О.Г.Козленко. Використання інтерактивних комп’ютерних моделей в навчанні біології

1. Використання
інтерактивних
комп’ютерних
моделей
в навчанні біології
Козленко Олександр Григорович
http://www.kozlenkoa.narod.ru

2. 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 їхніх моделях;
побудова та дослідження моделей реально існуючих об'єктів, явищ та
процесів.

3. LOGO
Інтерактивні моделі та анімації – це мультимедіа-компоненти, що
демонструють на екрані комп’ютера динамічну візуальну модель явища,
технічного/біологічного об’єкта або процесу. Вони містять активні елементи
керування параметрами моделі та елементи навігації.
У інтерактивного об’єкта поведінка та спосіб відображення (візуалізація)
залежать від дій користувача.
Інтерактивні моделі
http://college.ru/pedagogam/modeli-urokov/po-predmetam/560/

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

5. LOGO
High Tech vs High Touch
Отже, відбувається постійне змагання між High
Tech і High Touch, тобто між тим, щоб сидіти
в кріслі 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:

6. LOGO
Класифікація моделей
Реальні (об’ємні) моделі
Масштабні моделі
Макети
Фігурки (статуетки)
Образні / графічні моделі
Креслення
Фотографії
Схеми
Математичні моделі
Формули
Рівняння
Графіки
Вербальні моделі
Описи
Сценарії
Настанови (алгоритми)
Імітаційні моделі
Ігри-симуляції
Тренажери польотів
Манекени для креш-тестів
Символічні (семіотичні) моделі
Слова, числа
Математичні фігури
Дорожні знаки

7. LOGO
Вербальні моделі
Функціональна грамотність – уміння вирізняти
в тексті моделі та аналізувати їх.
Гіпертекст
Наратив (сторітейлінг)

8. LOGO
Реальні моделі
http://www.kozlenkoa.narod.ru/photoalbum.htm

9. LOGO
Математичні моделі

10. LOGO
Графічні моделі

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

12. LOGO Викопні організми
Геохронологія
Завдання. Зібрати стрічку часу, розташувавши картки на стрічці.

13. 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 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.

14. LOGO
Mind maps
MindMeister
http://www.mindmeister.com/
Mind42 http://mind42.com/
Mindomo http://www.mindomo.com/

15. LOGO
Імітаційні (параметричні)
моделі

16. LOGO
Семіотичні моделі
Завдання. Порівняйте наведені позначення хімічних елементів. Як ви гадаєте,
чому саме останній варіант закріпився в науці? Чи можете ви навести схожі
приклади, коли символ або зображення спрощує запам'ятовування?

17. 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

18. LOGO
План роботи

19. LOGO
Тест на стартове вміння
працювати з моделями

20. LOGO
План аналізу моделі
1. Назва моделі
2. Тип моделі (оберіть один або кілька варіантів):
• Об’ємна (реальна) модель (масштабні моделі, макети, фігурки тощо)
• Образна (графічна) модель (креслення, фотографії, схеми)
• Математична модель (формули, рівняння, графіки)
• Вербальна (словесна) модель (описи, сценарії, настанови)
• Імітаційна модель (ігри-симуляції, тренажери польотів, манекени для креш-тестів)
• Символічна (знакова) модель (літери, символи планет, дорожні знаки)
3. Об’єкт моделювання (оригінал)
4. Власно модель (стислий опис)
5. Мета моделювання
6. Суттєві властивості моделі (атрибути), що відповідають властивостям
оригіналу
7. Властивості (атрибути) оригіналу, відсутні в моделі (несуттєві для
моделі властивості)
(через те, що несуттєвих властивостей може бути багато, варто обрати
найсуттєвіші несуттєві властивості)
8. Відповідь на додаткове запитання (якщо є)
9. Користь від роботи з моделлю (що стало більш зрозумілим завдяки
роботі з моделлю)

21. LOGO
Блоки моделей
1. Хімічні елементи. Періодична система Д.І. Менделєєва
2. Моделі ДНК
3. Білки. Ферменти
4. Властивості кодів. Генетичний код. Мутації
5. Моделі будови та розподілу хромосом. Мутації
6. Моделювання вірусних капсидів
7. Родоводи
8. Харчові ланцюги. Біотичні фактори в екосистемах
9. Філогенетичні дерева. Класифікація та кладистика
10. Викопні організми. Стрічка часу
11. Антропогенез
12. Чисельність людства та епідемії

22. LOGO
5. Моделі будови та
розподілу хромосом. Мутації
0. Рівні укладки хромосом . . . . . . . . . . . . .
1. Линва та хромосоми . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Модель нуклеосоми . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Шкарпетковий каріотип . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Stop-motion мітозу . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Хромосоми як тексти . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Гра “Генофонд” . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23. LOGO
5.1. Линва та хромосоми
Джером К. Джером Троє в одному човні (як не рахувати собаки).
Буксирна линва — це річ, наділена дивними, нез’ясовними властивостями. Ви можете змотати її так
терпляче й старанно, немов складаєте нові штани, а коли за п'ять хвилин піднімете її, вона вже
перетворилась у якийсь жахливий, огидний ковтун.
Мені б не хотілось образити нікого, але я переконаний: якщо взяти звичайну, пересічну линву, розтягнути її
прямо-прямісінько через поле, а тоді на півхвилини відвернутись, то, обернувшись назад, ви побачите, що
вона за цей час зібгалась у купу посеред поля, і поскручувалась, і посплутувалась, і позав’язувалась
вузлами та петлями, й загубила обидва свої кінці. Щоб знову її розплутати, вам доведеться сісти на траву й
проморочитися з півгодини, безперестану кленучи і лаючи її.
Така моя думка про буксирні линви взагалі. Звичайно,
можуть бути й щасливі винятки — я не кажу, що їх немає.
Може, є такі линви, що роблять честь своїй породі,—
сумлінні, шановані буксирні линви, які не корчать із себе
брюссельського мережива й не норовлять самі собою
перетворитись у плетену серветочку, тільки-но пустиш їх із
рук. Ще раз кажу, що, може, такі линви є на світі. Я щиро
сподіваюся, що вони є. Але я ще не зустрічався з такими.
Завдання. В який спосіб (способи) можна зробити
так, щоб линва не заплутувалася?
Як клітина запобігає заплутуванню ДНК при
формуванні хромосом?

24. LOGO
5.2. Модель нуклеосоми
На малюнках показано послідовність дій
при збиранні моделі хромосоми з
окремими нуклеосомами. Зберіть модель.
Завдання. Оцініть, чи суттєво скорочується
довжина ділянки ДНК після утворення нуклеосоми.
Чи можливі більш компактні варіанти укладки?
Порівняйте із завданням першої групи.

25. LOGO
5.3. Шкарпетковий каріотип
На мал.1 показано декоративну
композицію, зроблену
художницею з Великої Британії
Джиною Гровер (Gina Glover)
«Каріотип» (роботу розміщено в
Департаменті генетики лікарні
«Гайс», Лондон).
Завдання. Порівняйте її з
ображенями хромосом,
отриманими за допомогою
методу ідентифікації хромосом
людини Fluorescent In-Situ
Hybridization (FISH), мал. 2. Цей
метод використовую фарби, що
зв’язуються з окремими
ділянками різних хромосом.

26. LOGO
5.5. Хромосоми як тексти
Людина – організм з диплоїдним набором
хромосом. Каріотип складає 46 хромосом (23
пари), з них 22 пари аутосом та 1 пара
статевих хромосом.
Загальна довжина геному людини складає
приблизно 3 мільярди пар нуклеотидів. Лише
третина цієї кількості припадає на кодуючі
послідовності (екзони), що відповідає
приблизно 35 000 генів. Лише близько 20 000
з них кодують білки. Загалом кодуючі
послідовності складають близько 1,5 % всієї
ДНК.
Завдання. В хромосомі 1 - 249 251 тисяча пар нуклеотидів (3 511 генів), в
хромосомі 22 – 51 305 тисяч пар нуклеотидів (855 генів). Якщо порівняти один
нуклеотид із буквою, розрахуйте, скільки сторінок в хромосомах 1 і 22? Що
більше за об’ємом: хромосоми чи зібрання книг про Гаррі Поттера?
Підказка: якщо у вас немає з собою книг про Гаррі Поттера, оцініть кількість
букв на сторінці за будь-якою художньою книжкою.

27. LOGO
Групова робота
та особистий внесок