Cyfrowy obraz szkoły

CYFROWY „OBRAZ” SZKOŁY
Jacek Francikowski, Marek Kaczmarzyk
wszystkie opisywane przez nas w artykule programy można ściągać darmowo i używać przez
nieograniczony czas…
Komputer, komputer…
Odkąd komputer zmieścić można na blacie biurka a jego obecność w domu staje się czymś
oczywistym przestały nas zadziwiać możliwości tej maszyny. Możemy błyskawicznie sięgać
po informacje na dowolny temat, prowadzić rozmowę z kimś odległym o tysiące mil,
zobaczyć miejsca, których prawdopodobnie nigdy nie odwiedzimy i to nie w chwili
utrwalonej przez fotografie, ale takimi jakimi są dokładnie wtedy kiedy mamy na to ochotę.
Umożliwia nam to komputer podłączony do Internetu. W sieci powstał drugi alternatywny i
konkurencyjny z realnym świat. Świat bez którego wielu nie może już właściwie
funkcjonować.
Zwiodły nas spektakularne początki procesu. Wszyscy pamiętają wrażenie jakie robiły
multimedialne encyklopedie i słowniki, które tak królowały w latach 90. Kolorowe, ruchome
obrazy. Schematy i animacje rozwiązujące problemy nauczycieli-użytkowników plansz
rozwieszanych na statywach. Programy multimedialne pozwalały (szczególnie wtedy kiedy
komputer połączono z ekranem telewizora albo projektorem) na używanie wielu wspaniałych
obrazów na jednej lekcji. Obraz jest wart 1000 słów!
Dzisiaj najczęstszym sposobem używania komputera na lekcji jest wyświetlanie
przygotowanej prezentacji lub używanie multimedialnego programu edukacyjnego.
Wprowadziliśmy do szkoły nowinkę techniczną ale nie zmieniliśmy zasadniczo charakteru
procesu dydaktycznego.
Największą ambicją nowoczesnej dydaktyki jest tworzenie środowiska, w którym uczeń
nabywa i weryfikuje własne kompetencje dzięki działaniom zaprojektowanym przez
nauczycieli. Problem w tym, że wciąż brak nam czasu. Uczniowski eksperyment, obserwacja
czy analiza przypadku pojawiają się w szkole sporadycznie ponieważ takie działania trwają
długo, wymagają przygotowań i nakładów (często niemałych) finansowych.
W wirtualnym świecie pojawia się coraz szerszy zintegrowany front ciekawych programów
często mocno sprzęgniętych z innymi zasobami Internetu. Oferują one niespodziewane
możliwości: modelowanie procesów od poziomu atomów do społeczeństw i to tak, że
możemy, zmieniając pewne parametry, obserwować reakcje modelu; wizualizacje
różnorodnych struktur chemicznych, biologicznych, technicznych, ekonomicznych czy
politycznych;
symulacje
procesów
technologicznych
czy
całych,
profesjonalnych
laboratoriów; szybką analizę olbrzymich ilości danych. Ich możliwości wykraczają daleko
poza to co oferują nam encyklopedie czy animacje. Programy te są czasami mutacją
profesjonalnych, naukowych narzędzi, takich samych jakich używają naukowcy w swojej
codziennej pracy.
Poza kompetencjami jakie kreuje praca z programami edukacyjnymi nie do przecenienia jest
także możliwość tworzenia kontekstu w znacznym stopniu sprzyjającego wzrostowi
motywacji a więc poprawie efektywności nauczania. Samodzielna praca i poczucie kontroli
obserwowanego zjawiska ostatecznie owocuje wzrostem zaangażowania.
Dla szczególnie zdolnych, programy tego typu mogą być propozycją autentycznej,
samodzielnej
działalności
badawczej
ograniczonej
jedynie
czasem
i
wyobraźnią.
Działalnością w pewnym stopniu nowatorską i autentycznie naukową, choć to już w
odniesieniu do jednostek.
Tym artykułem chcemy otworzyć nowy dział w naszym biuletynie - dział poświęcony
konkretnym przykładom zaawansowanych programów edukacyjnych jakie można
uzyskać w sieci. Będziemy podawać strony na których warto szukać ale będziemy także
prezentować konkretne programy (a czasem tylko ich moduły), które naszym zdaniem
mogą Państwa zainteresować.
Oto na początek kilka adresów:
CaseIt!
http://caseit.uwrf.edu//caseit.html
http://www.biosim.com/
Symulator
fizjologiczny
Yenka
http://www.yenka.com/
NetLogo
http://ccl.northwestern.edu/netlogo/
program pozwalający symulować
laboratorium biologii molekularnej,
metody:
PCR,
elektroforeza,
ELISA, Southern i Western blot
program
umożliwia
złożoną
symulacje i
analizę ludzkiej
fizjologii od pojedynczych komórek
do układów narządów, możliwa jest
także
analiza
przypadków
patologicznych
rozbudowana platforma edukacyjna
obejmująca nauki ścisłe: fizykę,
chemię,
matematykę,
oraz
statystykę, informatykę i technikę.
jest programem pozwalającym
wykorzystywanie wielu ciekawych,
graficznie animowanych modeli,
pozwala także na ich samodzielne
tworzenie
ImageJ
Sequence
viewer CLC
Geneious
Discovery
Studio
Visualizer
Molegro
Molecular
Viewer
SoundRuler
http://rsbweb.nih.gov/ij/
rozbudowany program do analizy
obrazu
http://www.clcbio.com/index.php?id=28 program
umożliwiający
obrazowanie oraz podstawową
analizę bioinformatyczną sekwencji
aminokwasowych
i
nukleotydowych
http://www.geneious.com/
program umożliwiający
obrazowanie oraz podstawową
analize bioinformatyczną sekwencji
aminokwasowych i
nukleotydowych
http://accelrys.com/products/discoverystudio/visualization/discovery-studiovisualizer.html
http://www.molegro.com/mmvproduct.php
aplikacja
pozwalająca
wizualizacje makromolekuł
na
aplikacja
pozwalająca
wizualizację makromolekuł
na
http://soundruler.sourceforge.net/main/
program
daje
możliwość
zaawansowanej analizy dźwięku
NetLogo model AIDS
autor: Wilensky, U. (1997)
Model ten pokazuje rozprzestrzenianie się wirusa HIV w pewnej ludzkiej populacji. Obrazuje
on wpływ określonych zachowań seksualnych na skuteczność szerzenia się wirusa. Wiadomo
obecnie, że rozprzestrzenianie się wirusa poprzez kontakty seksualne jest tylko jedną z
możliwych dróg. Jednak ten model testuje łączny efekt wpływu czterech aspektów ludzkich
zachowań seksualnych.
Parametry, które możemy regulować:

Ilość ludzi w populacji

Częstość kontaktów seksualnych

Czas trwania związku

Używanie środków antykoncepcyjnych

Częstość stosowania testów na obecność wirusa
Mamy do dyspozycji 3 okna, pierwsze wskazujące procentową ilość osób zakażonych
wirusem, drugie okno z wykresem obrazującym zmiany ilości osób zdrowych, zakażonych i
chorych w czasie. W trzecim dużym oknie mamy animowaną relacje z sytuacji w populacji,
gdzie członkowie populacji przemieszczają się szukając partnera, tworzą pary i zmieniają
kolor zależnie od ich stanu (zielony zdrowy, niebieski zakażony, czerwony chory).
Szczegółowe informacje znajdziemy w opisie załączonym do modelu.
Efekty użytkowania tego modelu mogą być zaskakujące. Na przykład wtedy kiedy zadamy
pytanie co wydajniej zmniejsza odsetek osób chorych – edukacja czy używanie mechanicznej
antykoncepcji?
Problematyka w której możemy wykorzystać taki model tylko pozornie ogranicza się do
zagadnień biologii, epidemiologii czy higieny. Wyobraźmy sobie pytania stawiane w
kontekście etycznym, światopoglądowym czy społeczno-politycznym. Nie trudno także
wskazać zakresy kompetencji (zwłaszcza tych ponadprzedmiotowych) jakie wspiera
samodzielna praca ucznia z takim modelem.
QCP
Prezentowany program jest matematycznym modelem ludzkiej fizjologii integrującym
różnorodne procesy na wielu poziomach organizacji (środowiskowym, organizmu, układu
narządów, narządu, komórki i molekularnym). Co prawda nie jest on powalający graficznie,
ale ilość ikonek i kryjących się za nimi zmiennych jest olbrzymia. Jak podają twórcy mamy
do dyspozycji ok. 3900 zmiennych. Do tych podstawowych należą: ciśnienie krwi, tętno,
oddech, biochemia i morfologia krwi, pH, osmotyczność itd itd... QCP mierzy powyższe
parametry u pewnego pacjenta. Program oferuje kilka naprawdę ciekawych możliwości. Po
pierwsze możemy regulować czas w jakim chcemy obserwować interesujące nas procesy
fizjologiczne i parametry, od sekund do miesięcy. Po drugie, ma pewne dodatki, które
pozwalają symulować takie sytuacje jak np.: trening, anestezję, podanie leku, zmianę
wysokości npm. czy dietę. Wyniki uzyskujemy w postaci wykresów, przesuwających się
słupków lub tabelek z parametrami. Zawiera on także sporo plików pacjentów, których
możemy diagnozować i leczyć. Nowy użytkownik może czuć się na początku zagubiony
dlatego polecam znajdujący się na stronie tutorial (przedstawiony poniżej) i manual. Kiedy
załapie się już o co chodzi program staje się banalnie prosty w obsłudze. Znajdziemy także
zeszyt z gotowymi ćwiczeniami w fomacie pdf. Program oferuję niezwykłe możliwości
dydaktyczne pod kątem fizjologii, patofizjologii czy farmakologii. Pozwala on zaprezentować
wiele ciekawych zjawisk w dynamicznej formie co może pomóc w ich zrozumieniu.
Przykładowe ćwiczenie by zapoznać się z działaniem programu „Wysiłek fizyczny”:
Symulacja podzielona jest na 2 etapy: 5 minut pomiaru kontrolnego, 5min ćwiczeń.
Na początek wybieramy Restart by upewnić się, że wszystkie ustawienie przyjmą swoje
ustawienia wyjściowe.
Następnie klikamy Go i wybieramy 5 minutes. Możemy przyjrzeć się wybranym parametrom
jednak nie powinniśmy znaleźć żadnych ciekawych zjawisk w czasie pomiaru kontrolnego.
Teraz zaczynamy 5 minut ćwiczeń. Wybieramy ikonę z piłką, która przeniesie nas do ekranu
Exercise. Wybieramy rower (Bike) jako typ ćwiczenia. W oknie Exercise Bike przesuwamy
suwak Power (watts) tak by pojawiła się wartośc 150, a poziom wysiłku został ustalony na
poziomie średnim Level=Moderate. Ponownie wybieramy Go i 5 minutes. Nasz pacjent
będzie jechał na rowerze przez 5 minut, a w tym czasie będzie prowadzony pomiar jego
parametrów fizjologicznych.
Gdy ćwiczenie zostanie wykonane, możemy przyjrzeć się co działo się z naszym pacjentem.
Szare kwadraciki z literka „i” po kliknięciu pokazują nam normalne wartości parametrów w
stanie spoczynku. Najciekawsze parametry możemy znaleźć w oknie Monitor: Ciśnienie krwi
(Blood preasure), temperatura (Temperature), ilość oddechów (Respiratory rate), tętno (Heart
rate). Klikając na ikonki O2 i CO2 zobaczymy ja zmieniały się wartości tych związków we
krwi czy tkankach. Można także zobaczyć co działo się z pH czy kwasem mlekowym
(Lactate). Można też sprawdzić zmiany poziomu insuliny (Insulin), glukagonu (Glukagon)
oraz glukozy (Glucose) we krwi. Na podstawie uzyskanych wyników możemy wnioskować
przyczynach i efektach interesujących nas zjawisk.
Teraz znów klikamy ikonę z piłką, pojawia się ekran Exercise. Zmieniamy rower na
odpoczynek (Resting). Ponownie wybieramy Go i 5 minutes. Pozwolimy pacjentowi
odpocząć; teraz znów możemy sprawdzić odpowiednie parametry i zobaczyć czy powróciły
one do stanu wyjściowego. By ułatwić sobie prace możemy po każdym etapie zapisywać
interesujące nas parametry, ale jeśli chcemy dokładne wartości z konkretnego punktu w czasie
(np. 12 minuty czyli w środku interwału) wystaczy kliknąć na wykres, tabelę prawym
przyciskiem myszy, następnie History i View. W ten sposób uzyskamy wgląd w szczegółowe
dane.