Principles of Life Second Edition PDF Download

Buchvorwort

Seit der Veröffentlichung der ersten Ausgabe von Principles of Life sorgen der Anstieg der biologischen Bildungsforschung und die Verfügbarkeit von Ressourcen für Lehrer weiterhin für Aufregung in der Lehrgemeinschaft. Gerade als die erste Ausgabe erschien, veröffentlichte die American Association for the Advancement of Science (unterstützt von der National Science Foundation) Vision and Change in Undergraduate Biology Education: Ein Aufruf zum Handeln. Dieser Bericht befürwortete die Vermittlung von Kernkonzepten und Kernkompetenzen und förderte die aktive Beteiligung der Studierenden an Problemlösungsaktivitäten. Als die erste Ausgabe von Principles of Life veröffentlicht wurde, bot sie einen radikal neuen Ansatz für den Unterricht in Einführungsbiologie, der mit den Zielen des Vision and Change-Berichts übereinstimmt (siehe unten). Principles of Life betont die Beherrschung wichtiger Konzepte in der Biologie durch aktives Lernen, Problemlösung in realistischen Szenarien und Verständnis statt Auswendiglernen. Jetzt beginnen andere Lehrbuchautoren, unserem Beispiel zu folgen. Wir sind stolz darauf, dass Principles of Life dazu beigetragen hat, diese Veränderung in der Art und Weise, wie Biologiekurse unterrichtet werden, einzuleiten, und wir beabsichtigen, unser Buch als führendes Vehikel für diesen neuen Ansatz für den Biologieunterricht weiterzuentwickeln. Wir stehen an einem wichtigen Scheideweg im Biologieunterricht, und viele der jüngsten Bemühungen haben sich zusammengeschlossen, um die Möglichkeit zu schaffen, die Art und Weise, wie Ausbilder einführende Biologie unterrichten, nachhaltig zu verändern. Die Gültigkeit unseres Ansatzes in Principles of Life wird durch zahlreiche Berichte und Studien belegt, die seit der Jahrtausendwende von Bildungsagenturen und nationalen Studiengruppen veröffentlicht wurden. Insbesondere zwei wichtige Berichte haben diese Veränderung gefördert: der oben erwähnte Vision and Change Report und BIO2010: Transforming Undergraduate Education for Future Research Biologists, gesponsert von den National Institutes of Health und dem Howard Hughes Medical Institute. In diesen Berichten wurde empfohlen, sich auf Kernkonzepte und -kompetenzen zu konzentrieren, die Schüler eher durch aktives Lernen als durch Auswendiglernen zu unterrichten und die Integration statistischer und rechnerischer Ansätze zu verbessern. Ungefähr zur gleichen Zeit entwarf das College Board den Advanced Placement Biology-Kurs mit den gleichen Zielen neu. In Principles of Life haben wir unsere Erfahrung als Autoren und Pädagogen genutzt, um diese Empfehlungen in einen neuen Ansatz für den Unterricht in Einführungsbiologie umzusetzen. Der Vision and Change Report (2011) identifizierte fünf „Kernkonzepte für biologische Kompetenz“, die in den Lehrplan integriert werden sollten. Diese Kernkonzepte konzentrieren sich auf die Themen: * Evolution • die Beziehung zwischen Struktur und Funktion
* Informationsfluss, -austausch und -speicherung • Wege und Umwandlungen von Energie und Materie • biologische Systeme In der zweiten Ausgabe von Principles of Life haben wir daran gearbeitet, dass diese fünf Kernkonzepte im gesamten Text, bei Problemen, Medienlinks und anderen Aktivitäten betont und verstärkt werden. Um den Schülern zu helfen, Brücken zwischen verschiedenen Teilen des Kurses und Wissensbereichen zu bauen, haben wir im gesamten Buch Links bereitgestellt. Über diese Links können die Studierenden beispielsweise erkennen, dass Informationen, die sie über Molekular- oder Zellbiologie lernen, mit Themen aus Evolution, Diversität, Physiologie und Ökologie verbunden sind. Der Vision and Change Report forderte nicht nur einen Fokus auf Kernkonzepte, sondern argumentierte auch, dass die Studenten bestimmte Kernkompetenzen entwickeln müssen, um erfolgreiche Wissenschaftler zu werden. Studenten sollten in der Lage sein: * wenden Sie den Prozess der Wissenschaft an • Verwenden Sie quantitatives Denken • Verwenden Sie Modellierung und Simulation • Nutzen Sie die Interdisziplinarität der Wissenschaft • Kommunizieren und arbeiten Sie mit anderen Disziplinen zusammen • Verstehen Sie die Beziehung zwischen Wissenschaft und Gesellschaft Die Schüler werden ermutigt, diese Kernkompetenzen in der zweiten Ausgabe von Principles of Life zu üben. Jedes Kapitel enthält Übungen zum Anwenden des Konzepts, die den Schülern die Möglichkeit geben, das Arbeiten mit Daten zu üben. Diese Probleme hängen mit unserem Sinn für Daten zusammen: Eine Statistik-Grundierung (Anhang B), die den Schülern hilft zu verstehen, warum und wie Biologen Schlussfolgerungen aus biologischen Daten ziehen, und ihnen so hilft, quantitative Argumentationsfähigkeiten zu entwickeln. Wir haben auch weitere animierte Online-Tutorials und -Aktivitäten hinzugefügt, die den Schülern die Möglichkeit bieten, Modellierungs- und Simulationsmodule zu verwenden, um ihr Verständnis von Konzepten weiter zu vertiefen. Durch die Teilnahme an diesen Aktivitäten lernen die Studierenden auch die Bedeutung biologischer Konzepte und Analysen für die Bewältigung gesellschaftlicher Probleme und Herausforderungen kennen. Die Prinzipien des Lebens Geschichte Vor unserer Einführung der ersten Ausgabe von Principles of Life, einführende Biologie Lehrbücher für Wissenschaft Majors präsentiert enzyklopädische Zusammenfassungen des biologischen Wissens. Wir glauben, dass Studenten, die ihre Zeit damit verbringen, sich fleißig unzählige Details und umfangreiche Terminologie zu merken, tatsächlich einige der Konzepte behalten, die die Grundlage für das weitere Studium in Fortgeschrittenenkursen bilden. In Principles of Life verfolgen wir den gegenteiligen Ansatz: Wir fördern das Verständnis über das Auswendiglernen. Details sind wichtig, aber kein modernes Biologie-Lehrbuch kann anfangen, alle Informationen abzudecken, die Biologen bisher gelernt haben, und Studenten haben heute viele andere Möglichkeiten, auf die Details zuzugreifen, wenn sie sie benötigen. Um uns bei der Entwicklung dieser neuen Art von Biologie-Lehrbüchern zu helfen, haben unsere Verleger Sinauer Associates und W. H. Freeman 2009 einen Beirat von 20 führenden Biologiepädagogen und Ausbildern für Einführungsbiologie aus ganz Nordamerika zusammengebracht. Während eines intensiven Treffens der Autoren und des Kuratoriums führten dynamische Diskussionen zur Verfestigung der Kernkonzepte, die unserer Meinung nach für den Unterricht in Einführungsbiologie unerlässlich sind. Das Buch nahm Gestalt an, und die Mitglieder des Beirats überprüften dann die entstehenden Kapitel und gaben in jeder Phase der Entwicklung des Buches erhebliches Feedback. Das Ergebnis war ein Buch, das die logische Struktur wissenschaftlicher Untersuchungen aufzeigte, einschließlich Labor-, Feld- und Computermodellierungsansätzen. Principles of Life half den Schülern, die gelernten Konzepte anzuwenden, indem es ihnen die Möglichkeit gab, Originaldaten in jedem Kapitel zu analysieren. Auf diese und viele andere Arten haben Principles of Life forschungsbasierte Ansätze integriert, die aktives Lernen fördern. Die erste Ausgabe von Principles of Life wurde weithin angenommen und gut aufgenommen. Anwender und Gutachter lobten den Ansatz und ermutigten uns, die Bemühungen um noch mehr Problemlösungsmöglichkeiten für Studenten und weitere Beispiele für die Experimente, die die Grundlage unseres Verständnisses bildeten, auszuweiten. Für die zweite Auflage wurden alle Kapitel von Experten in den jeweiligen Teildisziplinen einer umfassenden Überprüfung unterzogen und die Kapitel entsprechend überarbeitet. Wir bieten jetzt mehr Verweise auf Originaldaten und -analysen, so dass Schüler und Lehrer die Originalexperimente leichter vertiefen können. Darüber hinaus haben wir die Möglichkeiten für Studenten erweitert, das Gelernte anhand realer Daten und Beispiele anzuwenden und die Konzepte der statistischen Analyse von Daten besser zu integrieren und zu erklären. Wir haben Links zu Online-Videos (die neuen Medienclips) eingefügt, die den Schülern helfen, die Relevanz des Gelernten zu schätzen und die Aufregung der Biologie zu genießen. Wie unterscheidet sich Principles of Life? Jedes Kapitel von Principles of Life ist in eine Reihe von Konzepten unterteilt, die für die Beherrschung der Einführungsbiologie wichtig sind. Wir haben diese Konzepte im Lichte der Rückmeldungen unserer Kollegen, des Beirats und der zahlreichen Berichte zur Einführungsbiologie sorgfältig ausgewählt. Konzepte werden ausgearbeitet, aber nicht mit den ausführlichen Details, die in den meisten einleitenden Texten zu finden sind. Principles of Life konzentriert; es ist nicht enzyklopädisch sein soll. Die Studierenden lernen Konzepte am besten, wenn sie sie auf praktische Probleme anwenden. Jedes Kapitel von Principles of Life enthält Übungen, genannt Apply the Concept, die Daten für die Schüler zur Analyse präsentieren. Jede dieser Übungen stärkt ein Konzept, das für dieses Kapitel von zentraler Bedeutung ist. Studenten der Naturwissenschaften müssen grundlegende Methoden für die Datenpräsentation und -analyse verstehen, so dass viele dieser Probleme die Schüler nach der statistischen Signifikanz der Ergebnisse fragen. Um den Schülern zu helfen, Probleme bei der Präsentation und Interpretation von Daten zu verstehen, haben wir in Anhang B eine kurze Einführung in die Argumentation hinter der biologischen Statistik gegeben.

Obwohl dieser Anhang keine formellere Einführung in die Statistik ersetzen soll, glauben wir, dass statistisches Denken eine wichtige Fähigkeit ist, die in allen Einführungskursen entwickelt werden sollte. Wir haben die Probleme und Beispiele einfach gehalten, um die Konzepte der statistischen Analyse und nicht die Details eines bestimmten statistischen Tests hervorzuheben. Einige der Apply the Concept-Übungen sind so einfach, dass sie im Unterricht präsentiert, analysiert und diskutiert werden können. andere eignen sich besser für Hausaufgaben. Unsere Untersuchungszahlen lassen die Schüler sehen, wie wir wissen, was wir wissen. Diese Zahlen stellen eine Hypothese, Methode, Ergebnisse und Schlussfolgerung dar. Die meisten dieser Untersuchungszahlen enthalten jetzt einen Abschnitt mit dem Titel Analyze the Data, in dem wir eine Teilmenge von Daten aus dem veröffentlichten Experiment extrahiert haben. Die Studierenden werden gebeten, diese Daten zu analysieren und Zusammenhänge zwischen Beobachtungen, Analysen, Hypothesen und Schlussfolgerungen herzustellen. Wie bei den Konzeptproblemen werden die Studierenden gebeten, grundlegende statistische Ansätze anzuwenden, um die Ergebnisse zu verstehen und Schlussfolgerungen zu ziehen.

Wir haben auch Originalreferenzen und umfangreiche Online-Ressourcen für jede Untersuchungsfigur bereitgestellt. Die Online-Ressourcen sind in LaunchPad, Principles of Life neue Online-Plattform zur Verfügung. Diese Ressourcen umfassen erweiterte Diskussionen über die ursprüngliche Forschung, Links zu den Originalpublikationen sowie Diskussionen und Links für veröffentlichte Folgeuntersuchungen. Jedes Kapitel beginnt mit einer Anwendung eines Hauptkonzepts — einer Geschichte, die den Inhalt des Kapitels veranschaulicht und motiviert und einen sozialen, medizinischen, wissenschaftlichen oder historischen Kontext für das Material bietet. Jede dieser Vignetten endet mit einer offenen Frage, die die Schüler beim Lesen und Studieren des restlichen Kapitels berücksichtigen können. Wir kehren zu dieser Eröffnungsfrage am Ende des Kapitels zurück, um zu zeigen, wie Informationen, die im gesamten Kapitel präsentiert werden, die Frage beleuchten und helfen, eine Antwort zu geben. Wenn sie beim Lesen und Studieren über diese Fragen nachdenken, können die Schüler anfangen, wie Wissenschaftler zu denken. Am Ende jeder konzeptionellen Diskussion stellen wir Checkpoints zur Verfügung, die den Schülern helfen sollen, ihr Verständnis des Materials selbst zu bewerten. Diese Checkpoints umfassen die inkrementellen Ebenen von Blooms Taxonomie kognitiver Domänen: Faktenwissen, Verständnis, Anwendung, Analyse, Synthese und Bewertung. Ein weiteres wichtiges Element für den Erfolg der Schüler ist die Verstärkung und Anwendung von Konzepten durch animierte Online-Tutorials, Aktivitäten und Medienclips. Jedes Kapitel enthält Sofortzugriffscodes (in Form einer direkten URL und einer schnellen Antwort oder eines QR-Codes, eines Barcodes, den die Schüler mit einem Smartphone oder Tablet scannen können), mit denen die Schüler beim Lesen schnell auf diese Online-Ressourcen zugreifen können. Bei vielen Konzepten können die Schüler ihre eigenen Simulationen durchführen, ein Konzept eingehender untersuchen und Konzepte durch aktive Entdeckung verstehen. Mit den Medienclips können sie sich auch Videos ansehen, die helfen, Konzepte zu erklären oder den Schülern die Wunder der biologischen Vielfalt vorzustellen. Die Schüler müssen einige der wichtigsten Forschungswerkzeuge kennenlernen, die in der Biologie verwendet werden, einschließlich wichtiger Labor-, Computer- und Feldmethoden. Unsere Zahlen zu Forschungswerkzeugen erklären diese Werkzeuge und geben einen Kontext dafür, wie sie von Biologen verwendet werden. Unser Kunstprogramm für Prinzipien des Lebens baut weiterhin auf unserem Erfolg aus dem Leben auf: Die Wissenschaft der Biologie. Wir waren Vorreiter bei der Verwendung von Ballonunterschriften, um den Schülern zu helfen, die in Figuren dargestellten biologischen Prozesse zu verstehen und zu interpretieren, ohne wiederholt zwischen einer Figur, ihrer Legende und dem Text hin und her zu gehen. Diese Anleitungen helfen den Schülern, kritische Punkte von Zahlen mit den Konzepten zu verbinden, die im Text entwickelt werden. Medien und Ergänzungen Die zweite Ausgabe von Principles of Life enthält eine erweiterte Sammlung von Online-Ressourcen, um das im Lehrbuch behandelte Material zu unterstützen und zu verstärken. Um das gedruckte Buch enger mit den Online-Ressourcen zu verknüpfen, finden Sie Referenzen mit QR-Codes (Instant Access) und direkten Webadressen für alle neuen Medienclips, animierten Tutorials, Aktivitäten und interaktiven Zusammenfassungen im gesamten Buch. Auf diese Weise können die Schüler von jedem Gerät aus — Computer, Smartphone oder Tablet — sofort auf diese Ressourcen zugreifen, während sie das Buch lesen. Die neue LaunchPad-Online-Plattform integriert alle Schülerressourcen, Lehrerressourcen, das komplette E-Book und alle Bewertungstools in einer optimierten Oberfläche, die wichtige Inhalte in leicht zuweisbaren Lerneinheiten gruppiert. LaunchPad bietet eine Reihe von Assessment-Tools, darunter die neue adaptive LearningCurve-Quizzing-Engine und vorgefertigte summative Quizzes für jedes Kapitel. Zur Unterstützung der Kursvorbereitung, Unterrichtssitzungen, und Bewertungsprogramme, Es steht eine breite Palette von Lehrerressourcen zur Verfügung, einschließlich mehrerer Versionen aller Lehrbuchfiguren, eine Fülle von PowerPoint-Ressourcen, mehrere Banken mit Bewertungsfragen, eine große Sammlung von Videos, und in der Klasse aktive Lernübungen. Eine vollständige Liste aller Medien und Ergänzungen, die für Principles of Life verfügbar sind, finden Sie unter „Medien und Ergänzungen zu Principles of Life“ im Anschluss an dieses Vorwort. Eine vollständige Liste der im Text genannten Medienressourcen für Schüler finden Sie auf der Innenseite der Vorderseite. Besondere Beiträge Viele Menschen haben zur Erstellung der zweiten Ausgabe von Principles of Life beigetragen (siehe unten). Zwei Personen verdienen jedoch besondere Erwähnung für ihre Beiträge. Susan D. Hill hat meisterhaft Kapitel 38 über die Entwicklung von Tieren geschrieben. Nickolas Waser arbeitete intensiv mit Mary Price am Abschnitt Ökologie (Teil 7) und war ansonsten eng in Diskussionen über die Planung und Ausführung des Buches involviert. Vielen Dank Zusätzlich zu den vielen Biologen, die auf der nächsten Seite aufgeführt sind und formelle Bewertungen abgegeben haben, Jeder von uns profitierte enorm von persönlichen Kontakten mit Kollegen, die uns bei der Lösung von Problemen halfen und kritische Vorschläge für neues Material machten. Sie sind: Walter Arnold, Veterinärmedizinische Universität Wien;
Harry Greene, Cornell University; Will Petry, University of California, Irvine; David Sleboda, Brown University; Thomas Ruf, Veterinärmedizinische Universität Wien; Andrew Zanella, The Claremont Colleges; Edward McCabe, Universität von Colorado und der March of Dimes Foundation; und Frank Price, Utica College. Unser Herausgeber und Verleger, Andy Sinauer, hat die Notwendigkeit von Veränderungen in einführenden Biologielehrbüchern erkannt und dazu beigetragen, unsere Vision Wirklichkeit werden zu lassen. Bill Purves, Gordon Orians und Craig Heller, unsere Co-Autoren früherer Ausgaben von Life: The Science of Biology und / oder Principles of Life, waren maßgeblich an der Formulierung der Konzepte beteiligt, die in dieser zweiten Ausgabe von Principles of Life entwickelt wurden, und viele Aspekte dieses Buches können auf ihre kritischen Beiträge zurückgeführt werden.

Für diese neue Ausgabe versammelte Sinauer Associates ein talentiertes Duo, Laura Green und Danna Niedzwiecki, die das Redaktionsteam koordinierten und einen Großteil der Entwicklungsbearbeitung durchführten. Annie Reid und Carol Pritchard-Martinez arbeiteten daran, dass das Niveau und die Terminologie für Anfänger geeignet sind. Jane Murfett trug auch zur Entwicklungsbearbeitung bei. Laura und Danna arbeiteten eng mit einer erstklassigen Lektorin zusammen, Liz Pierson. Carol Wigg war der Principle Production Editor für frühere Ausgaben von Principles of Life und Life: Die Wissenschaft der Biologie und ihre Marke hält an. Elizabeth Morales, unsere Künstlerin, arbeitete erneut mit jedem von uns zusammen, um effektive und schöne Strichzeichnungen zu erstellen. Sie überarbeitete auch viele Zahlen, um sie für Menschen mit häufigen Formen der Farbenblindheit effektiver zu machen. David McIntyre stellte sich erneut der Herausforderung, neue, noch bessere Fotografien zu finden. Die Designerin Joan Gemme hat dem Buch einen frischen Look verliehen und alle Elemente des Buches zu klaren und attraktiven Seiten zusammengefügt. Chris Small koordinierte die Produktion und stellte seine hohen Ansprüche an die Konsistenz der unzähligen Komponenten. Johannah Walkowicz organisierte und beauftragte die vielen wissenschaftlichen Gutachten. Jason Dirks koordinierte das Team, das die Vielzahl von Online-Medien und Ergänzungen erstellt hat. Dean Scudder, Direktor für Vertrieb und Marketing, und Azelie Fortier, Biology Acquisitions Editor, nahmen an jeder Phase der Entwicklung des Buches teil.

Bei W. H. Freeman profitieren wir weiterhin vom langfristigen Input der Biologieverlegerin Susan Winslow. John Britch, Marketingdirektor, koordinierte in Zusammenarbeit mit den regionalen Spezialisten, den regionalen Vertriebsleitern und dem Marktentwicklungsteam alle Phasen der Information der qualifizierten Vertriebsmitarbeiter von Freeman über die Geschichte unseres Buches. Wir möchten auch der Freeman Media Group für ihre Expertise bei der Herstellung von LaunchPad danken. David M. Hillis David Sadava Richard W. Hillis Mary V. Preis