Studenten leren vaak het beste als ze kunnen toepassen wat ze leren. In de wereld van de wetenschap, dat betekent zich bezighouden met de praktijk van de wetenschap. Maar dit kan een uitdaging zijn voor leraren als ze te maken hebben met moeilijk waarneembare onderwerpen, zoals biologische evolutie. De oplossing? Digitale evolutie - computersoftware waarin populaties van digitale organismen evolueren.

Avida is digitale evolutiesoftware die wordt gebruikt door biologen en ingenieurs waarin digitale organismen repliceren, muteren en concurreren met andere digitale organismen om hulpbronnen in hun virtuele omgeving. Van Avida wordt gezegd dat het een echt voorbeeld van evolutie is, geen simulatie. Erkennend dat Avida een krachtig educatief hulpmiddel zou kunnen zijn, onderzoekers ontwikkelden een educatieve versie van de software genaamd Avida-ED.

Amy Lark, een assistent-professor wetenschappelijk onderwijs aan de Michigan Technological University, zegt dat Avida-ED een gebruiksvriendelijker programma is dan Avida, een onderzoeksplatform voor het uitvoeren en analyseren van experimenten met zelfreplicerende en evoluerende computerprogramma's. Met Avida-ED kunnen studenten observeren en experimenteren zonder enige gespecialiseerde informaticakennis. Lark en collega's van de Michigan State University (MSU) publiceerden onlangs de resultaten van een landelijke, meerdere casestudy in De Amerikaanse biologieleraar waarin wordt beschreven hoe het Avida-ED-curriculum werd gebruikt in klaslokalen op de middelbare school en op de universiteit.

Lark's co-auteurs zijn onder meer Robert Pennock, ontwikkelaar van Avida-ED en hoogleraar filosofie aan MSU; Gail Richmond, een professor in de lerarenopleiding aan de MSU; Louise Mead, onderwijsdirecteur van MSU's BEACON Center for the Study of Evolution in Action; en Jim Smit, een professor in de biologie aan de MSU. Lark was ook co-auteur van een stuk uit de praktijk met Wendy Johnson, een biologieleraar in Grand Rapids, Michigan, dat beschreef hoe Johnson Avida-ED implementeerde in haar AP Biology-les; het stuk van de beoefenaar werd gepubliceerd als aanvulling op de meervoudige casestudy in hetzelfde nummer van American Biology Teacher.

Begin met de basis

De basis van evolutie onderwijzen is moeilijk. Om de effectiviteit van Avida-ED te beoordelen, en hoe dit van invloed kan zijn op het begrijpen en zelfs accepteren van evolutie, de onderzoekers selecteerden 11 instructeurs die les gaven aan acht verschillende Amerikaanse instellingen om het Avida-ED-programma in hun klaslokalen te implementeren.

Studenten begonnen met een gemeenschappelijke beoordeling om hun begrip van de wetenschappelijke principes van evolutie te peilen. Docenten zouden dan een tutorial over Avida-ED geven, zodat studenten zouden begrijpen hoe ze de software moesten gebruiken en wat ze op hun computerschermen zagen.

De lesplannen liepen sterk uiteen, maar elke instructeur zou de concepten variatie en willekeur behandelen. Om die concepten toe te passen, studenten konden, bijvoorbeeld, voorspellen hoe een organisme eruit zou zien na replicatie, op basis van de mutatiesnelheid. Na te hebben geobserveerd wat er op individueel niveau gebeurde, ze zouden kunnen overwegen wat er op populatieniveau gebeurt. Daarna, ze zouden een eigen experiment kunnen ontwerpen.

Grijp de wetenschap

Bij het gebruik van Avida-ED, studenten kregen gestructureerde lessen die gericht waren op misvattingen, bijvoorbeeld dat evolutie volledig willekeurig is. Het proces toont de verschillen tussen willekeurige mutatie en natuurlijke selectie. Terwijl studenten experimenten opzetten, ze konden waarnemen dat mutaties willekeurig zijn, maar selectie is dat niet.

Toen het leerplan eenmaal was afgelopen, studenten namen dezelfde gemeenschappelijke beoordeling als aan het begin van de cursus. Lark en haar collega's zouden dan veranderingen in scores vergelijken. In de meeste gevallen, waar de inhoudsscores stegen, zo ook de acceptatie van evolutie.

"Mijn interesse gaat uit naar het effectief onderwijzen van de wetenschap, "Lik zegt, uitleggen dat iets begrijpen of leren en het accepteren ervan niet hetzelfde is. "Het is mogelijk om evolutie niet te accepteren, maar begrijp het proces en hoe het werkt. Er zijn ook mensen die evolutie accepteren, maar heb geen idee hoe het werkt. Avida-ED is een effectief hulpmiddel, ongeacht het perspectief van waaruit u het benadert.

"Het doel is niet om de gedachten van mensen te veranderen, " zegt Lark. "Het doel is om ze te helpen de wetenschap te begrijpen."

Lark werkt samen met collega's van Michigan Tech om mogelijk een programma te ontwikkelen dat vergelijkbaar is met Avida-ED en dat kan worden gebruikt voor het onderwijzen van klimaatwetenschap.