"Исследование информационных моделей"

"Исследование информационных моделей"
I этап. Постановка задачи.
Моделирование биоритмов человека.
Решение задач на компьютере обычно разделяют на несколько этапов.
А. Описание задачи:
Что представляют собой биологические ритмы?
Все мы живем по определенным законам. Существует теория, что жизнь человека подчиняется
трем циклическим процессам, называемым биоритмами. Говоря строго научно, биоритмы – это
периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и
явлений в живом организме. Это отраженные организмом цикличности явлений, идущих в природе.
Более простое и известное понятие – это “биологические часы”. Греческий врач Герофил (за 300 лет до
н. э.) обнаружил, что пульс у здорового человека меняется в течение дня. Подсознательно человек
выбирает время, когда ему легче работать. Приблизительно 400 - 500 лет назад человек стал жить по
часам, а до этого в них необходимости не было, так как работали природные и биологические часы.
Биоритмы организма – суточные, месячные, годовые – практически остались неизменными с
первобытных времен и не могут угнаться за ритмами современной жизни.
В последние годы широкую популярность приобрела теория "трех ритмов". Пусковым
механизмом этих исключительных ритмов является только момент рождения человека. Родился
человек, и возникли ритмы с периодом в 23, 28 и 33 суток, определяющие уровень его физической,
эмоциональной и интеллектуальной активности. Физический биоритм характеризует жизненные силы
человека, т.е. его физическое состояние. Эмоциональный биоритм характеризует внутренний настрой
человека, его возбудимость, способность эмоционального восприятия окружающего. Третий биоритм
характеризует мыслительные способности, интеллектуальное состояние человека. Графическим
изображением этих ритмов является синусоида. Многие полагают, что “взлетам” графика,
представляющего собой синусоидальную зависимость, соответствуют более благоприятные дни.
Однодневные периоды, в которые происходит переключение фаз ("нулевые" точки на графике) и
которые, якобы, отличаются снижением соответствующего уровня активности, получили название
“критические дни”, т.е. неблагоприятные. Если одну и ту же "нулевую" точку пересекают одновременно
две или три синусоиды, то такие "двойные " или "тройные " критические дни особенно опасны. Более
того, в некоторых странах в такие дни людям рискованных профессий (летчикам, каскадерам и т.п.)
предоставляют выходной.
И все же гипотеза "трех биоритмов " пока не находит официального научного подтверждения.
Однако, ее появление и разработка имеют положительное значение, так как привлекли внимание к
актуальной проблеме – исследованию многодневных биоритмов, отражающих влияние на живые
организмы космических факторов (Солнца, Луны, других планет) и играющих важную роль в жизни и
деятельности человека.
Проверить данную гипотезу на практике позволяет компьютерный эксперимент на основе
разработки модели биоритмов с помощью электронной таблицы MS Excel. Сегодня вы научитесь
составлять и исследовать модель расчета биоритмов человека; определять совместимость людей по
биоритмам.
B. Цель моделирования:
Составить модель биоритмов для конкретного человека от указанной текущей даты (дня отсчета) на
месяц вперед с целью дальнейшего анализа модели. На основе анализа индивидуальных биоритмов
прогнозировать неблагоприятные дни, выбирать благоприятные дни для разного рода деятельности.
C. Анализ объекта:
Объектом моделирования в этой задаче может быть любой человек, для которого известна дата его
рождения, а также группа людей.
II этап. Разработка модели.
A. Информационная модель: (Составление модели по условию задачи).
Параметры
Объект
Неуправляемые
Действия
Управляемые
(константы)
Человек
Период физического цикла: 23 дня.
Дата рождения.
Период эмоционального цикла: 26 дней.
День отсчета.
Период интеллектуального цикла: 33 дня.
Длительность прогноза.
Расчет и анализ биоритмов
B. Математическая модель:
Указанные циклы можно описать приведенными ниже выражениями, в которых переменная х соответствует
возрасту человека в днях:
 2 
 (1)
 23 
 2 
Эмоциональный цикл Rэ(х)=sin 
 (2)
 28 
 2 
Интеллектуальный цикл Rи(х)=sin 
 (3)
 33 
Физический цикл Rф(х)=sin 
Задание для практической работы: Создать в своей папке файл Лист Microsoft Excel.
1. Объединить первую строку в столбцах A,B,C, D и напечатать текст: Моделирование биоритмов
человека
2. Объединить третью строку в столбцах A,B,C, D и напечатать текст: Исходные данные. Объединить
ячейки А4 и В4, ввести текст: Неуправляемые параметры (константы). Объединить ячейки С4, D4,
ввести текст: Управляемые параметры.
3. В ячейке А5 напечатать текст: Период физического цикла. В ячейке А6-текст: Период эмоционального
цикла. В А7 : Период интеллектуального цикла
4. В ячейках В5, В6, В7 проставить соответственно числа: 23, 28, 33
5. В ячейке C5 –текст: Дата рождения человека. В C6 – текст: Дата отсчета. В C7 – текст: Длительность
прогноза
6. Заполните ячейки D5, D6, D7 соответственно – свою дату рождения, дату отсчета - 1.10.04, длительность
прогноза - 31
7. Объединить ячейки А8, В8, C8, D8 и напечатать текст: Результаты
8. В А9 – текст: Порядковый день. В В9 – текст: Физическое. В С9 – текст: Эмоциональное. В D9 – текст:
Интеллектуальное.
9. В ячейку А10 введите дату отсчета. Например: 1.10.04
10. В ячейку В10 введите формулу: =SIN(2*ПИ()*(A10-$D$5)/23)
11. В ячейку С10 введите формулу: = SIN(2*ПИ()*(A10-$D$5)/28)
12. В ячейку D10 введите формулу:= SIN(2*ПИ()*(A10-$D$5)/33)
При записи формул использовать вставки стандартных функций SIN(…) и ПИ(…). В круглых скобках (сразу за
именем функции) записывается ее аргумент. В качестве аргумента функции может выступать числовая
константа, адрес клетки табличного процессора или диапазон (блок) клеток. Адреса ячеек (например - А10),
используемые в формуле, определены не абсолютно, а относительно места расположения формулы. При
копировании формулы изменятся имена ячеек. Для того чтобы при переносе формулы адрес ячейки D5 не
изменялся (т.е. был не относительным, а абсолютным) применяется прием абсолютной адресации. Для этой
цели в имени ячейки употребляется символ $. ($D$5). Дата заполняется по формату 00.00.00. Если дата набрана
правильно, то программа сама присваивает формат Дата. Признаком правильного набора даты является правое
выравнивание в ячейке.
А
B
C
D
Моделирование биоритмов человека
1
2
Исходные данные
3
4
Неуправляемые параметры
Управляемые параметры
(константы)
5
Период физического цикла
23
Дата рождения человека
26.08.63
6
Период эмоционального цикла
28
Дата отсчета
01.10.04
7
Период интеллектуального цикла
33
Длительность прогноза
Результаты
8
9
30
Порядковый день
Физическое
Эмоциональное
Интеллектуальное
Заполнить ряд с шагом 1 на месяц
Заполнить вниз
Заполнить вниз
Заполнить вниз
10
11
12
III этап. Компьютерный эксперимент.
План моделирования:
1.
2.
3.
4.
Проверить правильность ввода формул.
Произвести расчеты
По результатам расчетов построить общую диаграмму для трех биоритмов.
Оформить результаты моделирования на отдельном листе электронной таблицы, скопировать
результаты в текстовый файл. (Приложение 3)
Технология моделирования:
1. Вести в таблицу контрольные исходные данные и скопировать расчетные формулы в две – три строки.
Результаты сравнить с приведенными в таблице.
9
Порядковый день
Физическое
Эмоциональное
Интеллектуальное
10
1.10.04
-0,942260922
0,781831482
-0,540640817
11
2.10.04
-0,997668769
0,900968868
-0,371662456
12
3.10.04
-0,979084088
0,974927912
-0,189251244
Сравнение с контрольным образцом показывает правильность введения формул.
2. В ячейки D5 – D7 ввести свои данные и скопировать формулы строки 10 в нижестоящие ячейки на заданное
количество дней.
Что делать
Как делать
Подвести курсор к правому нижнему углу ячейки, перевести его в вид + , удерживая
левую кнопку мыши, растянуть рамку на необходимое количество ячеек.
В ячейку ввести
формулу расчета
3.Выделить прямоугольную область данных А9:D40.
4.Используя Мастер диаграмм построить график с маркерами, помечающими точки данных. Линейная диаграмма
служит для того, чтобы проследить за изменением нескольких величин при переходе от одной точки к другой.
5.Дать название диаграмме, ввести соответственно заголовки для оси X, Y. Поместить легенду внизу листа.
6.Скопировать график в текстовый файл.
7.Сохранить выполненную работу в файлах bio.xls (документ ЭТ), bio.doc (документ ТР).
IV этап. Анализ результатов моделирования.
1. Проанализировав диаграмму, выбрать “неблагоприятные” дни для сдачи зачета по физкультуре.
2. Выбрать дни, когда ответы на уроках будут наиболее (наименее) удачными.
3. Проверьте свое настроение, когда на вашем графике показатели эмоционального биоритма находятся на
спаде или на подъеме.
4. Как вы думаете, что будет показывать график, если сложить все три биоритма? Можно ли по нему чтолибо определить?
V этап. Задание для самостоятельной разработки.
Построить модель физической, эмоциональной и интеллектуальной совместимости двух друзей.
1. Ввести в ячейку D5 дату рождения друга. Модель пересчитается для новых данных. Это основное
свойство электронной таблицы: изменение числового значения в ячейке приводит к мгновенному
пересчету формул, содержащих имя этой ячейки.
2. В столбцах H, I, J провести расчет суммарных биоритмов.
H
I
J
9
Физическая сумма
Эмоциональная сумма
Интеллектуальная сумма
10
=D10+E10
=C10+F10
=D10+G10
11
Заполнить вниз
Заполнить вниз
Заполнить вниз
3. По столбцам H, I, J построить линейную диаграмму физической, эмоциональной и интеллектуальной
совместимости. Максимальные значения по оси Y на диаграмме указывают на степень совместимости:
если они превышают 1,5, то вы с другом в хорошем контакте. (Приложение 3)
4. Открыть документ bio.doc.
5. Перенести копию суммарной диаграммы в текстовый документ для дальнейшего оформления отчета.
Описать результаты анализа модели, ориентируясь на следующие вопросы:
1. Что, на ваш взгляд, показывают суммарные графики одноименных биоритмов? Что можно по ним
определить?
2. Какая из трех кривых показывает наилучшую (наихудшую) совместимость с другом?
3. Можно ли определить дни, когда вам с другом не стоит общаться? Что можно ожидать в эти дни?
4. Выберите наиболее благоприятные дни для совместного участия с другом в командной игре.
Ответ обоснуйте.
Итог урока:
- Я считаю, что теория “трех биоритмов” существует (не существует).
- Мои достижения на уроке:




я научился…
я понял, как…
оформил результаты, используя…
другой вариант