Online værktøj fremskynder evolution uddannelse

Studerende lærer ofte bedst, når de kan anvende det, de lærer. I videnskabens verden, det betyder at engagere sig i videnskabens praksis. Men dette kan være en udfordring for lærere, når de beskæftiger sig med emner, der er svære at observere - som biologisk evolution. Løsningen? Digital evolution - computersoftware, hvor populationer af digitale organismer udvikler sig.

Avida er en digital udviklingssoftware, der bruges af biologer og ingeniører, hvori digitale organismer replikerer, mutere og konkurrere med andre digitale organismer om ressourcer i deres virtuelle miljø. Avida siges at give et sandt eksempel på evolution, ikke en simulering. I erkendelse af, at Avida kunne være et kraftfuldt uddannelsesværktøj, forskere udviklede en pædagogisk version af softwaren kaldet Avida-ED.

Amy Lark, en assisterende professor i naturvidenskabelige uddannelser ved Michigan Technological University, siger, at Avida-ED er et mere brugervenligt program end Avida, en forskningsplatform til at udføre og analysere eksperimenter med selvreplikerende og udviklende computerprogrammer. Avida-ED giver eleverne mulighed for at observere og eksperimentere uden nogen specialiseret datalogi viden. Lark og kolleger ved Michigan State University (MSU) offentliggjorde for nylig resultaterne af en landsdækkende, flere casestudier i Den amerikanske biologilærer beskriver, hvordan Avida-ED-pensum blev brugt i gymnasie- og gymnasieklasser.

Larks medforfattere inkluderer Robert Pennock, udvikler af Avida-ED og professor i filosofi ved MSU; Gail Richmond, en professor i læreruddannelse ved MSU; Louise Mead, uddannelsesdirektør for MSU's BEACON Center for Study of Evolution in Action; og Jim Smith, professor i biologi ved MSU. Lark var også medforfatter til et praktiserende stykke med Wendy Johnson, en biologilærer i Grand Rapids, Michigan, der beskrev, hvordan Johnson implementerede Avida-ED i hendes AP Biology-klasse; praktiserende stykket blev offentliggjort som en ledsager til multipel-casestudiet i samme nummer af American Biology Teacher.

Start med det grundlæggende

Det er svært at undervise i det grundlæggende i evolution. For at vurdere Avida-ED's effektivitet, samt hvordan det kan påvirke forståelse og endda accept af evolution, forskerne udvalgte 11 instruktører, der underviste på otte forskellige amerikanske institutioner til at implementere Avida-ED-programmet i deres klasseværelser.

Eleverne startede med en fælles vurdering for at måle deres forståelse af de videnskabelige principper for evolution. Lærerne ville derefter give en vejledning om Avida-ED, så eleverne ville forstå, hvordan de bruger softwaren, og hvad de så på deres computerskærme.

Lektionsplaner varierede meget, men hver instruktør ville dække begreberne variation og tilfældighed. For at anvende disse begreber, studerende kunne, for eksempel, forudsige hvordan en organisme ville se ud efter replikation, baseret på mutationshastigheden. Efter at have observeret, hvad der skete på individniveau, de kunne overveje, hvad der sker på befolkningsniveau. Efter det, de kan designe deres eget eksperiment.

Tag fat i Videnskaben

Ved brug af Avida-ED, eleverne modtog strukturerede lektioner, der var målrettet mod misforståelser – f.eks. at udviklingen er fuldstændig tilfældig. Processen viser forskellene mellem tilfældig mutation og naturlig selektion. Mens eleverne opretter eksperimenter, de kunne observere, at mutationer er tilfældige, men udvælgelse er ikke.

Da pensum var slut, studerende tog den samme fælles vurdering, som de tog ved kursusstart. Lark og hendes kolleger ville derefter sammenligne ændringer i scores. I de fleste tilfælde, hvor indholdsscore steg, det samme gjorde accept af evolution.

"Min interesse er i effektivt at undervise i videnskaben, "Lark siger, at forklare, at det at forstå eller lære om noget og acceptere det ikke er det samme. "Det er muligt ikke at acceptere evolution, men forstå processen og hvordan den fungerer. Der er også mennesker, der accepterer evolution, men aner ikke hvordan det virker. Avida-ED er et effektivt værktøj, uanset hvilket perspektiv du griber det an fra.

"Målet er ikke at ændre folks mening, "Lark siger. "Målet er at hjælpe dem med at forstå videnskaben."

Lark arbejder sammen med kolleger hos Michigan Tech for potentielt at udvikle et program svarende til Avida-ED, der kan bruges til undervisning i klimavidenskab.