Svinkovod.ru

Бытовая техника
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Моделирование эпидемии гриппа в Excel для специальности

Моделирование эпидемии гриппа в Excel для специальности

В методической разработке рассматривается задача на моделирование эпидемии гриппа а также организационные, экономические ситуации, возникающие в связи с эпидемией. Моделирование задачи позволяет расширить представления студентов о применимости компьютерных технологий в медицине, способствует развитию мыслительных навыков и умению работать с информацией.

Методическая разработка практического занятия «Моделирование эпидемии гриппа в Excel ».

-формирование умений корректно выстраивать порядок действий;

-дать представление о методике математического моделирования для решения конкретной задачи и возможностях компьютерных технологий, в частности Excel, для реализации процесса развития ситуации, описанной в задаче.

-развитие творческих способностей обучающихся, познавательного интереса, умений анализировать, обобщать, сравнивать, синтезировать знания, полученные на других предметах и своей профессиональной деятельности

-воспитание информационной культуры, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, стремления к получению новых знаний, обобщению знаний из различных областей жизни и своей профессиональной деятельности;

-воспитание чувства товарищества, коммуникативных качеств, культуру межличностных взаимоотношений;

-продемонстрировать использование знаний данного урока в профессиональной деятельности.

Мотивация выбора темы:

Рассмотрение задач на математическое моделирование позволяет расширить представления студентов о применимости информационных технологий в медицине, развивает мыслительную деятельность и навыки работы со статистической информацией. Решение задач с медицинской тематикой с применением навыков работы на компьютере и знаниями математики демонстрирует роль дисциплины математики и информатики в подготовке медицинских специалистов.

Вид занятия: практическое.

Время проведения: 2 часа.

Место проведения: кабинет информатики.

Программное обеспечение: Excel.

Вводная часть. Мотивация выбора темы.

Объяснение нового материала.

— Выявление исходных данных

— Объяснение хода выполнения работы.

III. Практическая часть. Выполнение расчетов. Построение

IV. Анализ работы. Подведение итогов.

Вводная часть. Мотивация выбора темы.

При изучении информационных технологий целесообразно рассматривать примеры использования прикладных программ с точки зрения будущей профессиональной деятельности. Одним из таких примеров является рассмотрение задачи на моделирование эпидемиологической обстановки заболеваемости гриппом.

Смоделировать развитие эпидемии гриппа и проанализировать полученные расчётные данные можно, используя технологию обработки числовой информации электронные таблицы Excel. После выполнения практической работы в Excel, на которой изучались вопросы работы с формулами в Excel, относительные и абсолютные ссылки, построение графиков, предлагается продемонстрировать применение полученных знаний и навыков, а также возможностей Excel для рассмотрения конкретной задачи. Закрепление навыков работы на компьютере, применяя методику выполнения конкретных задач с использованием медицинской направленности, позволяет развить у студентов интеллектуальные умения и самостоятельную мыслительную деятельность при работе с информацией.

Моделирование задачи состоит из нескольких этапов: чёткая формулировка задачи, выявления исходных данных для её решения, разработка математической модели решаемой задачи, выбор метода решения, выполнение задачи и анализ полученных результатов.

Объяснение нового материала.

Формулировка задачи : в городе, населённостью 1 млн. человек, начинается эпидемия гриппа. Требуется отследить «развитие» эпидемии, для этого сформировать таблицу, в которой отражены данные на каждый день эпидемии о:

— количестве заболевших на каждый день,

количестве нетрудоспособных в связи с болезнью, если допустить, что заболевание длится 10 дней,

количестве обращений к врачу, если считать, что больной обращается дважды к врачу: в начале заболевания и в конце,

количестве обращений к врачу,

количестве врачей для обслуживания больных, если на одного врача допускается двадцать посещений больных.

Читайте так же:
Можно ли ездить на автомате с прицепом

Построить графики, иллюстрирующие развитие эпидемии гриппа: рост числа заболевших, количество нетрудоспособных в связи с болезнью, число обращений к врачу, зависимость количества врачей, необходимых для обслуживания больных.

население города 1 млн. человек,

допустим, в город приехали 20 человек, которые являются переносчиками гриппа.

Объяснение хода выполнения работы.

Для вычисления количества заболевших в определенный день эпидемии используется уравнение:

а =0,000002- коэффициент, характеризующий степень заразности для гриппа,

К 1 — не перенесшие заболевание (без иммунитета),

К 2 — заболевшие вчера (они активно продуцируют возбудитель)

III. Практическая часть. Выполнение расчетов. Построение

Для решения поставленной задачи в Excel формируется следующая таблица:

Ещё не перенесли грипп

число обращений к врачу

Количество дней эпидемии целесообразно взять не более 36.

Для расчёта количества «заболевших сегодня» в ячейку С3 вводится формула на основании уравнения (1):

=ОКРУГЛ(0,000002*B2*C2;0); в этой формуле используется округление расчётных данных до целого значения.

Для расчёта «не перенесших гриппа» необходимо вычесть из количества не перенесших грипп в предыдущий день эпидемии количество заболевших сегодня, для этого в ячейку В3 вводится формула =B2-C3

Выделив ячейки В3 и С3, можно эти формулы скопировать эти формулы на все дни эпидемии. При таком копировании координаты ячеек в формуле будут относительными, т.е. меняться в зависимости от адреса ячеек, например, в ячейке С4: =ОКРУГЛ(0,000002*B3*C3;0) , а в ячейке В4: =B3-C4 и т.д. После расчёта таблица выглядит так:

Ещё не перенесли грипп

Число обращений к врачу

Таким образом, в каждый последующий день эпидемии расчёт числа заболевших производится относительно данных предыдущего дня эпидемии.

По таблице видно, что пик заболеваемости приходится на 16-ый день эпидемии, и уже к 28-му дню нет вновь заболевших гриппом.

Для расчёта на каждый день заболевших всего необходимо сложить заболевших сегодня и заболевших всего в предыдущий день, для этого в ячейку D3 вводится формула =C3+D2 и затем эта формула копируется в ячейки столбца D на все дни эпидемии. При этом координаты ячеек в формуле будут относительными.

Для вычисления количества нетрудоспособного населения на каждый день эпидемии в связи с болезнью надо учитывать, что заболевание длится 10 дней, поэтому в первые десять дней количество нетрудоспособных в каждый день эпидемии равно числу заболевших сегодня плюс число получивших больничный лист вчера; формула вводится в ячейку E3: =C3+E2 и затем копируется на первые десять дней эпидемии. На 11-ый день эпидемии для расчёта количества нетрудоспособных на каждый день эпидемии надо сложить число заболевших сегодня и число получивших больничный лист вчера, и из полученной суммы вычесть число заболевших в первый день эпидемии, т.к. они уже здоровы. В ячейке E12 вводится формула =C12+E11-C2 и затем копируется на остальные дни эпидемии.

Для расчёта числа обращений к врачу необходимо учесть, что больной обращается дважды к врачу: в начале заболевания и в конце заболевания- на десятый день болезни. Число обращений к врачу первые девять дней эпидемии очевидно равно количеству заболевших сегодня, а на десятый день эпидемии для расчёта числа обращений к врачу к количеству заболевших сегодня прибавляется число заболевших в первый день эпидемии. В ячейку F2 вводится формула =C2, и эта формула копируется на девять дней эпидемии, в ячейку F11 вводится формула =С11+С2 и затем эта формула копируется на все остальные дни эпидемии.

Читайте так же:
Можно ли заблокировать смс с определенного номера

Последний расчёт- количество врачей для обслуживания больных вычисляется в столбике G и равен числу обращений к врачу делить на 20 (по условию задачи на одного врача допускается 20-ть посещений больных за один приём), для этого в ячейку G2 вводится формула =ОКРУГЛ(F2/20;0).

Компьютерное моделирование в среде табличного процессора Excel

Нажмите, чтобы узнать подробности

Зная, как изменяются биоритмы, можно предположить состояние человека, его интеллектуальную, физическую или эмоциональную активность.

Просмотр содержимого документа
«Компьютерное моделирование в среде табличного процессора Excel»

Урок по информатике 10 класс

на тему: «Компьютерное моделирование в среде табличного процессора Excel»

Разработал учитель информатики: Фаизов Денис Раилевич

Отработать навыки моделирования и исследования компьютерных моделей в среде MS Excel.

Задачи урока:

Образовательные:

Закрепление знания общих принципов работы табличного процессора MS EXCEL и умения составить таблицу для моделирования конкретной задачи.

Оформление результатов задач в диаграммах и анализ полученных диаграмм.

Развивающие:

Развитие навыков индивидуальной практической работы.

Развитие исследовательских навыков учащихся.

Развитие предметных компетентностей.

Развитие аналитических способностей, мышления.

Воспитательные:

Развитие познавательного интереса, воспитание информационной культуры.

Воспитание внимательности, стремления довести дело до намеченного результата.

Тип урока: практическая работа.

Форма проведения урока: беседа, самостоятельная практическая работа, анализ полученных данных.

Программное и техническое обеспечение урока:

компьютерный класс;

Microsoft Office.

Этапы урока

Организационный момент, постановка цели урока (2 минуты)

Актуализация опорных знаний (4 минут)

Создание мотивационной ситуации (8 минут)

Практическая работа (проект) (20 минут)

Постановка домашнего задания (2 минуты)

Подведение итогов, выставление оценок (9 минут)

II. Актуализация опорных знаний.

Вопросы для фронтального опроса:

Перечислите основные этапы моделирования (Ответ: 1. описательная информационная модель, 2. формализованная модель, 3. компьютерная модель, 4. компьютерный эксперимент, 5. анализ полученных результатов и их корректировка).

Какое ПО используется при построении и исследовании моделей? (Ответ: возможно использовать ЭТ Excel)

Перечислите правила написания формул в электронных таблицах Excel. (Ответ: адреса ячеек в формулах записываются на английском языке, запись формулы начинается со знака «=», проставляются все знаки арифметических операций и необходимые скобки, есть возможность использовать встроенные функции, для фиксации адреса ячейки используется знак «$»)

Вспомните, что означают относительные и абсолютные ссылки в Excel? (Ответ: Относительные ссылки — при перемещении или копировании формулы из активной ячейки относительные ссылки автоматически изменяются в зависимости от положения ячейки, в которую скопирована формула. Абсолютные ссылки в формулах используются для указания фиксированного адреса ячейки. При перемещении или копировании формулы абсолютные ссылки не изменяются).

III. Создание мотивационной ситуации.

Существует легенда о том, что в Древнем Китае монахи день за днем вели наблюдение за человеком, записывая параметры его физической активности, умственных способностей и эмоционального состояния. В результате многолетних исследований они пришли к выводу, что эти три функции являются периодическими: с периодами для физической активности 23 дня, эмоциональной — 28 дней и интеллектуальной — 33 дня. Характерная особенность данной гипотезы заключается в том, что функции состояния человека в момент рождения равны нулю, затем начинают возрастать, и каждая за свой период принимает одно максимальное положительное и одно минимальное отрицательное значение.

Читайте так же:
Гугл хром майл ру почта

Проанализировав эту информацию, можно сделать вывод, что биологические ритмы могут быть описаны функциями sin(2π(t-t)/Tr), где t — время (настоящая дата), Tr — периоды, r — номер периода. Началом всех трех кривых является день рождения t.

Возможная интерпретация этого закона следующая: в первой половине каждого периода значение синуса положительное — это дни рабочего приподнятого настроения; в дни второй половины периода, когда значение синуса отрицательное, человек находится в пассивном состоянии. В каждом периоде имеется четыре критических дня: два раза синусоида находится в нулевой точке и по одному разу достигает максимума и минимума. Психологи-интерпретаторы говорят, что в такие дни состояние психики человека неустойчиво, легко ранимо.

Зная, как изменяются биоритмы, можно предположить состояние человека, его интеллектуальную, физическую или эмоциональную активность. Предлагаю заняться таким прогнозированием.

IV. Практическая работа (проект).

Построение информационной и математической модели учащиеся выполняют в тетради, с участием учителя.

Глава 2. Моделирование

Моделирование

Практическая работа № 6.
Моделирование работы процессора

1. Напишите программу, которая моделирует работу процессора. Процессор имеет 4 регистра, они обозначаются R0, R1, R2 и R3. Все команды состоят из трех десятичных цифр: код операции, номер первого регистра и номер второго регистра (или число от 0 до 9). Коды команд и примеры их использования приведены в таблице:

Код оп ерации

Обратите внимание, что результат записывается во второй регистр. Команды вводятся последовательно как символьные строки. После ввода каждой строки программа показывает значения всех регистров.

2. *Добавьте в систему команд умножение, деление и логические операции c регистрами – «И», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ».

3. *Добавьте в систему команд логическую операцию «НЕ». Подумайте, как можно использовать второй регистр.

4. *Сделайте так, чтобы в команде с кодом 1 можно было использовать шестнадцатеричные значения констант (0-9, A-F).

5. Добавьте обработку ошибок типа «неверная команда», «неверный номер регистра», «деление на ноль».

6. *Добавьте команду «СТОП», которая прекращает работу программы. Введите строковый массив, моделирующий память, и запишите в него программу – последовательность команд. Ваша программа должна последовательно выполнять эти команды, выбирая их из «памяти», пока не встретится команда «СТОП».

7. **Подумайте, как можно было бы организовать условный переход: перейти на N байт вперед (или назад), если результат последней операции – ноль.

Практическая работа № 7.
Моделирование движения

1. Парашютист массой 90 кг разгоняется в свободном падении до скорости 10 м/с и на высоте 50 м раскрывает парашют, площадь которого 55 м 2 . Коэффициент сопротивления парашюта равен 0,9. Выполните следующие задания:

· постройте графики изменения скорости и высоты полета в течение первых 4 секунд;

· определите, с какой скоростью приземлится парашютист?

· сравните результаты моделирования с установившимся значением скорости, вычисленным теоретически.

Скорость приземления, м/с

2. Напишите программу, которая моделирует полет мяча, брошенного вертикально вверх, при

Остальные необходимые данные есть в тексте § 9. Выполните следующие задания:

· определите время полета, максимальную высоту подъема мяча и скорость в момент приземления;

Читайте так же:
Диаграмма ямазуми в excel

· вычислите время полета и максимальную высоту подъема мяча, используя модель движения без сопротивления воздуха:

· сравните эти результаты с полученными при моделировании с учетом сопротивления;

без учёта сопротивления

с учётом сопротивления

Максимальная высота, м

Скорость приземления, м/с

· можно ли в этой задаче пренебречь сопротивлением воздуха? почему?

· с помощью табличного процессора постройте траекторию движения мяча, а также графики изменения скорости, ускорения и силы сопротивления;

· уменьшите шаг до 0,01 с и повторите моделирование; сделайте выводы по поводу выбора шага в данной задаче.

3. *Выполните моделирование движения мяча, брошенного под углом 45° к горизонту:

· определите время полета, максимальную высоту и дальность полета мяча, скорость в момент приземления;

Создание прогноза в Excel для Windows

Если у вас есть статистические данные с зависимостью от времени, вы можете создать прогноз на их основе. При этом в Excel создается новый лист с таблицей, содержащей статистические и предсказанные значения, и диаграммой, на которой они отражены. С помощью прогноза вы можете предсказывать такие показатели, как будущий объем продаж, потребность в складских запасах или потребительские тенденции.

Часть электронной таблицы, содержащая таблицу прогнозируемых чисел и диаграмму прогноза

Создание прогноза

На листе введите два ряда данных, которые соответствуют друг другу:

ряд значений даты или времени для временной шкалы;

ряд соответствующих значений показателя.

Эти значения будут предсказаны для дат в будущем.

Примечание: Для временной шкалы требуются одинаковые интервалы между точками данных. Например, это могут быть месячные интервалы со значениями на первое число каждого месяца, годичные или числовые интервалы. Если на временной шкале не хватает до 30 % точек данных или есть несколько чисел с одной и той же меткой времени, это нормально. Прогноз все равно будет точным. Но для повышения точности прогноза желательно перед его созданием обобщить данные.

Выделите оба ряда данных.

Совет: Если выделить ячейку в одном из рядов, Excel автоматически выделит остальные данные.

На вкладке Данные в группе Прогноз нажмите кнопку Лист прогноза.

Кнопка "Лист прогнозов" на вкладке "Данные"

В окне Создание прогноза выберите график или гограмму для визуального представления прогноза.

Снимок диалогового окна "Создание листа прогноза" со свернутыми параметрами

В поле Завершение прогноза выберите дату окончания, а затем нажмите кнопку Создать.

В Excel будет создан новый лист с таблицей, содержащей статистические и предсказанные значения, и диаграммой, на которой они отражены.

Этот лист будет находиться слева от листа, на котором вы ввели ряды данных (то есть перед ним).

Настройка прогноза

Если вы хотите изменить дополнительные параметры прогноза, нажмите кнопку Параметры.

Сведения о каждом из вариантов можно найти в таблице ниже.

Параметры прогноза

Начало прогноза

Выберите дату, с которой должен начинаться прогноз. При выборе даты начала, которая наступает раньше, чем заканчиваются статистические данные, для построения прогноза используются только данные, предшествующие ей (это называется «ретроспективным прогнозированием»).

Если вы начинаете прогноз перед последней точкой, вы сможете получить оценку точности прогноза, так как сможете сравнить прогнозируемый ряд с фактическими данными. Но если начать прогнозирование со слишком ранней даты, построенный прогноз может отличаться от созданного на основе всех статистических данных. При использовании всех статистических данных прогноз будет более точным.

Читайте так же:
Можно ли есть роллтон при диете

Если в ваших данных прослеживаются сезонные тенденции, то рекомендуется начинать прогнозирование с даты, предшествующей последней точке статистических данных.

Доверительный интервал

Установите или снимите флажок Доверительный интервал, чтобы показать или скрыть его. Доверительный интервал — это диапазон вокруг каждого предсказанного значения, в который в соответствии с прогнозом (при нормальном распределении) предположительно должны попасть 95 % точек, относящихся к будущему. Доверительный интервал помогает определить точность прогноза. Чем он меньше, тем выше достоверность прогноза для данной точки. Доверительный интервал по умолчанию определяется для 95 % точек, но это значение можно изменить с помощью стрелок вверх или вниз.

Сезонность — это число для длины (количества точек) сезонного шаблона и автоматически обнаруживается. Например, в ежегодном цикле продаж, каждый из которых представляет месяц, сезонность составляет 12. Автоматическое обнаружение можно переопрепредидить, выбрав установить вручную и выбрав число.

Примечание: Если вы хотите задать сезонность вручную, не используйте значения, которые меньше двух циклов статистических данных. При таких значениях этого параметра приложению Excel не удастся определить сезонные компоненты. Если же сезонные колебания недостаточно велики и алгоритму не удается их выявить, прогноз примет вид линейного тренда.

Диапазон временной шкалы

Здесь можно изменить диапазон, используемый для временной шкалы. Этот диапазон должен соответствовать параметру Диапазон значений.

Диапазон значений

Здесь можно изменить диапазон, используемый для рядов значений. Этот диапазон должен совпадать со значением параметра Диапазон временной шкалы.

Заполнить отсутствующие точки с помощью

Для обработки отсутствующих точек в Excel используется интерполяция, то есть отсутствующие точки будут заполнены в качестве взвешенного среднего значения соседних точек, если отсутствует менее 30 % точек. Чтобы нули в списке не были пропущены, выберите в списке пункт Нули.

Использование агрегатных дубликатов

Если данные содержат несколько значений с одной меткой времени, Excel находит их среднее. Чтобы использовать другой метод вычисления, например Медиана илиКоличество,выберите нужный способ вычисления из списка.

Включить статистические данные прогноза

Установите этот флажок, если хотите поместить на новом листе дополнительную статистическую информацию о прогнозе. При этом добавляется таблица статистики, созданная с помощью прогноза. Ets. Функция СТАТ и показатели, такие как коэффициенты сглаживания («Альфа», «Бета», «Гамма») и метрики ошибок (MASE, SMAPE, MAE, RMSE).

Формулы, используемые при прогнозировании

При использовании формулы для создания прогноза возвращаются таблица со статистическими и предсказанными данными и диаграмма. Прогноз предсказывает будущие значения на основе имеющихся данных, зависящих от времени, и алгоритма экспоненциального сглаживания (ETS) версии AAA.

Таблицы могут содержать следующие столбцы, три из которых являются вычисляемыми:

столбец статистических значений времени (ваш ряд данных, содержащий значения времени);

столбец статистических значений (ряд данных, содержащий соответствующие значения);

столбец прогнозируемых значений (вычисленных с помощью функции ПРЕДСКАЗ.ЕTS);

два столбца, представляющие доверительный интервал (вычисленные с помощью функции ПРЕДСКАЗ.ЕTS.ДОВИНТЕРВАЛ). Эти столбцы отображаются только при проверке доверительный интервал в разделе Параметры.

Скачивание образца книги

Дополнительные сведения

Вы всегда можете задать вопрос специалисту Excel Tech Community или попросить помощи в сообществе Answers community.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector