Метод моделювання в навчанні біології та інтерактивні комп’ютерні моделі

1. Метод моделювання
в навчанні біології
та інтерактивні
комп’ютерні
моделі
Козленко Олександр Григорович
http://www.kozlenkoa.narod.ru

2. LOGO
Дидактичні функції
«Викладач має вміти «розгорнути» закодовані науками до
знакових систем і представлені у навчальному процесі у
вигляді «дидактичного матеріалу» елементи навчальної
новизни, розкрити їх у реальностях предметного і
соціального світу... Новизна стає зрозумілою учням лише у
формах, адекватних цим реальностям. Викладач
зобов'язаний саме не повторити, а трансформувати
через викладацьке єство і в значній мірі авторизувати ці
«згорнуті» сентенції, висловити і втілити їх у змісті своєї
учбово-пізнавальної та навчальної діяльності…»
Лобашев В.Д. Дидактичні функції навчальних текстів.

3. LOGO
Лекція як авторизація
Лекція – засіб мінімізації
витрат на декодування
дидактичних текстів

4. 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, інформаційнокомунікаційна, соціальна, громадянська, загальнокультурна,
підприємницька і здоров’язбережувальна компетентності, а до
предметних (галузевих) — комунікативна, літературна, мистецька,
міжпредметна естетична, природничо-наукова і математична, проектнотехнологічна 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.‖

5. 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.

6. LOGO
Моделі в науці
Спостереження
Приводить до
Факти
Порівнюється
Створюється
Описова модель
Аналогічні
визнані
моделі
Дозволяє
вивести
Гіпотетична модель
Дозволяє
вивести
Тестується
Передбачення
Створюється
Прийняте тлумачення
Узгоджується
Теоретична модель

7. LOGO
Інтерактивні моделі
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.
http://college.ru/pedagogam/modeli-urokov/po-predmetam/560/

8. 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.
Скринька Гальтона
Учень характеризує:
- методи біологічних досліджень
(описовий, експериментальний,
моделювання)

9. LOGO
Інтерактивні об’єкти
http://www.znanius.com/
Логін: 1111 Пароль: 1111
Навчальні матеріали / Загальна освіта / Біологія, 11 клас
Інтерактивна схема
Інтерактивний малюнок
Слайдер - стрічка часу
24
34
40
Інтерактивне завдання
Інтерактивний тренажер
Анімація
10
11
17

10. LOGO
High Tech vs High Touch
Отже, відбувається постійне змагання між High
Tech і High Touch, тобто між тим, щоб сидіти в
креслі 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.

11. LOGO
Моделі:
спроба класифікації
Евристичні
• Текстові (гіпертекстові)
Натурні
• Фізичні
Математичні
• Формули
Графічні (візуальні)
• Графи, діаграми, ескізи, креслення
• Мультимедійні (анімації)
o Тривимірні

12. LOGO
Текстові моделі
Функціональна грамотність – вміння
вирізняти в тексті моделі та аналізувати їх.
Гіпертекст
Наратив
Анекдот
– Вы знаете, кто этот
почтенный гражданин?
– Как же-с, – ответил
приказчик с уважением в
голосе, – это чемоданных
дел мастер Менделеев-с».

13. LOGO
Математичні моделі

14. 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.

15. 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

16. LOGO
Формули як моделі
9 клас, чинна програма.
Практична робота № 5. Антропометричні виміри
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 25річного чоловіка 195 см на зріст, з об'ємом грудної клітки 100 см і масою 79
кг, яка є оптимальною для його віку.

17. LOGO
Формули як моделі
http://ibigdan.livejournal.com/
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 :-)))

18. LOGO
Графічні моделі

19. LOGO
Графічні моделі: PISA
Блок № 1. Кариес
На графике показано потребление сахара и число случаев кариеса в разных странах. Каждая
страна на графике представлена точкой.
1.1. Какое из следующих высказываний
подтверждается данными, приведенными на
Г
графике?
А
Г
В
Б
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
1.2. Четыре страны отмечены на графике буквами
А, Б, В, Г. В какой из этих стран лучше всего
организованы профилактика и лечение кариеса?
А
Б
В
Г
А
Б
В
Г

20. LOGO
Стрічки часу
http://www.dipity.com/
http://www.timetoast.com/
http://www.timerime.com/

21. LOGO
Візуалізація
Візуалізація — 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.

22. 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 мисливцізбирачі 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.

23. LOGO
Визначник

24. LOGO
Моделювання графів

25. LOGO
Тезаурус

26. LOGO
Моделі на прикладі

27. LOGO
Мультимедіа моделі
Формула квітки vs діаграма
*О3+3 Т3+3П(3)

28. LOGO
Інфографіка
Е. Гришковец
«Прощание с
бумагой»

29. LOGO
3D-моделі

30. LOGO
3D-моделі: вимоги
http://www.kozlenkoa.narod.ru/dino.htm
http://www.kozlenkoa.narod.ru/paleo.htm

31. LOGO
Моделі: авторизація
http://www.kozlenkoa.narod.ru/photoalbum.htm

32. LOGO
Молекулярні моделі
Практична робота «Моделювання просторової структури біомолекул»
// Біологія і хімія в школі, 2012, № 3, С. 28-33.

33. LOGO
Цифрові 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)

34. LOGO
Дякую за увагу!
Козленко Олександр Григорович
науковий співробітник
лабораторії хімічної і біологічної освіти
Інституту педагогіки Національної академії
педагогічних наук України
kozlenkoa@mail.ru
http://www.kozlenkoa.narod.ru