Применение электронных таблиц для расчёта биоритмов человека

Муниципальное образовательное учреждение

«Жигайловская средняя общеобразовательная школа»

Научно-исследовательская работа

Применение электронных таблиц для расчёта биоритмов человека

Выполнили члены секции «Информационно-коммуникационные технологии» НОУ «Истоки»

Кривошей Андрей, ученик 11 класса,

Доронин Андрей, ученик 9 класса.

Научный руководитель:

Затынайченко Б.Д.,

учитель информатики и ИКТ

с. Жигайловка - 2007

РЕЦЕНЗЕНТ:

учитель информатики и ИКТ МОУ «Жигайловская средняя общеобразовательная школа»

Затынайченко Борис Дмитриевич

Работа «Применение электронных таблиц для расчёта биоритмов человека» носит экспериментально-практический характер.

У ученика 9 класса Жигайловской средней школы с помощью электронных таблиц  определяются биологические ритмы.

Данная работа является коллективным трудом учащихся кружка «Юный программист».

Все данные представлены в виде таблиц и графиков.

Выводы сделанные по этой работе показывают, что учащиеся выполнившие эту работу умеют анализировать, сравнивать, сопоставлять, выделять главную идею.

СОДЕРЖАНИЕ

I. ВВЕДЕНИЕ ………………..……………………………..…………... 4

II. ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦЫ И ГРАФИКОВ БИОРИТМОВ … 5

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………..……………….. 9

ЛИТЕРАТУРА ………………………………………..…………….... 10

Данная научно-исследовательская работа  преследует  цели:

1)      Составить модель биоритмов для конкретного человека  от указанной текущей даты (дня отсчёта) на определённое время с  дальнейшим анализом объекта. На основе анализа индивидуальных биоритмов прогнозировать неблагоприятные дни, выбирать благоприятные дни для разного рода деятельности.

2) Сократить травматизм среди детей и подростков, научить - управлять своими эмоциями, заботиться о сохранении и укреплении своего здоровья.

I.        ВВЕДЕНИЕ

Идут часы, и мы идем,
И в этом наша суть,
И каждый с временем вдвоем:
Проходит весь свой путь.
 

А. Дольский

В 1729 году астроном Жан Жак дэ Мэран наблюдал периоды сна и бодрствования у растений. Он обратил внимание на кислицу. Засыпая, она складывала листья а, просыпаясь, распрямляла их. Дэ Мэран решил выяснить закономерности этих периодических движений. В надежде, что они прекратятся, он поместил кислицу в постоянную темноту. Но все происходило как обычно: листья и в темноте складывались на ночь и раскрывались на день. Чувствительное растение исправно реагировало на положение солнца, хотя ни один луч его не достигал погреба, в котором она находилась.

К настоящему времени СОВОКУПНОСТЬ исследований биологических ритмов оформилась в особое экологическое направление биоритмологию. И совсем недавно сформировалась самостоятельная наука –  хронобиология, тесно связанная с медициной, физиологией, экологией.

С понятием РИТМ связано представление о гармонии, организованности явлений и процессов. В переводе с греческого слово РИТМ означает соразмерность, стройность. Ритмическими называются такие явления природы, которые периодически повторяются. Это движение небесных тел, смена времени года, дня и ночи, периодичность приливов и отливов, чередование минимумов и максимумов солнечной активности.

Биологические ритмы (суточные, сезонные, годовые к так далее) свойственны всем живым организмам на Земле и являются условием ненормальной жизнедеятельности.

Благодаря биологическим ритмам живые организмы, начиная от простейших одноклеточных и кончая такими высокоорганизованными, как человек, гораздо легче приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды, которые регулируют длительность циклов и отдельных их фаз. Действие внешних условий на живой организм принято называть синхронизирующими, а сами факторы –  свет, шум, запах, –  синхронизаторами. Синхронизация биологических ритмов с геофизическими ритмами природы имеет большое приспособительное значение.

Экологические ритмы – это своеобразные биологические часы, обеспечивающие организму ориентацию во времени, заблаговременную подготовку к ожидаемым циклическим изменениям. Они тесно связаны с самой сутью живого. Б.С. Алякринский назвал человеческий организм «системой, насквозь пронизанной ритмами».

Известны три вида периодических изменений самочувствия и способностей человека:

   ФИЗИЧЕСКИЙ цикл длительностью 23 дня

   ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ – 28 дней

       ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ цикл продолжительностью 33 дня

В каждом цикле первая половина составляет положительную фаз, а вторая – отрицательную. Для положительной фазы характерны следующие признаки: в физическом цикле – хорошее время для интенсивных тренировок и другой физической деятельности, связанной с напряженной работой мускулов; в эмоциональном цикле –  склонность к переоценке своих возможностей, повышенная бодрость, легкость контакте с окружающими; в интеллектуальном цикле –  активизация способности к учебной и творческой деятельности.

Во всех трех периодах дни перехода из положительной фазы в отрицательную и обратно называют НУЛЕВЫМИ, или критическими. Именно в критический день физического цикла с людьми чаще всего происходят несчастные случаи, дорожные происшествия. Аналогичные переходные дни эмоционального цикла чреваты эмоциональными срывами. Если нулевые дни в двух циклах совпадают, то человеку нужно быть особенно бдительным, В среднем нулевые дни физического или эмоционального цикла выпадают 1 раз в 6 дней. Двойные нулевые дни («серые дни») случаются в году примерно б раз, а тройные «черные дни» –  лишь однажды.

Биологические часы человека начинают тикать в тот самый момент, когда он появляется на свет. Поэтому подсчет биоритмов начинают с самого рождения до первого дня рассматриваемого месяца. Полученное число делят на период каждого цикла, то есть на 23, 28 и 33. Полученный в результате деления остаток определяет положение каждого из циклов на первый день месяца.

II. ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦЫ И ГРАФИКОВ БИОРИТМОВ

Характерная особенность данной гипотезы заключается том, что функции состояния человека в момент его рождения равны нулю, затем начинают возрастать,  и каждая за свой период принимает одно максимальное положительное и одно минимальное отрицательное значение.

Проанализировав эту ситуацию, можно сделать выводы, что биологические ритмы могут быть описаны функциями

                                                 ,                                           (1)

где t – время, а Tr – периоды, r – номер периода.

Указанные циклы можно описать приведёнными ниже выражениями, в которых переменная Х соответствует возрасту человека в днях:

физический цикл:                                                 (2)

эмоциональный цикл                                            (3)

интеллектуальный цикл                                        (4)

Началом всех трёх кривых является день рождения t=t0, sin(0)=0.

Итак, задача состоит в том, чтобы, используя электронные таблицы, создать среду для расчёта календаря биоритмов, вычисления дат критических дней и построения графиков биоритмов.

Исходные данные: дата рождения и дата начала исследования.

Необходимое программное обеспечение: любые электронные таблицы для IBM-совместимых PC (в данной работе применяется электронная таблица Microsoft Excel XP).

По данной проблеме были проведены исследования биологических ритмов учащегося 9 класса Жигайловской средней школы  по следующему направлению:

Расчёт биологических ритмов: эмоционального, интеллектуального и физического с помощью электронных таблиц и анализ состояния.

Актуальность исследования заключается в том, что при большой учебной нагрузке учащимся необходимы знания о колебаниях своей работоспособности, интеллектуальном, эмоциональном и физическом потенциале, которые можно использовать при планировании учебной деятельности.

Объект исследования: учащийся 9 класса. 

Время исследования: март – апрель 2004 года.

Исходные данные (рис. 1):

А1 –  Фамилия, имя исследуемого (текст);

А2 –  дата рождения (дата);

А3 –  дата начала исследования (лучше первое число какого-либо месяца, но можно и текущую дату – функция СЕГОДНЯ());

А4 – формула расчета прожитых дней = А3 – А2;

А5 – прожитые годы.

Рис. 1. Таблица биоритмов в режиме просмотра формул

В ячейки F2, F3, F4 вводим числовые значения периодов различных функций жизнедеятельности человека. В смежные ячейки G2, G3, G4 вводим текстовые подписи единиц измерения.

Далее идёт заголовок таблицы (строки 6 –  8). Обратите внимание на оформление таблицы – выравнивание текста, объединение ячеек, обрамление.

В столбце А  рассчитаны значения даты начиная со дня исследования (команда Формат ячейки, Дата, Выбрать представление даты без указания года), в столбце В – прожитые дни от даты рождения до даты исследования. Далее идут три пары столбцов с расчетами аргументов и значений функций биоритмов (физическое состояние – столбцы С и D, эмоциональное – Е и F, интеллектуальное –  G и Н).

Обратите внимание на абсолютную адресацию ячеек, в которых приведены значения периодов (F$2, F$3, F$4).

Расчётная строка 9 таблицы для столбцов А и В не является типичной, так как в ней приведены адреса начальных точек. Из-за этого мы не можем ее использовать для заполнения вниз по образцу.

Строка 10 является типовой для всей таблицы, в ней должны изменяться только относительные адреса, поэтому ее копируем вниз на то количество строк, которое соответствует периоду исследования.

В итоге мы получим таблицу, содержащую большое количество числовых данных (рис. 3).

И хотя они упорядочены по строкам и столбцам, оценить их довольно трудно. Для анализа числовых данных используют их представление в виде графиков.

При построении графиков биоритмов основные трудности связаны со шкалой времени. Все привыкли вычислять и строить графики тригонометрических функций от аргумента, выраженного в градусах или радианах. Здесь же нужно по оси ОХ отложить календарное время. Напомним, что функция SIN в электронных таблицах возвращает значение от аргумента, выраженного в радианах.

Для вычисления значений тригонометрических функций в электронных таблицах аргумент необходимо выразить в радианах. Формула перевода из градусов в радианы выглядит следующим образом:

                                                                                                 (5)

Однако нам необходимо знать, сколько радиан составляет один календарный день. Из постановки задачи известно, что один период соответствует 23, или 28, или 33 дням. Следовательно, формула перевода дней в радианы будет выглядеть аналогично формуле перевода градусов в радианы. Например, для периода, равного 23 дня, имеем:

                                                                                                  (6)

Второй очень важный момент: необходимо учитывать, что график в день исследования, как правило, не начинается с нуля (как в день рождения), хотя иногда может быть и такое совпадение.

Для построения графиков тригонометрических функций используем Мастер диаграмм. Выделяем столбцы, содержащие значения функций, вместе с заголовками столбцов и вызываем мастер диаграмм с помощью команды Вставка, Диаграмма.

На рис. 2 приведены графики, отражающие физическое, эмоциональное и интеллектуальное состояния человека за  месяц. Можно построить такие графики для любого периода (неделя, месяц, год и т. д.).