"Моделювання як засіб авторизації матеріалу в навчанні природничим дисциплінам" - розширена версія презентації "Моделювання як засіб авторизації освітнього матеріалу", виступ в ЦІППО 25.09.2013 р., фото тут: http://kozlenkoa.narod.ru/ped.htm

1. Моделювання
як засіб авторизації матеріалу
в навчанні природничим дисциплінам

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, 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.”

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).

6. 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

7. 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 клас
Основні методи біологічних досліджень.
Учень характеризує:
- методи біологічних досліджень (описовий,
експериментальний, моделювання)

8. 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

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

10. 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.

11. 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

12. 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);
• 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.

13. 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 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

14. LOGO
Формули 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

15. LOGO
Формули 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) = 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/

16. 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

17. LOGO
Графічні моделі,
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.

18. LOGO
Визуальні моделі, інфографіка
Е. Гришковец
"Прощание с бумагой"
http://the-science-llama.tumblr.com/

19. 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.

20. LOGO
Моделювання графів

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

22. LOGO
3D-моделі
http://jakevilldesign.dunked.com/cortex

23. LOGO
3D-моделі на прикладі
http://www.kozlenkoa.narod.ru/dino.htm
http://www.kozlenkoa.narod.ru/paleo.htm

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

25. LOGO
3D-моделі на прикладі-2
http://www.kozlenkoa.narod.ru/photoalbum.htm

26. LOGO
3D-моделі: Дж. Харт
Вірус ящуру
Бакібол

27. 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