Интегрированный

урок

по

информатике

и

биологии

Подготовили

:

Шимаханова

Н

.

В

.,

Маметьева

И

.

Е

.

Тема

урока

:

Моделирование

динамики

популяций

(

интегрированный

урок

по

информатике

и

биологии

).

Цели

урока

:

−

раскрытие

взаимоотношений

между

организмами

внутри

популяций

,

между

организмами

разных

видов

,

взаимосвязи

организмов

с

факторами

неживой

природы

;

−

моделирование

процессов

описывающих

эти

взаимодействия

;

−

закрепление

и

обобщение

знаний

по

моделированию

и

решению

задач

с

помощью

моделирования

.

Задачи

урока

:

образовательные

:

−

сформировать

у

учащихся

знания

основных

понятий

по

теме

;

−

совершенствовать

навыки

составления

информационных

моделей

с

помощью

электронных

таблиц

;

развивающие

:

−

развивать

умения

систематизировать

и

обобщать

;

умение

делать

выводы

;

−

развивать

наблюдательность

;

−

развивать

речь

учащихся

;

−

развивать

у

учащихся

познавательный

интерес

и

творческие

способности

;

−

совершенствовать

умения

слушать

друг

друга

и

работать

в

группах

;

воспитательные

:

−

сформировать

у

учащихся

готовность

к

иформационно

-

учебной

деятельности

.

Тип

урока

:

по

информатике

-

урок

закрепления

знаний

по

моделированию

,

практическая

работа

;

по

биологии

–

изучение

новой

темы

.

Средства

обучения

:

технические

:

компьютер

;

программные

:

электронная

таблица

Excel;

наглядные

:

плакат

«

Внутривидовая

,

межвидовая

борьба

»;

диаграмма

«

Распрост

-

ранение

семянки

».

План

урока

.

1.

Организационный

момент

. (2

мин

.)

2.

Вступительное

слово

учителя

биологии

. (2

мин

.)

3.

Задача

про

семя

одуванчика

. (5

мин

.)

4.

Беседа

учителя

биологии

с

учащимися

.

Формы

борьбы

за

существование

(

внутривидовая

борьба

). (20

мин

.)

5.

Моделирование

процесса

изменения

количества

карпов

в

пруду

по

закону

Мальтуса

. (25

мин

.)

6.

Межвидовая

борьба

. (10

мин

.)

7.

Комментирование

домашнего

задания

по

информатике

. (7

мин

.)

8.

Борьба

с

неблагоприятными

условиями

среды

. (10

мин

.)

9.

Итог

урока

. (5

мин

.)

Ход

урока

1.

Организационный

момент

.

Учитель

объявляет

тему

урока

и

цели

урока

.

2.

Вступительное

слово

учителя

биологии

.

Согласно

Дарвину

,

главным

фактором

эволюции

пород

домашних

животных

и

сортов

культурных

растений

является

искусственный

отбор

.

А

что

же

является

главной

движущей

силой

эволюции

видов

в

природе

?

По

признанию

Ч

.

Дарвина

импульсом

к

пониманию

важнейшей

причины

эволюции

послужило

знакомство

с

книгой

учёного

биолога

Мальтуса

,

прочтя

которую

,

он

понял

принципиальное

несоответствие

.

В

чём

же

состоит

это

несоответствие

?

На

этот

вопрос

предстоит

ответить

и

нам

в

ходе

урока

.

3.

Задача

про

семя

одуванчика

.

Учитель

информатики

.

Всем

вам

известно

растение

одуванчик

.

Определите

,

какое

потомство

произведёт

одна

летучая

семянка

одуванчика

в

течение

десяти

лет

,

предполагая

,

что

ни

одно

семя

не

погибнет

:

Первый

год

1

Второй

год

100

Третий

год

10000

Четвёртый

год

1000000

Пятый

год

100000000

Шестой

год

10000000000

Седьмой

год

1000000000000

Восьмой

год

100000000000000

Девятый

год

?

Десятый

год

?

Какую

закономерность

вы

установили

?

Какой

функцией

описывается

изменение

количества

семян

одуванчика

?

Таким

образом

,

одуванчик

стремиться

к

размножению

по

правилам

геометрической

прогрессии

.

В

качестве

иллюстрации

нашего

наблюдения

обратимся

к

диаграмме

,

в

которой

прослеживается

,

какое

потомство

произведёт

одна

летучая

семянка

одуванчика

в

течение

10

лет

.

4.

Беседа

учителя

биологии

с

учащимися

.

Итак

,

для

десятого

поколения

одного

семени

одуванчика

потребовалась

бы

площадь

в

15

раз

больше

поверхности

всей

суши

на

Земле

.

Холерная

бацилла

,

за

сутки

может

дать

потомство

массой

100

т

.

Потомство

пары

мух

съест

мёртвую

лошадь

,

также

скоро

как

лев

(

заметил

К

.

Линней

)

На

этих

примерах

мы

увидели

,

что

потенциал

размножения

велик

т

.

е

.

Но

численность

взрослых

особей

остаётся

постоянной

.

Почему

?

В

чём

причина

такого

явления

? (

Учащиеся

высказывают

свою

точку

зрения

).

Итак

,

большая

часть

особей

гибнет

на

разных

этапах

развития

не

оставляя

потомства

.

Существует

множество

обстоятельств

ограничивающих

рост

численности

:

природно

-

климатические

факторы

и

борьба

с

особями

других

видов

и

своего

вида

.

Термин

борьба

за

существование

–

совокупность

,

отношений

между

особями

и

различными

факторами

внешней

среды

.

Термин

«

борьба

за

существование

»

следует

понимать

в

широком

метафорическом

смысле

.

Словом

«

борьба

»

он

обозначал

не

столько

борьбу

сколько

конкуренцию

.

Прямые

столкновения

мы

можем

наблюдать

между

особями

в

случае

перенаселения

популяции

.

Понятие

«

борьба

за

существование

»

включает

в

себя

отношения

паразитизма

,

сотрудничества

.

Ч

.

Дарвин

выделил

три

формы

борьбы

за

существование

:

Внутривидовая

–

борьба

(

состязание

)

происходит

между

особями

,

принадлежащими

к

одному

и

тому

же

виду

,

например

,

состязание

между

волками

за

пищу

,

внутри

видовой

каннибализм

–

уничтожение

молодняка

при

избыточной

численности

популяции

;

птицы

одного

вида

конкурируют

из

-

за

мест

гнездования

.

Эта

форма

борьбы

жёсткая

и

острая

,

т

.

к

.

особи

нуждаются

в

одних

и

тех

же

и

к

тому

же

ограниченных

ресурсах

:

пище

,

пространстве

,

местах

размножения

.

Яркую

картину

внутривидового

состязания

можно

видеть

в

одновозрастном

хвойном

лесу

. (

Использование

плаката

.)

Самые

высокие

деревья

с

широко

раскинувшейся

кроной

улавливают

больше

света

.

Они

образуют

основную

массу

шишек

.

Могучая

корневая

система

доставляет

из

почвы

воду

и

растворимые

минеральные

вещества

в

ущерб

слабым

соседям

.

Деревья

–

победители

подавляют

рост

и

развитие

других

деревьев

до

их

засыхания

и

гибели

.

Результат

:

форма

этой

борьбы

обуславливает

процветание

одного

вида

в

целом

,

способствует

его

совершенствованию

.

Что

значит

выражение

: «

Особь

достигла

успеха

в

борьбе

за

существование

?»

Высшая

награда

в

этом

соревновании

–

оставление

потомства

,

передача

генов

следующим

поколениям

,

а

не

только

сохранение

жизни

.

Неуспех

–

это

не

всегда

гибель

,

а

чаще

не

участие

в

размножении

.

НАБЛЮДЕНИЕ

1

В

природе

любой

вид

растений

или

животных

стремиться

к

размножению

в

геометрической

прогрессии

5.

Моделирование

процесса

изменения

количества

карпов

в

пруду

по

закону

Мальтуса

.

Учитель

информатики

.

В

результате

исследований

установлено

,

что

прирост

какого

-

либо

вида

живых

организмов

за

счёт

рождаемости

прямо

пропорционален

их

количеству

,

а

убыль

за

счёт

смертности

прямо

пропорциональна

квадрату

их

количества

.

Согласно

этому

закону

,

который

называется

законом

Мальтуса

,

изменяется

количество

карпов

в

пруду

.

Выясните

сколько

карпов

необходимо

запустить

в

пруд

,

чтобы

их

численность

оставалась

постоянной

,

несмотря

на

рождаемость

и

смертность

.

При

ответе

на

этот

вопрос

нам

необходимо

составить

модель

изменения

количества

карпов

в

пруду

.

−

А

что

такое

модель

?

Какие

виды

моделей

существуют

?

−

Какую

модель

предстоит

нам

создать

?

−

Что

мы

должны

определить

на

первом

этапе

моделирования

?

−

Какую

цель

мы

будем

преследовать

в

нашей

ситуации

?

−

Следующим

этапом

является

…?

−

Что

такое

формализация

?

−

Что

необходимо

выполнить

на

этом

этапе

?

Результат

обсуждения

оформляется

в

виде

таблицы

.

Было

Изменение

Стало

прирост

убыль

N

0

kN

0

qN

0

2

N

1

=N

0

+kN

0

-qN

0

2

N

1

kN

1

qN

1

2

N

2

=N

1

+kN

1

-qN

1

2

…

…

…

…

N

i-1

kN

i-1

qN

i-1

2

N

i

=N

i-1

+kN

i-1

-qN

i-1

2

−

Какие

из

введённых

нами

переменных

будут

входными

параметрами

,

а

какие

выходными

параметрами

? (N

0

, k, q –

входные

, N

i

–

выходные

)

−

Следующий

этап

в

решении

задач

на

моделирование

?

С

помощью

ЭТ

учащиеся

создают

модель

изменения

количества

карпов

в

пруду

,

используя

заготовку

(

рис

.1).

Рис

. 1

В

результате

исследования

учащиеся

получают

таблицу

и

диаграммы

,

изображённые

на

рисунке

2.

Рис

. 2

Вывод

:

НАБЛЮДЕНИЕ

2

Число

взрослых

особей

каждого

вида

остаётся

постоянным

.

6.

Межвидовая

борьба

.

Учитель

биологии

.

Следующая

форма

борьбы

:

межвидовая

–

наблюдается

между

различными

видами

.

Состязание

между

видами

протекает

обычно

более

остро

,

если

они

относятся

к

одному

роду

и

сходны

не

только

по

строению

,

но

и

по

потребностям

.

Серая

и

чёрная

крыса

–

различные

виды

одного

рода

.

В

поселениях

человека

в

Европе

серая

крыса

,

совершенно

вытеснила

чёрную

,

которая

теперь

встречается

в

лесных

районах

,

пустынях

.

Серая

крыса

крупнее

,

лучше

плавает

,

агрессивнее

,

поэтому

в

схватке

с

чёрной

одерживает

верх

.

В

Австралии

обыкновенная

пчела

,

которую

привезли

из

Европы

вытеснила

маленькую

туземную

,

не

имеющую

жала

.

Обратимся

к

примеру

из

царства

растений

.

В

лесу

под

защитой

светолюбивых

пород

–

сосны

,

берёзы

,

осины

–

сначала

хорошо

развиваются

всходы

ели

,

которые

вызревают

на

открытых

местах

,

но

потом

по

мере

смыкания

кроны

елей

всходы

светолюбивых

пород

гибнут

.

Межвидовая

борьба

за

существование

включает

одностороннее

использование

одного

вида

другими

,

так

называемые

отношения

«

хищник

-

жертва

» (

рыба

поедает

планктон

).

Однако

,

понятие

«

борьба

за

существование

»

не

сводится

к

борьбе

в

прямом

смысле

слова

.

Такая

форма

борьбы

может

быть

благоприятной

для

одного

вида

и

без

ущерба

для

себя

.

В

лесу

,

где

столь

яркие

проявления

биологических

состязаний

наблюдается

польза

и

для

совместного

произрастания

растений

.

Здесь

по

сравнению

с

открытыми

местами

создаются

свой

тепловой

,

водный

,

воздушный

режимы

,

что

является

благоприятным

условием

для

развития

всех

ярусов

растений

.

Результат

:

форма

этой

борьбы

приводит

к

эволюции

обоих

взаимодействующих

видов

,

и

развитию

их

взаимных

приспособлений

7.

Комментирование

домашнего

задания

по

информатике

.

Учитель

информатики

.

В

системе

хищник

-

жертва

исчезновение

жертвы

влечёт

за

собой

и

исчезновение

хищника

,

для

которого

в

идеале

жертва

является

единственным

кормом

.

Домашнее

задание

.

Составьте

математическую

модель

изменения

численности

популяции

жертвы

(N)

и

хищника

(

С

),

если

k –

коэффициент

прироста

жертв

в

отсутствии

хищников

,

q –

коэффициент

убыли

хищников

в

отсутствии

жертв

,

a –

коэффициент

эффективности

поиска

т

.

е

.

коэффициент

частоты

встреч

.

А

кто

встречаются

?

Что

для

хищников

даёт

встреча

?

А

что

для

жертвы

?

В

результате

учащиеся

должны

составить

дома

следующую

таблицу

:

Было

Изменение

Стало

жертв

хищников

жертв

хищников

жертв

хищников

N

0

С

0

kN

0

-

а

N

0

C

0

qC

0

+aN

0

C

0

N

1

=N

0

+kN

0

-

а

N

0

С

0

C

1

=C

0

+qC

0

+aN

0

C

0

N

1

С

1

kN

1

-

aN

1

C

1

qC

1

+aN

1

C

1

N

2

=N

1

+kN

1

-

а

N

1

С

1

C

2

=C

1

+

qC

0

+

aN

1

C

1

…

…

…

…

…

N

i-1

С

i-1

kN

i-1

-

aN

i-1

C

i-1

qC

i-1

+aN

i-

1

C

i-1

N

i

=N

i-1

+kN

i-1

-

а

N

i-1

С

i-1

C

i

=C

i-1

+

qC

0

+

aN

i-1

C

i-1

8.

Борьба

с

неблагоприятными

условиями

среды

.

Учитель

биологии

.

Третья

форма

борьбы

за

существование

-

борьба

с

неблагоприятными

условиями

среды

.

Факторы

неживой

природы

оказывают

огромное

влияние

по

выживаемости

организмов

.

Много

растений

гибнет

во

время

холодных

малоснежных

зим

.

В

сильные

морозы

увеличивается

смертность

и

среди

животных

,

обитающих

в

почве

.

При

недостатке

кислорода

погибает

рыба

.

Борьба

с

неблагоприятными

условиями

среды

имеет

большое

значение

для

эволюции

,

т

.

к

.

обостряет

внутривидовую

борьбу

.

При

недостатке

тепла

,

света

,

питательных

веществ

между

особями

обостряется

борьба

за

эти

факторы

.

ВЫВОД

:

Многим

особям

не

удаётся

выжить

и

оставить

потомство

.

В

природе

происходит

борьба

за

существование

.

Кто

же

выживает

в

этой

постоянно

происходящей

борьбе

за

существование

?

Наблюдения

показали

,

что

для

растений

и

животных

организмов

характерна

изменчивость

признаков

и

свойств

и

различных

их

комбинаций

.

В

борьбе

за

существование

выживают

и

оставляют

потомства

особи

,

которые

обладают

комплексом

признаков

и

свойств

,

которые

позволяют

наиболее

успешно

конкурировать

с

другими

.

Таким

образом

,

в

природе

происходят

процессы

избирательного

уничтожения

одних

особей

и

преимущественного

размножения

других

–

явление

Ч

.

Дарвина

–

естественный

отбор

.

И

эта

взаимосвязь

просматривалась

в

моделях

описывающих

эти

процессы

.

9.

Итог

урока

.

НАБЛЮДЕНИЕ

1

В

природе

любой

вид

растений

или

животных

стремиться

к

размножению

в

геометрической

прогрессии

НАБЛЮДЕНИЕ

2

Число

взрослых

особей

каждого

вида

остаётся

постоянным

.

ВЫВОД

:

Многим

особям

не

удаётся

выжить

и

оставить

потомство

.

В

природе

происходит

борьба

за

существование

.

Домашнее

задание

по

биологии

. § 5,

вопросы

Проводится

оценка

результатов

работы

учащихся

на

уроке

.

10.

Литература

.

1.

Биология

.

Общие

закономерности

. 9

кл

.:

учеб

.

для

общеобразоват

.

учреждений

/

С

.

Г

.

Мамонтов

,

В

.

Б

.

Захаров

,

Н

.

И

.

Сонин

. –

М

.:

Дрофа

, 2005 – 287

с

.

2.

Информатика

.

Задачник

-

практикум

в

2

т

./

Под

ред

.

И

.

Г

.

Семакина

,

Е

.

К

.

Хеннера

:

Том

2. –

М

.:

Лаборатория

Базовых

Знаний

, 2001. – 280

с

.

3.

Дарвинизм

:

Учеб

.

Пособие

для

студентов

биол

.

и

хим

.

спец

.

пед

.

и

-

тов

. –

М

.:

Просвещение

, 1985 -271

с

.

4.

Общая

биология

:

Учеб

.

для

10-11

кл

.

общеобразовательных

учреждений

/

Д

.

К

.

Беляев

,

М

.

Н

.

Воронцов

,

Г

.

М

.

Дылинев

и

др

;

под

ред

.

Д

.

К

.

Беляева

. –

М

.:

Просвещение

,

АО

«

Москв

.

учеб

.», 1996 – 287

с

.