Evolution und Nachhaltigkeit am Computer
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Die Themen Evolution und Nachhaltigkeit sind mit mehreren Lernschwierigkeiten verbunden, denn sie sind das Ergebnis komplexer Wechselbeziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt, und evolutionär-ökologische Prozesse spielen sich meist über größere Raum- und Zeitdimensionen ab. Diese Prozesse sind weit entfernt von unserer Alltagserfahrung, in der wir eher kurzfristige und direkte Wechselbeziehungen erleben, und in denen wir eher Individuen wahrnehmen und nicht sich verändernde Populationen.
Computersimulationen bzw. dynamische Modelle können helfen, diese Lernschwierigkeiten zu überwinden - ähnlich wie Teleskope und Mikroskope erlauben sie es, Sachverhalte zu erkennen, die mit dem “bloßen Auge” nicht sichtbar sind. Computersimulationen können Prozesse über größere Raum- und Zeitdimensionen modellhaft darstellen, und eignen sich daher besonders für das Beobachten, Untersuchen und Verstehen von ökologischen Zusammenhängen, Populationsmustern, und evolutionären Prozessen.
Computersimulationen können je nach technischen Rahmenbedingungen und Zielstellungen auf unterschiedliche Weise im Unterricht eingesetzt werden:
- als interaktive Methode für die Vermittlung und Diskussion von biologischen Konzepten vor und mit der gesamten Klasse (erfordert einen Computer und Beamer im Klassenzimmer); mithilfe von Arbeitsblättern können verschiedene Aspekte eines Modells dargestellt und Verständnisfragen erarbeitet werden
- angeleitete oder selbständige Durchführung von Experimenten und Projekten durch SchülerInnen (erfordert Zugang zu mindestens einem Computer pro Gruppe/SchülerIn)
- Programmierung von Modellen (Informatikunterricht)
Wir entwickeln Modelle mithilfe der kostenfreien Modellierungssoftware NetLogo.
Unsere aufeinander aufbauenden NetLogo-Modelle setzen den Schwerpunkt vorrangig auf Themen der Evolutionsbiologie, Verhaltensökologie und -ökonomie, Kooperation und nachhaltiger Ressourcennutzung in sozial-ökologischen Systemen.
NetLogo wurde vom Bildungswissenschaftler Uri Wilensky am Center For Connected Learning and Computer-Based Modelling, Northwestern University, USA, in den 1990ern entwickelt.
Aufgrund der vielfältigen Einsetzbarkeit, der benutzerfreundlichen Umgebung, der ansprechenden Visualisierungen und der Verfügbarkeit von vielzähligen Modellen wird NetLogo insbesondere in den USA in der naturwissenschaftlichen Bildung eingesetzt. Auch in der natur- und sozialwissenschaftlichen Forschung wird NetLogo verwendet, um Prozesse und Zusammenhänge in sozial-ökologischen Systemen besser zu verstehen.
Hier kann man die kostenlose NetLogo Software herunterladen: https://ccl.northwestern.edu/netlogo/
(NetLogo-Modelle gibt es allerdings auch im html-Format, welches im Browser läuft und keine Software benötigt)