Моделювання

як засіб авторизації матеріалу

 в навчанні природничим дисциплінам

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.

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).

LOGO

Моделі в науці

Спостереження

Факти

Описова модель

Приводить до

Створюється

Дозволяє вивести

Гіпотетична модель

Передбачення

Тестується

Прийняте тлумачення

Теоретична модель

Узгоджується

Створюється

Аналогічнівизнані моделі

Порівнюється

Дозволяє вивести

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.

Нова програма. 9 класОсновні методи біологічних досліджень.

Учень характеризує:- методи біологічних досліджень (описовий, експериментальний, моделювання)

LOGO

Моделювання

Моделювання — дослідження об’єктів пізнання на їх моделях; побудова та дослідження моделей реально існуючих предметів, явищ та процесів.«Ментальні моделі є серцем і душею свідомої думки. Всі вищі тварини створюють і використовують їх, коли думають; втім, люди є неперевершеними конструкторами моделей, створюючи ментальні моделі нашим мозком та фізичні моделі нашими руками, нашими голосами та нашими жестами. За допомогою цих моделей ми створюємо та демонструємо нашу внутрішню (суб'єктивну) реальність.»

У самців є 6 сигналів: Крак (К), Крак-у (К+), Хок (H), Хок-у (H+), Вак-у (W+) та Бум (B) www.pnas.org/content/106/51/22026.full

LOGOМоделі:

спроба класифікації

Евристичні (ментальні) • 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.

Наратив

Играют в прятки Эйнштейн, Ньютон и Паскаль. Эйнштейн водит: отвернулся и считает до ста. Паскаль спрятался в кустах, а Ньютон стоит за спиной Эйнштейна, только квадрат нарисовал на земле вокруг себя.Эйнштейн досчитал, поворачивается, видит Ньютона и кричит:- Стукали-пали, Ньютон!- Э, нет, - отвечает тот. - Я - Ньютон на метр квадратный, то есть Паскаль! Это ты Паскаля застукалил!"

Брати Яманен читають Калевалу, 1894.

LOGO

Математичні моделі

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

“A mathematician, like a painter or poet, is a maker of patterns. If his patterns are more permanent than theirs, it is because they are made with ideas.”

G.H. Hardy

LOGO

Задачі як мат. моделіОзнаки 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);• Не суперечить біологічної суті процесу (явища);• 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 як мат. моделі-2

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, основываясь на приведенных в статье данных, 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 необходимопроплыть 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, смЗа Броком:m = h – 100 (♂)m = h – 110 (♀)За Оттом – уточнення до Брока:m = m' – 2/5 (m' – 52), де m' – маса, розрахована за Брокомm♂ = h : 1,4 – 58 m♀ = h : 1,6 – 49m = (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 неё тоже 6.  (NB. параметры: рост 164 см, пропорции 86х69х93)jursla: Проверил ручку от швабры. (4 * 4 * 160) / ((4^2) * 0.8) = 200kmmbvnr: Ага, красота значится измеряется в сантиметрах на килограммbiglebowsky: 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: 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 АБ БВ ВГ Г

В

Г

Б

Блок № 1. КариесНа 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

LOGOГрафічні моделі,

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

Визуальні моделі, інфографіка

Е. Гришковец "Прощание с бумагой"

http://the-science-llama.tumblr.com/

LOGO

Класифікації і дихотомії

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

Моделювання графів

LOGO

Мультимедіа моделі

Формула квітки vs діаграма

*О3+3 Т3+3П(3)

LOGO

3D-моделі

http://jakevilldesign.dunked.com/cortex

LOGO

3D-моделі на прикладі

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

LOGO

Моделі на прикладі

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

LOGO

3D-моделі на прикладі-2

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

LOGO

3D-моделі: Дж. Харт

Вірус ящуруБакібол

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