2. Перед вами — модель, описывающая ход

эпидемии:

b = 0,00002 ВN — 0,00005 В

с = 0,00004 В.

В, С, N — численности (в какой-то момент),

соответственно, больных, переболевших и не

болевших; b и с — прирост В и С за день.

Вырабатывается ли к этой болезни стойкий

иммунитет? Умирают ли люди от этой болезни?Биология в школе, 1993, №2, апрель-март. С. 57.

Задача 3. Известно, что длина сперматозоида 60 мкм,

а для оплодотворения яйцеклетки ему необходимо

проплыть расстояние, в среднем равное 10 см.

Какому расстоянию для пловца ростом 1 метр 80 см

это пропорционально?http://ed.ted.com/lessons/human-sperm-vs-the-sperm-whale-aatish-bhatia

LOGOФормули як моделі

Формули для визначення

оптимальної маси тіла

m – маса, кг, t – вік, роки, h – зріст, см,

b – об'єм грудної клітки, см

За Броком:

m = h – 100 ( )

m = h – 110 ( )

За Оттом – уточнення до Брока:

m = m' – 2/5 (m' – 52),

де m' – маса, розрахована за Броком

m = h : 1,4 – 58

m = h : 1,6 – 49

m = (h b) : 240 + 3,4

m = 50 + 0,75 (h – 150) + (t – 20) : 4

Аналіз точності формул (розрахунок різниці з реальною масою тіла) для 25-

річного чоловіка 195 см на зріст, з об'ємом грудної клітки 100 см і масою 79

кг, яка є оптимальною для його віку.

9 клас, чинна програма.

Практична робота № 5. Антропометричні виміри

LOGOФормули як моделі

krasarbi4: Это параметры Венеры Милосской. У неѐ тоже 6.

(NB. параметры: рост 164 см, пропорции 86х69х93)

jursla: Проверил ручку от швабры. (4 * 4 * 160) / ((4^2) * 0.8) = 200

kmmbvnr: Ага, красота значится измеряется в сантиметрах на килограмм

biglebowsky: Формула Ландау прикольна, но очень своеобразна - она не масштабируется. Точнее, при

масштабировании, результат падает как квадрат роста человека. Высокие результаты по формуле Ландау

должны быть либо у "миниатюрных" взрослых, либо у детей. У новорожденных, вообще, ~ 15 ,будет :-)))

http://ibigdan.livejournal.com/

LOGO

Графічні моделі

LOGO

Графічні моделі: PISA

А В некоторых странах люди чистят зубы чаще,

чем в других странах

Б Чем больше люди едят сахара, тем более

вероятно, что у них будет кариес

В В последние годы во многих странах

увеличилась частота заболеваний кариесом

Г В последние годы во многих странах

потребление сахара увеличилось

А А

Б Б

В В

Г Г

В

Г

Б

Блок № 1. Кариес

На графике показано потребление сахара и число случаев кариеса в разных странах. Каждая

страна на графике представлена точкой.

1.2. Четыре страны отмечены на графике буквами

А, Б, В, Г. В какой из этих стран лучше всего

организованы профилактика и лечение кариеса?

1.1. Какое из следующих высказываний

подтверждается данными, приведенными на

графике?

Г

А

LOGO

Стрічки часу

http://www.dipity.com/

http://www.timetoast.com/

http://www.timerime.com/

LOGO

ВізуалізаціяВізуалізація — метод представлення інформації у вигляді оптичного

зображення (наприклад, у вигляді рисунків та фотографій, графіків, діаграм,

структурних схем, таблиць, карт і т. д.). Ефективно застосовувати для

представлення інформації, що не мала графічного відображення

(наприклад, температури, розподілу рівнів електромагнітних полів і т. д.). До

візуалізації відноситься представлення даних.

LOGO

Класифікації і дихотомії

«У людей є спеціалізовані ділянки мозку, розташовані у скроневій зоні (а

саме у верхній скроневій борозні та веретеновидній звивині), що

відповідають за класифікацію тварин і рослин. Пошкодження цих ділянок

може призвести до втрати здатності відрізнити лева від миші та ромашку

від берези при збереженні інших ментальних функцій. Сучасні мисливці-

збирачі розрізняють багато сотень видів живих істот – на відміну від

городян, у яких відповідні ділянки пам'яті, мабуть, забиті сортами

шампунів, йогуртів і автомобілів (Yoon, 2009).»

Марков А. Эволюция человека. Кн. 1, с. 22.

LOGO

Визначник

LOGO

Моделювання графів

LOGO

Тезаурус

LOGO

Моделі на прикладі

LOGO

Мультимедіа моделі

Формула квітки vs діаграма

*О3+3 Т3+3П(3)

LOGO

Е. Гришковец

«Прощание с

бумагой»

Інфографіка

LOGO

3D-моделі

LOGO

3D-моделі: вимоги

http://www.kozlenkoa.narod.ru/dino.htm

http://www.kozlenkoa.narod.ru/paleo.htm

LOGO

Моделі: авторизація

http://www.kozlenkoa.narod.ru/photoalbum.htm

LOGO

Молекулярні моделі

Практична робота «Моделювання просторової структури біомолекул»

// Біологія і хімія в школі, 2012, № 3, С. 28-33.

LOGOЦифрові аборигени

(digital natives)

Немає причин вважати, що покоління, яке може

запам'ятати 100 покемонів з їхніми характерними

рисами і долями, не може запам'ятати назви, столиці,

кількість населення і взаємні відносини 101 країни в

сучасному світі. Питання в тому, як це подати.

Марк Пренскі (2001)

LOGO

Дякую за увагу!

Козленко Олександр Григорович

науковий співробітник

лабораторії хімічної і біологічної освіти

Інституту педагогіки Національної академії

педагогічних наук України

kozlenkoa@mail.ru