ЭВОЛЮЦИОННАЯ ЛАБОРАТОРИЯ (ЭвоЛаб)

VII-XI классы, предмет «Биология», базовый и профильный уровни

 

Традиционное изучение эволюционной тематики всегда было чисто теоретическим (книжным), потому что природные эволюционные процессы имеют слишком большие масштабы во времени и пространстве для непосредственного восприятия человеческими органами чувств. Теперь компьютерные технологии позволяют моделировать и показывать эти процессы в реальном времени. Эволюционная Лаборатория была задумана как раз для того, чтобы сделать эти явления зримыми и, вдобавок, дать в них вмешиваться. Эволюционную Лабораторию можно использовать по темам: «Разнообразие и эволюция живой природы», «Признаки живых организмов», «Человек и его здоровье», «Биология как наука – методы научного познания», «Организм», «Вид», «Экосистемы».

ЭвоЛаб полностью соответствует требованиям федерального компонента государственного стандарта общего образования, предъявляемым как к базовому, так и к профильному уровню подготовки выпускника. Благодаря большим возможностям организации индивидуальных траекторий обучения, ЭвоЛаб, с одной стороны, позволит поднять до базового уровня отстающих учащихся, а с другой – обеспечит подготовку желающих к поступлению в ВУЗы биологического профиля.

 

Эволюционная Лаборатория включает два главных инструмента и набор уроков для их внедрения:

Анимированный атлас – это интерактивное макроэволюционное древо позвоночных животных со средствами выбора эволюционного маршрута и вызова соответствующих анимаций с индикатором геологического времени и текстовым сопровождением.

Виртуальный практикум – это цифровая модель микроэволюции и видообразования с интегрированными средствами управления, слежения, сохранения и оценки результатов. Допускает одновременное участие на одном компьютере до 4-х пользователей.

Готовые сценарии уроков включают в себя специально подобранные маршруты по Анимированному атласу и лабораторные работы в Виртуальном практикуме, которые можно сразу пустить в ход. В этих сценариях подробно описано, какими способами учитель сможет передать инициативу ученикам, а также организовать работу малыми группами, проектную деятельность и соревнования. В тексте сценариев уроков термины выделены цветом и снабжены всплывающими подсказками из словаря.

Словарь терминов и названий животных включает более 250 словарных статей и может быть использован сам по себе.

Анимированный атлас и Виртуальный практикум могут использоваться в рамках готовых уроков, независимо от них и порознь друг от друга. Благодаря такой гибкости, инструментарий ЭвоЛаб применим при очной, заочной, дистанционной и самостоятельной формах обучения, а также предоставляет широкие возможности для формирования нового учебного плана, индивидуальных и групповых траекторий обучения, для стимуляции проектной деятельности учащихся, для передачи инициативы от учителя ученикам и для подготовки их в ВУЗы.

ФОРМЫ ПОСТРОЕНИЯ ЗАНЯТИЙ на основе ЭвоЛаб могут быть самыми разными (в готовых сценариях уроков применяются все нижеперечисленные варианты):

·        фронтальные лекции учителя с демонстрацией заготовок (из комплекта или сделанных самим учителем);

·        семинарские и практические занятия под руководством учителя;

·        самостоятельная исследовательская и творческая проектная деятельность учащихся в классе и на дому;

·        соревнования, турниры, олимпиады.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ (подчеркнутые пункты относятся как к полному комплекту ЭвоЛаб, так и к прилагающимся демо-примерам):

·        Монитор с видеоадаптером SVGA, обеспечивающие разрешение 1024 на 768 точек или выше и качество цветопередачи 16-бит или выше.

·        Операционная система Windows 2000 или XP с поддержкой русского языка. Работоспособность в Windows 98, ME или Vista не гарантируется.

·        Браузер Internet Explorer версии 6.0 и выше.

·        Macromedia Flash Player версии 8.0 и выше.

·        Желательно иметь в классе мультимедийный проектор.

 

КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПЕДАГОГИЧЕСКОМУ СОСТАВУ В ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ:

·        В предметной области ЭвоЛаб предъявляет к педагогическому составу в целом самые обычные требования. Небольшое количество дополнительных сведений (в частности – о цветном зрении человека и животных и о генетике гаплоидных организмов) можно почерпнуть в материалах для уроков из полного комплекта ЭвоЛаб.

КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПЕДАГОГИЧЕСКОМУ СОСТАВУ В ОБЛАСТИ ВЛАДЕНИЯ ИКТ:

·        Анимированный атлас ЭвоЛаб требует лишь общих навыков работы с графическим пользовательским интерфейсом в операционной среде Windows и браузере Internet Explorer.

·        Виртуальный практикум ЭвоЛаб требует несколько больше: освоения его специфического интерфейса, а также понимания системы цветопередачи на мониторе компьютера. Эти сведения можно почерпнуть из встроенной справки Виртуального практикума (содержится в демо-версии, как и в полном комплекте) и в материалах для уроков из полного комплекта ЭвоЛаб. Сверх этого для творческого использования Виртуального практикума учителю будут полезны навыки работы с каким-либо электронным редактором растровых графических файлов (будь то простейший Paint или профессиональный Adobe Photoshop).

 

 

ДЕМО-ПРИМЕРЫ

 

Анимированный атлас основан на современных научных сведениях о родственных связях между позвоночными животными. Он представляет собой реальное эволюционное древо, в котором можно наметить любой желаемый маршрут и проиграть его как фильм, показывающий изменения внешности животных на фоне их естественной среды обитания и с бегущей шкалой прошедшего времени. Анимированный атлас позволяет ставить пред учениками новые задачи – прокомментировать и объяснить ту или иную эволюционную цепочку, найти по словесному описанию соответствующую ветвь на древе, назвать неподписанный узел древа (например, общего предка китов и бегемотов), изобразить промежуточную стадию эволюции, которая на древе не показана и науке не известна, разложить заданный учителем набор картинок из комплекта ЭвоЛаб в правильном эволюционном порядке и т.п.

 

Следующая иллюстрация представляет собой слайд-шоу, которое демонстрирует изучение эволюционных корней человека при помощи Анимированного атласа ЭвоЛаб.

Слайд-шоу играется автоматически и повторяется без конца.

Как этот же самый маршрут в Анимированном атласе выглядит на самом деле, можно посмотреть в прилагающемся полноценном демо-примере. В нем для простоты флажки уже расставлены. Для просмотра демо-примера выполните следующие действия:

1)      В папке демо-примеры_ЭвоЛаб запустите двойным щелчком файл 1_Приматы-Человек_разумный – и откроется окно Анимированного атласа с намеченным эволюционным маршрутом;

2)      щелчок по древу в том окне – и оно активизируется;

3)      щелчок по кнопке «Проиграть маршрут» на панели инструментов атласа (это шаг № 5 в показанном выше слайд-шоу) – и поверх древа откроется окошко эволюционного проигрывателя;

4)      щелчок по кнопке запуска в окошке проигрывателя (это шаг № 6 в показанном выше слайд-шоу) – и макроэволюция началась!

В полном комплекте ЭвоЛаб можно аналогичным образом посмотреть все ветви эволюционного древа Анимированного атласа, но в демо-примере перестановка флажков не даст анимаций – можно будет только прочесть текстовое сопровождение к намеченному маршруту.

В демо-примере доступна полная справка по Анимированному атласу.

 

Виртуальный практикум принадлежит к так называемым моделям «Искусственной жизни» – передовой отрасли применения компьютеров в биологии. В основу модели положена наглядность и быстрота отображения эволюционных процессов. Разветвление видового древа происходит прямо на глазах – как, наверно, его представлял Дарвин. Можно проводить не только лабораторные эксперименты, но и игры – соревнуясь в умении управлять жизненно важными параметрами поселений виртуальных организмов. При всей своей «научности» Виртуальный практикум является настоящей компьютерной игрой. Отсутствие фиксированного набора сценариев и действительно безграничные возможности в выборе игрового поля в сочетании с небольшим набором эффективных регуляторов могут вызвать интерес даже у легкомысленных подростков.

 

Следующая иллюстрация представляет собой слайд-шоу, которое демонстрирует имитацию эволюции промышленного меланизма у березовой пяденицы в Англии при помощи Виртуального практикума ЭвоЛаб.

Слайд-шоу играется автоматически и повторяется без конца.

Как этот же самый эксперимент в Виртуальном практикуме выглядит на самом деле, можно посмотреть в прилагающемся полноценном демо-примере. В нем для простоты виртуальные организмы уже поселены, а их биологические параметры уже должным образом настроены. Для просмотра демо-примера выполните следующие действия:

1)      В папке демо-примеры_ЭвоЛаб запустите двойным щелчком файл 2_Березовая_пяденица – и откроется окно Виртуального практикума с готовой диспозицией;

2)      щелчок по кнопке запуска на панели инструментов практикума (это шаг № 8 в показанном выше слайд-шоу) – и микроэволюция началась!

В демо-примере доступна полная справка по Виртуальному практикуму.

 

Следующая иллюстрация представляет собой слайд-шоу, которое демонстрирует проведение контрольной экспериментальной задачи по теме «Симбиоз» при помощи Виртуального практикума ЭвоЛаб. Данная контрольная работа служит одновременно двум целям – проверке понимания сути симбиотических отношений между организмами и проверке навыков редактирования виртуального эволюционного древа.

Слайд-шоу играется автоматически и повторяется без конца.

Как этот же самый эксперимент в Виртуальном практикуме выглядит на самом деле, можно посмотреть в прилагающемся полноценном демо-примере. В нем для простоты виртуальные организмы уже поселены, а их биологические параметры уже должным образом настроены. Для просмотра демо-примера выполните следующие действия:

1)      В папке демо-примеры_ЭвоЛаб запустите двойным щелчком файл 3_Симбиоз_с_мутациями – и откроется окно Виртуального практикума с готовой диспозицией;

2)      щелчок по кнопке запуска на панели инструментов практикума (это шаг № 3 в показанном выше слайд-шоу) – и микроэволюция началась!

 

 

РЕКОМЕНДАЦИИ УЧИТЕЛЯМ

·        Начать с использования готовых сценариев, но потом смело варьировать маршруты в Анимированном атласе и задачи в Виртуальном практикуме в соответствии с профилем и учебной стратегией школы, а также со своими личными предпочтениями и опытом.

·        Заранее распространять копии ЭвоЛаб среди учеников – чтобы они могли увлечься «эволюционной игрой» и освоить ее принципы еще до официального начала прохождения эволюционной темы.

·        Пробовать пройти некоторые темы не на уроках, а в виде внеклассных соревнований.

·        Передавать ученикам инициативу и воспринимать как должное, когда они станут обгонять своего учителя в практическом освоении эволюции.

·        Если на то имеется техническая возможность – проводить в Виртуальном практикуме многодневные эксперименты, длящиеся миллионы виртуальных лет – как это было в реальной эволюции на Земле.

·        Сохранять в таких длительных экспериментах промежуточные стадии, чтобы можно было развивать эволюцию в разных направлениях с того или иного места для ответа на вопрос: «А что было бы, если…?»

РЕКОМЕНДАЦИИ УЧАЩИМСЯ

·        Не ограничиваться заданиями учителя.

·        Не останавливаться на освоении заготовок из комплекта ЭвоЛаб, а скорее переходить к изобретению своих собственных (пускай сперва и наивных) сценариев путешествий в Анимированном атласе и задач в Виртуальном практикуме.

·        Побольше играть в Виртуальный практикум просто так. Этим путем можно стать настоящим экспертом по микроэволюции.

·        Почаще загружать в Виртуальный практикум свои собственные картинки и не забывать сохранять выигрышные комбинации биологических параметров для использования в новых поединках.

РЕКОМЕНДАЦИИ РОДИТЕЛЯМ

·        Устраивать домашний показ познавательных «мультфильмов» об эволюции при помощи Анимированного атласа, где зрителям сценарий заранее никогда не известен.

·        Устраивать в Виртуальном практикуме семейные турниры, в которых свободно могут участвовать даже младшие члены семьи дошкольного возраста, поскольку вся модель изначально ориентирована на интуитивное восприятие наблюдаемых процессов.

 

Сайт Эволюционной Лаборатории: http://macroevolution.narod.ru/evollab.htm