Элективный курс «Математические методы в биологии»

Элективный курс «Математические методы в биологии»

Составил: учитель биологии высшей категории Недилько Марина Натольевна

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Математика - наука, которая нашла себе широкое применение в самых разнообразных областях знаний. Биология не является исключением. За последние десятилетия возможности математики в ее сотрудничестве с биологией неизмеримо возросли.

Современная биология - это в основном наука о реально существующих сложных системах. К таким системам относятся биогеоценозы, популяции, любые организмы и многие другие биологические объекты. И любая система нуждается в математической обработке своих характеристик. Даже поверхностный наблюдатель легко заметит огромную изменчивость биологических явлений. Стоит сорвать несколько листьев с дерева и сравнить их форму, как станет видно, что она окажется всегда несколько различной. Биологические процессы еще изменчивее, чем размеры или форма.

Математика стала проникать в биологию позднее, чем в другие науки. Это объясняется тем, что биологические явления неизмеримо сложнее явлений неорганической природы. Именно эта сложность живого и была причиной запоздания количественной фазы биологии.

Математизация биологии не отразилась на содержании школьных программ - биология в школе преподается как наука описательная. Биологически ориентированные учащиеся оканчивают школу в твердой уверенности, что математика им не нужна.

Элективный курс «Математические методы в биологии» представляет собой совокупность математических методов заимствованных из области математической статистики и теории вероятностей. Данный курс предложен учащимся 11 классов средних общеобразовательных учреждений, изучающих биологию по углубленной программе.

Новизна программы заключается в том, что она предложена учащимся старших классов средних общеобразовательных учреждений, программа является расширением школьного курса биологии.

Программа биолого-математической направленности, рассчитана на один год обучения и предназначена для работы со школьниками 16-17 лет. Она позволяет школьникам увидеть тесную связь между двумя разными областями знаний - биологии и математики.

Цель программы: формирование у учащихся представление о биометрии, как науке, сформировавшейся в пограничных областях биологии и математики.

Задачи:

Образовательные:

• Научить учащихся применять математические методы для решения биологических задач;

• Содействовать расширению учащимися знаний о биологии и математики;

Развивающие:

• Способствовать развитию познавательного интереса к науке биометрии;

• Содействовать развитию логического мышления при решении биологических задач.

Воспитывающие:

• Формирование у учащегося осознания того, что его учебная деятельность (в том числе и дополнительная) является социально значимой.

Основные принципы деятельности

Основными принципами, заложенными в программу, являются: принцип научности, принцип доступности, принцип систематичности и последовательности и принцип воспитывающего обучения.

1. Принцип научности. В основе этого принципа лежат такие закономерности, как: мир познаваем, объективно верную картину развития мира дают знания, проверенные практикой; наука в жизни человека играет все более значимую роль.

2. Принцип доступности, т.е. содержание, объем изучаемого и методы его изучения должны соответствовать возрастному, интеллектуальному уровню развития учащихся, а так же учащиеся способны усвоить предлагаемый им материал.

3. Принцип систематичности и последовательности в данной программе представлен тем, что предлагаемый материал поделен на разделы, и каждая последующая тема является логическим продолжением предыдущей.

4. Принцип воспитывающего обучения, т.е. обучения вне воспитания быть не может. Воспитание идет через содержание учебного материала, через отношения учителя к сообщаемому материалу.

Ожидаемый результат после прохождения учащимися программы элективного курса «Математические методы в биологии»

• Осознание учащимися того, что биологию, как наука о жизни нуждается в «сотрудничестве» с такой наукой, как математика.

• Расширение знаний о природе через математические методы.

• Освоение математическими методами в познании биологии.

• Умение математически обработать результат биологических наблюдений.

Тематическое планирование элективного курса «Математические методы в биологии»

№ п/п

Тема занятия

Количество часов

1

Введение. Биометрия как наука.

2

2

Группировка результатов наблюдений

4

3

Закономерности распределения

1

4

Выборочный метод

1

5

Средние величины

2

6

Решение задач

2

7

Непараметрические средние

2

8

Решение задач

2

9

Показатели вариации

2

10

Корреляционный анализ

3

11

Решение задач

4

12

Зачетное занятие

2

Всего: 27 часа из них: практических - 8, теория - 19 часов.

Содержание курса «Математические методы биологии»

Введение (2часа)

Предмет и основные понятия биометрии, ее специфика и место в системе биологических наук. Черты биометрии.

Группировка результатов наблюдений (4 часа)

Таблицы и ряды распределения. Классификация признаков. Построение вариационных рядов. Графики распределения (иллюстрации).

Закономерности распределения (1 час)

Вероятность и ее свойства.

Выборочный метод (1 час)

Выборка и ее репрезентативность

Средние величины (2 часа)

Виды средних и их значения. Средняя арифметическая

Решение задач (2часа)

Непараметрические средние (2 часа)

Медиана и мода.

Решение задач (2часа)

Показатели вариации (2 часа)

Лимиты в рядах вариации. Дисперсия и среднее квадратическое отклонение.

Корреляционный анализ (3 часа)

Понятие корреляции. Основные задачи корреляционного анализа. Методика корреляционного анализа. Коэффициент корреляции.

Решение задач (4 часа)

Зачетное занятие (2 часа)

Решение задач, предложенных самими учащимися.

По окончании курса «Математические методы в биологии» учащиеся должны знать:

• Основные черты биометрии,

• Математические методы, применяемые в биологии.

По окончании курса «Математические методы в биологии» учащиеся должны уметь:

• Применять математические методы для решения биологических задач.

Методическое обеспечение.

Программа элективного курса «Математические методы в биологии» составлена с учетом требования времени в соответствии с интересами и возможностями учащихся старшего школьного возраста.

Методика работы по программе строится в направлении личностно ориентированного взаимодействия с учеником, с учетом индивидуальных особенностей и потребностей учащихся.

На занятиях учитель опирается на следующие методы обучения:

• Объяснительно-иллюстративные, т.е. рассказ, лекция, учебник, дополнительные пособия, схемы;

• Практические методы - это методы обучения, направленные на применение полученных знаний к решению практических задач (в данном случае решению биологических задач);

• Методы стимулирования - это одобрение, поощрение.

Методы обучения варьируются, согласно разным способностям учащихся. Необходимо уделять внимание талантливым и одаренным детям.

Здоровьесберегающий аспект образовательного процесса обеспечивается благодаря следующим правилам:

• помещения для занятий соответствуют санитарно-гигиеническим нормам;

• соблюдение правил по технике безопасности, безопасности жизнедеятельности;

• в целях избежание переутомляемости учащихся на занятиях происходит смена видов деятельности.

Формами проведения итогов реализации программы «Математические методы в биологии» могут быть:

1. зачетная работа по материалам программы (решение задач, ответы по билетам);

2. накопительная итоговая оценка, когда результаты выполнения всех предложенных заданий оцениваются в баллах, которые суммируются по окончании курса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лакин Г.Ф. Биометрия: учебное пособие для университетов и педагогических институтов/ Министерство высшего и среднего специального образования СССР. - М. «Высшая школа», 1973. - 343 с.

2. Терентьев В.П. Практикум по биометрии: учебное пособие/ П.В. Терентьев, Н.С.Ростова. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1977. - 152 с.

7