В чем заключается сущность метода моделирования в биологии
wiki.vspu.ru
портал образовательных ресурсов
«Задачи Биологии решаемые с помощью компьютерного моделирования»
Выполнила Гарькуша Анастасия 10 Б
В биологии применяются в основном три вида моделей: биологические, физико-химические и математические (логико-математические).
В реальном времени нужный для науки оригинал может уже не существовать или же существовать, но в разных частях света ( например вымирание Динозавров ) и чтобы собрать общую картину похожую на оригинал нам будет необходимо компьютерное моделирование. 
С помощью компьютерного моделирования мы можем создавать наглядные примеры внутренних органов и всего организма в целом. 
Чтобы рассмотреть модель клетки мы можем использовать компьютерное моделирование и узнать строение досконально.
При помощи компьютерного моделирования мы можем создать модель всех внутренних органов и исследовать их не нанося ущерб здоровью организма.
Вывод : Компьютерное моделирование очень важно для будущего науки в Биологии, так как с помощью него мы можем исследовать все аспекты жизнедеятельности организма, изучать строение живых существ даже если их уже не существует.
Использование метода моделирования в биологии
Метод моделирования в биологии — в чем суть
Биология зародилась изначально как описательная наука. Со временем арсенал методов расширялся. В современной биологии используют 5 основных методов.
Биологическая модель — это упрощенное отображение объекта, явления, процесса или системы, которое отражает существенные особенности реального прототипа.
Изучение такой упрощенной системы позволяет получить информацию о другой, более сложной реальной системе. В этом изучении и состоит суть моделирования — процесса построения моделей для исследования.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Для чего и в каких случаях используется
Моделирование применяется для изучения абсолютно разных биологических феноменов. Поскольку системы природного мира зачастую являются сложными структурно-функциональными единицами, изучать их с помощью большинства обычных методов довольно тяжело.
С помощью упрощенных моделей можно изучать:
Значение моделей в том, что они позволяют изучать объекты, процессы и явления на всех уровнях организации живого: молекулярном, субклеточном, клеточном, органно-системном, организменном и популяционно-биоценотическом. Также с их помощью можно изучать явления и объекты неживой природы в любом масштабе.
Моделирование имеет ряд преимуществ перед другими методами, используемыми в биологии как науке. Она дает ряд возможностей:
Основы моделирования биологических процессов и систем
Чтобы модель действительно отображала свойства отображаемого объекта или явления и могла рассматриваться как научный метод, необходимо правильно составить ее. Упрощенно алгоритм можно представить следующим образом.
Какие виды моделей применяются
Модели в целом можно разделить на две большие категории:
Можно также выделить 2 разновидности моделей, в зависимости от фактора времени:
Основных типов моделей в биологии 3:
В биологических моделях используют настоящих животных. На них ученые изучают различные состояния, в т. ч. болезни, встречающиеся как у этого вида животных, так и у человека.
Ученые искусственно вызывают генетические или приобретенные нарушения, чтобы отследить их причины и динамику развития, а также найти способ справиться с ними. Для этого к животным могут подсадить микробов, ввести токсины, изменить работу органов и систем органов, поменять рацион или поместить в искусственную среду обитания.
Такие модели широко распространены в генетике, физиологии и фармакологии.
Сущность физико-химических моделей в том, что они воспроизводят структуру биологических структур или процессов. Это напоминает наблюдение за естественным явлением, но смоделированное. К примеру, немецкий ученый М. Траубе в XIX веке сымитировал рост живой клетки. Современные модели нервной деятельности основаны в основном на принципах электроники и электротехники.
Некоторые растворы (к примеру, растворы Рингера, Тироде, Локка и др.) состоят из органических и неорганических веществ и имитируют внутреннюю среду живого организма.
С развитием IT-технологий большую роль отводят компьютерным моделям. Их возможно применить почти во всех сферах биологии. С помощью компьютерного анализа можно проанализировать исходные данные, в том числе изображения, и получить на выходе необходимые свойства, предсказание явления или поведения объекта.
Компьютерные модели работают как виртуальные эксперименты, в которых исследователь контролирует каждую переменную и фактор воздействия. Это дает виртуальным экспериментам преимущество перед реальными, в которых многие факторы неподконтрольны ученым, а также позволяет рассмотреть тщательно процесс, вне зависимости от времени его протекания в реальной жизни.
Метод моделирования как средство достижения метапредметных результатов
Моделирование в процессе обучения способно не только облегчить понимание биологических процессов, но и развить метапредметные навыки.
Когда обучающийся сам составляет модель, он проходит через все этапы алгоритма. Информация собирается, анализируется и обобщается, прежде чем воплотиться в модель. Такой интерактивный способ способствует лучшему усвоению материала.
Таким образом, применение моделей в обучении позволяет:
Мастер-класс «Приемы моделирования как способ представления результатов на уроках биологии»
Разделы: Биология
«Творчество есть процесс, творчество есть овладение
новыми возможностями».
Н.Рерих
Добрый день, дорогие коллеги! На дворе осень – пора замирания и оцепенения природы, пора ярких красок, пора подготовки к зиме и грядущему скоро празднику встречи Нового года, новых свершений, новых поисков и надежд, новых успехов. И я поздравляю вас с этим, желая вам творческого полета, новых открытий и начинаний, отличного настроения и душевного тепла.
Мы встретились на мастер-классе, мы готовы к поиску нового, творчеству, сотрудничеству. Чтобы подарить друг другу каплю тепла и доброты (мысли материальны)!
1. Итак, попробуем в группах смоделировать наше осеннее настроение (2-3 мин)
(Демонстрируем, озвучиваем и крепим результаты моделирования на доску магнитами)
Итак, успехи первого этапа моделирования мы услышали и увидели, мы подарили друг другу улыбки и хорошее настроение.
С различными моделями люди сталкиваются в своей жизни. В детстве это всевозможные игрушки (машины, куклы, конструкторы). А в последующие годы – учебные модели в школе, модели одежды, чертежи, схемы и др. Электромобиль на стенде выставки, телевизионная красавица, рекламирующая различные товары, макет здания, детская мягкая игрушки, математическая формула, теория развития общества – это все модели.
2. Постановка цели
На сегодняшнем мастер-классе о чем вы хотели бы узнать? (беседа с учителями)
Чему хотим научиться?
Каких результатов планируем достичь?
3. Как же получается назвать такие разные понятия одним словом?
(на листе бумаги посередине слово «МОДЕЛЬ») Что мы знаем о модели? (ассоциации записываем на листочке, используя стрелки и связки)
Анализ нарисованных схем (опрос по группам или по парам)
4. Давайте обратимся к определениям моделей разных авторов и выберем наиболее точные характеристики (словосочетания, выражения). На их основе дадим формулировку слову «модель»
Значение слова Модель по Ефремовой:
Модель
Значение слова Модель по Ожегову:
5.Теперь попробуем сформулировать сами понятие «Модель» (дать время на написание формулировки, затем озвучить)
Модель – это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.
Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.
6. Для чего применяются модели?(беседа)
Модели в биологии применяются для моделирования биологических структур, функций и процессов на разных уровнях организации живого: молекулярном, субклеточном, клеточном, органно-системном, организменном и популяционно-биоценотическом. Возможно также моделирование различных биологических феноменов, а также условий жизнедеятельности отдельных особей, популяций и экосистем.
Что такое моделирование?
Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.
8. Что можно моделировать в биологии? (пробуют сами ответить на данный вопрос)
1. Объекты: Различные уровни организации живой природы: клетки и их части, органы, системы органов, организмы разных царств, сообщества, биосферу, модель солнечной системы и т д.
2. Биологические явления: диффузия газов, осмос и тургор клетки, плазмолиз и деплазмолиз, явление корневого давления, все сезонные явления природы, листопад, прилет птиц, гнездостроение, спячка животных и т.д.
3. Процессы: процесс биосинтеза белка, фотосинтеза, митоза и мейоза, двойное оплодотворение цветковых, все процессы жизнедеятельности (дыхание, выделение, размножение, развитие и т.п.)
9. Может возникнуть вопрос: Может лучше исследовать сам оригинал, а не строить его модель? (Желательно, чтобы примеры приводили учителя)
10. По каким признакам можно классифицировать модели? (беседа)
При классификации объектов по «родственным» группам необходимо правильно выделить определенный признак.
По области использования моделей:
По отрасли знаний:
По фактору учета времени:
По способу реализации: компьютерные, некомпьютерные.
По способу представления (материальные и информационные).
Материальные модель предметная, физическая. Воспроизводит геометрические и физические свойства оригинала и всегда имеет реальное воплощение, реализует материальный подход к изучению объекта, явления или процесса.
Формами представления информационной модели могут быть: словесное описание, таблица, схема, чертеж, формула, алгоритм, компьютерная программа и т.д.
Информационные модели бывают:
Из информационных знаковых моделей по форме представления можно выделить следующие виды:
11. Выделим этапы моделирования: (схема составляется на доске)
12. Приведу примеры моделирования из своей практики на уроках биологии. (показ слайдов с примерами и иллюстрациями)
1. Материальное моделирование объемное – модель из пластилина
3. Наглядно-символическая форма – ментальная карта (подробное пояснение)
Интеллект-карты, ментальные карты, карты ума. Теория интеллект-карт была впервые представлена миру весной 1974 года после публикации книги «Работай головой». Это разработка Тони Бьюзена – англ. писателя, лектора и консультанта по вопросам интеллекта, психологии обучения и проблем мышления.
Интеллект-карты – один из способов визуализации и систематизации информации.
В чем преимущества Интеллект-карт перед традиционными способами переработки информации (конспектирование в виде текста, таблиц, графиков, списков)? Изучение информации через Интеллект-карты объединяет работу левого и правого полушарий в целое, следовательно, более быстрая и качественная фиксация изучаемого материала.
Построение Интеллект-карт.
В основе техники – принцип «радиального мышления». Проектирование всегда начинается из центра – от главного обобщающего понятия, и продолжается в разные стороны.
Центральный образ (символизирующий основную идею) рисуется в центре. От центрального образа отходят ветки первого уровня и пишутся слова, ассоциирующиеся с ключевыми понятиями, раскрывающими центральную идею. От веток первого уровня при необходимости отходят ветки 2 уровня. По возможности используем максимальное количество цветов, для рисования карты. Везде, где возможно, добавляем рисунки, символы, и другую графику, ассоциирующиеся с ключевыми словами. При необходимости рисуем стрелки, соединяющие разные понятия на разных ветках.
Узловая структура, где каждый узел является информационным блоком, связанным с другим.
Древовидная форма, на которой изображены слова, идеи, задачи или другие понятия, связанные ветвями, отходящими от центрального понятия или идеи. Линии разной толщины и символизируют важность, очередность или другую логику взаимоотношения понятий.
7. Игровое моделирование – составление и проигрывание сценария на тему по ролям.
13. Самостоятельная работа групп учителей по созданию выбранного варианта моделирования
Итак, дорогие коллеги. Пришло время и нам попробовать освоить приемы моделирования по разным направлениям. Почувствуйте себя школьниками на уроке биологии и рассуждайте примерно так же. Образуем группы.
Ваша задача – через определенное время представить модели, которые можно получить при изучении данной темы. Придумать варианты работы с моделью.
Распределение по группам:
14. Защита своих экспериментов по моделированию группами учителей.
15. Какие группы УУД формируются у обучающихся благодаря данным приемам моделирования?(беседа)
