Principles of Life Second Edition PDF Download

Prefazione del libro

Da quando è stata pubblicata la prima edizione di Principles of Life, l’ondata di ricerca sull’educazione biologica e la disponibilità di risorse per gli insegnanti continua a creare eccitazione tra la comunità degli insegnanti. Proprio come è apparsa la prima edizione, l’American Association for the Advancement of Science (supportata dalla National Science Foundation) ha pubblicato Vision and Change in Undergraduate Biology Education: A Call to Action. Questo rapporto ha approvato l’insegnamento di concetti fondamentali e competenze di base, e ha promosso il coinvolgimento attivo degli studenti in attività di problem-solving. Quando è stata pubblicata la prima edizione di Principles of Life, ha offerto un approccio radicalmente nuovo all’insegnamento della biologia introduttiva che si allinea agli obiettivi proposti nel rapporto Vision and Change (vedi sotto). Principles of Life enfatizza la padronanza dei principali concetti in biologia attraverso l’apprendimento attivo, la risoluzione dei problemi in scenari realistici e la comprensione piuttosto che la memorizzazione. Ora altri autori di libri di testo stanno iniziando a seguire il nostro esempio. Siamo orgogliosi che Principles of Life abbia contribuito a inaugurare questo cambiamento nel modo in cui vengono insegnati i corsi di biologia, e intendiamo continuare a sviluppare il nostro libro come il veicolo principale per questo nuovo approccio all’educazione biologica. Guidare il cambiamento nella formazione di biologia di laurea Siamo in piedi a un crocevia importante in educazione biologia, e molti sforzi recenti sono convergenti per produrre un’opportunità per un cambiamento duraturo nel modo in cui gli istruttori insegnano biologia introduttiva. La validità del nostro approccio ai Principi di vita è supportata da numerosi rapporti e studi pubblicati da agenzie educative e gruppi di studio nazionali dall’inizio del millennio. In particolare, due importanti rapporti hanno incoraggiato questo cambiamento: il Vision and Change report di cui sopra e BIO2010: Transforming Undergraduate Education for Future Research Biologists, sponsorizzato dal National Institutes of Health e dall’Howard Hughes Medical Institute. Questi rapporti raccomandavano di concentrarsi su concetti e competenze fondamentali, insegnare agli studenti attraverso l’apprendimento attivo piuttosto che la memorizzazione e migliorare l’integrazione di approcci statistici e computazionali. All’incirca nello stesso periodo, il College Board stava ridisegnando il corso di biologia avanzata con gli stessi obiettivi. In Principi di vita, abbiamo usato la nostra esperienza come autori ed educatori per implementare queste raccomandazioni in un nuovo approccio all’insegnamento della biologia introduttiva. Il rapporto Vision and Change (2011) ha identificato cinque “concetti fondamentali per l’alfabetizzazione biologica” che dovrebbero essere integrati in tutto il curriculum. Questi concetti fondamentali si concentrano attorno ai temi di: * evoluzione * la relazione tra struttura e funzione
• flusso di informazioni, scambio e stoccaggio • percorsi e trasformazioni di energia e materia * sistemi biologici Nella Seconda edizione di Principles of Life, abbiamo lavorato per garantire che questi cinque concetti fondamentali siano enfatizzati e rafforzati in tutto il testo, i problemi, i collegamenti dei media e altre attività. Per aiutare gli studenti a costruire ponti tra diverse parti del corso e aree di conoscenza, abbiamo fornito collegamenti in tutto il libro. Utilizzando questi collegamenti, gli studenti possono vedere, ad esempio, che le informazioni apprese sulla biologia molecolare o cellulare sono collegate a argomenti di evoluzione, diversità, fisiologia ed ecologia. Oltre a sollecitare un focus sui concetti di base, il rapporto Vision and Change ha sostenuto che gli studenti hanno bisogno di coltivare alcune competenze di base per diventare scienziati di successo. Gli studenti dovrebbero essere in grado di: • applicare il processo della scienza • utilizzare il ragionamento quantitativo • utilizzare la modellazione e la simulazione • toccare la natura interdisciplinare della scienza • comunicare e collaborare con altre discipline • comprendere il rapporto tra scienza e società e gli Studenti sono incoraggiati a praticare queste competenze di base in tutta la Seconda Edizione di Principi di Vita. Ogni capitolo contiene Applicare gli esercizi di concetto, che danno agli studenti l’opportunità di praticare il lavoro con i dati. Questi problemi si legano con il nostro senso dei dati: Un Primer statistico (Appendice B), che aiuta gli studenti a capire perché e come i biologi traggono conclusioni dai dati biologici, e quindi li aiuta a sviluppare capacità di ragionamento quantitativo. Abbiamo anche aggiunto altri tutorial e attività animate online, che includono opportunità per gli studenti di utilizzare moduli di modellazione e simulazione per rafforzare ulteriormente la loro comprensione dei concetti. Impegnandosi in queste attività, gli studenti imparano anche l’importanza dei concetti e delle analisi biologiche per affrontare problemi e sfide sociali. I principi della storia della vita Prima del nostro lancio della prima edizione di Principles of Life, libri di testo introduttivi di biologia per le major scientifiche hanno presentato riassunti enciclopedici della conoscenza biologica. Crediamo che gli studenti che trascorrono il loro tempo a memorizzare diligentemente una miriade di dettagli e una vasta terminologia in realtà conservino meno concetti che sono la base per ulteriori studi nei corsi avanzati. Nei Principi di vita, adottiamo l’approccio opposto: promuoviamo la comprensione rispetto alla memorizzazione. I dettagli sono importanti, ma nessun libro di testo di biologia moderna può iniziare a coprire tutte le informazioni che i biologi hanno imparato fino ad oggi, e gli studenti oggi hanno molti altri modi per accedere ai dettagli come ne hanno bisogno. Per aiutarci a creare questa nuova razza di libro di testo di biologia, nel 2009 i nostri editori Sinauer Associates e WH Freeman hanno riunito un comitato consultivo di 20 educatori e istruttori di biologia leader in biologia introduttiva provenienti da tutto il Nord America. Durante un’intensa riunione degli autori e del Consiglio, discussioni dinamiche hanno portato alla solidificazione dei concetti fondamentali che riteniamo essenziali per l’insegnamento della biologia introduttiva. Il libro ha preso forma e i membri del comitato consultivo hanno quindi esaminato i capitoli emergenti e fornito un feedback considerevole in ogni fase dello sviluppo del libro. Il risultato è stato un libro che ha presentato la struttura logica dell’indagine scientifica, compresi gli approcci di laboratorio, sul campo e di modellazione al computer. Principles of Life ha aiutato gli studenti ad applicare i concetti che apprendono fornendo loro l’opportunità di analizzare i dati originali in ogni capitolo. In questo e in molti altri modi I Principi della vita incorporavano approcci basati sull’indagine che incoraggiavano l’apprendimento attivo. La prima edizione dei Principi di vita è stata ampiamente adottata e ben accolta. Adottanti e revisori hanno elogiato l’approccio, e ci ha incoraggiato ad espandere lo sforzo per includere ancora più opportunità di problem-solving per gli studenti e più esempi degli esperimenti che hanno costituito la base della nostra comprensione. Per la Seconda edizione, tutti i capitoli sono stati sottoposti a un’ampia revisione tra le edizioni da parte di esperti in ciascuna rispettiva sottodisciplina, e i capitoli sono stati rivisti di conseguenza. Ora forniamo più riferimenti a dati e analisi originali in modo che studenti e istruttori possano facilmente esplorare gli esperimenti originali in modo più approfondito. Inoltre, abbiamo ampliato le opportunità per gli studenti di applicare ciò che hanno imparato utilizzando dati reali ed esempi, e hanno meglio integrato e spiegato i concetti di analisi statistica dei dati. Abbiamo incluso link a video online (i nuovi clip multimediali) che aiutano gli studenti ad apprezzare la rilevanza di ciò che hanno imparato e a godersi l’eccitazione della biologia. In che modo i principi della vita sono diversi? Ogni capitolo dei Principi della vita è organizzato in una serie di Concetti che sono importanti per padroneggiare la biologia introduttiva. Abbiamo scelto con cura questi concetti alla luce del feedback dei nostri colleghi, del Comitato consultivo e delle numerose relazioni che esaminano la biologia introduttiva. I concetti sono elaborati, ma non con l’ampio dettaglio trovato nella maggior parte dei testi introduttivi. Principi di vita è focalizzata; non è destinato ad essere enciclopedica. Gli studenti imparano meglio i concetti quando li applicano a problemi pratici. Ogni capitolo dei principi di vita contiene esercizi, chiamati Applicare il concetto, che presentano i dati per gli studenti di analizzare. Ognuno di questi esercizi rafforza un concetto che è centrale in quel capitolo. Gli studenti di scienze devono comprendere i metodi di base per la presentazione e l’analisi dei dati, quindi molti di questi problemi chiedono agli studenti la significatività statistica dei risultati. Per aiutare gli studenti a comprendere i problemi nella presentazione e nell’interpretazione dei dati, abbiamo fornito una breve introduzione al ragionamento alla base delle statistiche biologiche nell’appendice B.

Sebbene questa Appendice non sia destinata a sostituire un’introduzione più formale alle statistiche, crediamo che il pensiero statistico sia un’abilità importante che dovrebbe essere sviluppata in tutti i corsi Abbiamo mantenuto i problemi e gli esempi semplici per enfatizzare i concetti di analisi statistica piuttosto che i dettagli di un particolare test statistico. Alcuni degli esercizi di Applicare il concetto sono abbastanza semplici da poter essere presentati, analizzati e discussi in classe; altri sono più adatti per i compiti a casa. I nostri dati di indagine consentono agli studenti di vedere come sappiamo ciò che sappiamo. Queste cifre presentano un’ipotesi, un metodo, Risultati e Conclusioni. La maggior parte di queste figure di indagine ora include una sezione intitolata Analizza i dati, in cui abbiamo estratto un sottoinsieme di dati dall’esperimento pubblicato. Agli studenti viene chiesto di analizzare questi dati e di fare collegamenti tra osservazioni, analisi, ipotesi e conclusioni. Come per Applicare i problemi di concetto, agli studenti viene chiesto di applicare approcci statistici di base per comprendere i risultati e trarre conclusioni.

Abbiamo anche fornito riferimenti originali e ampie risorse online per ogni figura di indagine. Le risorse online sono disponibili in LaunchPad, Principi della nuova piattaforma online di Life. Queste risorse includono discussioni ampliate della ricerca originale, collegamenti alle pubblicazioni originali, e la discussione e link per eventuali indagini di follow-up che sono stati pubblicati. Ogni capitolo inizia con un’applicazione di un concetto importante—una storia che illustra e fornisce una motivazione per comprendere il contenuto del capitolo e fornisce un contesto sociale, medico, scientifico o storico per il materiale. Ognuna di queste vignette termina con una domanda aperta che gli studenti possono tenere a mente mentre leggono e studiano il resto del capitolo. Torniamo a questa domanda iniziale alla fine del capitolo per mostrare come le informazioni presentate in tutto il capitolo illuminano la domanda e aiutano a fornire una risposta. Riflettendo su queste domande mentre leggono e studiano, gli studenti possono iniziare a pensare come scienziati. Alla fine di ogni discussione concettuale forniamo checkpoint progettati per aiutare gli studenti a valutare autonomamente la loro comprensione del materiale. Questi checkpoint coprono i livelli incrementali della tassonomia dei domini cognitivi di Bloom: conoscenza fattuale, comprensione, applicazione, analisi, sintesi e valutazione. Un altro elemento importante per il successo degli studenti è il rinforzo e l’applicazione di concetti attraverso tutorial animati online, attività e clip multimediali. Ogni capitolo contiene codici di accesso istantaneo (sotto forma sia di un URL diretto che di una risposta rapida, o QR, codice, un codice a barre che gli studenti possono scansionare con uno smartphone o tablet) che consentono agli studenti di accedere rapidamente a queste risorse online durante la lettura. Per molti concetti, gli studenti possono condurre le proprie simulazioni, esplorare un concetto in modo più approfondito e comprendere i concetti attraverso la scoperta attiva. Utilizzando i clip multimediali, possono anche guardare video che aiutano a spiegare concetti o introdurre gli studenti alle meraviglie della diversità biologica. Gli studenti devono conoscere alcuni dei principali strumenti di ricerca che vengono utilizzati in biologia, compresi i principali metodi di laboratorio, computazionali e sul campo. Le nostre figure di strumenti di ricerca spiegano questi strumenti e forniscono un contesto per come vengono utilizzati dai biologi. Il nostro programma di arte per i principi della vita continua a costruire sul nostro successo dalla vita: La scienza della biologia. Abbiamo aperto la strada all’uso delle didascalie dei palloncini per aiutare gli studenti a comprendere e interpretare i processi biologici illustrati nelle figure senza andare ripetutamente avanti e indietro tra una figura, la sua leggenda e il testo. Queste guide aiutano gli studenti a collegare i punti critici delle figure ai concetti sviluppati nel testo. Media e supplementi La Seconda edizione di Principles of Life presenta una raccolta ampliata di risorse online per supportare e rafforzare il materiale trattato nel libro di testo. Nel tentativo di collegare più strettamente il libro stampato alle risorse online, troverai riferimenti con codici QR (Instant Access) e indirizzi Web diretti per tutti i nuovi clip multimediali, tutorial animati, attività e riassunti interattivi in tutto il libro. Questi consentono agli studenti di collegarsi istantaneamente a queste risorse da qualsiasi dispositivo— computer, smartphone o tablet—durante la lettura del libro. La nuova piattaforma online LaunchPad integra tutte le risorse degli studenti, le risorse degli istruttori, l’eBook completo e tutti gli strumenti di valutazione all’interno di un’interfaccia semplificata che raggruppa i contenuti essenziali in unità di apprendimento facilmente assegnabili. LaunchPad dispone di una serie di strumenti di valutazione, tra cui il nuovo LearningCurve adaptive quizzing engine, e quiz summative pre-costruiti per ogni capitolo. Per supportare la preparazione del corso, le sessioni in aula e i programmi di valutazione, è disponibile una vasta gamma di risorse per istruttori, tra cui più versioni di tutte le figure dei libri di testo, una vasta gamma di risorse PowerPoint, più banche di domande di valutazione, una vasta collezione di video e esercizi di apprendimento attivo in classe. Per un elenco completo di tutti i media e integratori disponibili per i Principi di vita, si prega di fare riferimento a “Media e integratori per accompagnare i principi di vita” seguendo questa prefazione. Inoltre, fare riferimento alla copertina interna per un elenco completo delle risorse multimediali degli studenti a cui si fa riferimento nel testo. Contributi speciali Molte persone hanno contribuito alla creazione della Seconda Edizione dei Principi di vita (vedi sotto). Tuttavia, due persone meritano una menzione speciale per i loro contributi. Susan D. Hill ha fatto un lavoro magistrale nello scrivere il capitolo 38 sullo sviluppo animale. Nickolas Waser ha lavorato a lungo con Mary Price sulla sezione Ecologia (Parte 7), ed è stato altrimenti intimamente coinvolto nelle discussioni sulla pianificazione e l’esecuzione del libro. Molte persone da ringraziare Oltre ai molti biologi elencati nella pagina successiva che hanno fornito recensioni formali, ognuno di noi ha beneficiato enormemente dei contatti personali con i colleghi che ci hanno aiutato a risolvere i problemi e hanno dato suggerimenti critici per il nuovo materiale. Essi sono: Walter Arnold, Università di Medicina Veterinaria (Vienna);
Harry Greene, Cornell University; Will Petry, Università della California, Irvine; David Sleboda, Brown University; Thomas Ruf, Università di Medicina Veterinaria (Vienna); Andrew Zanella, Il Claremont Colleges; Edward McCabe, Università del Colorado e la Marcia di Dimes Fondazione; e Frank Price, Utica College. Il nostro editore ed editore, Andy Sinauer, ha abbracciato la necessità di un cambiamento nei libri di testo introduttivi di biologia e ha contribuito a rendere la nostra visione in realtà. Bill Purves, Gordon Orians e Craig Heller, i nostri coautori su precedenti edizioni di Life: The Science of Biology e/o Principles of Life, sono stati determinanti nell’articolare i concetti sviluppati in questa seconda edizione di Principles of Life, e molti aspetti di questo libro possono essere ricondotti ai loro contributi critici.

Per questa nuova edizione, Sinauer Associates ha riunito un duo di talento, Laura Green e Danna Niedzwiecki, che ha coordinato il team editoriale e fatto gran parte del montaggio di sviluppo. Annie Reid e Carol Pritchard-Martinez hanno lavorato per garantire che il livello e la terminologia siano appropriati per gli studenti universitari principianti. Jane Murfett ha anche contribuito alla modifica dello sviluppo. Laura e Danna hanno lavorato a stretto contatto con un copyeditor di alto livello, Liz Pierson. Carol Wigg è stata l’editor di principle production delle precedenti edizioni di Principles of Life e Life: La scienza della biologia e il suo marchio dura. Elizabeth Morales, la nostra artista, ha lavorato di nuovo con ognuno di noi per creare line art efficaci e belle. Ha anche rivisto molte figure per renderle più efficaci per le persone con forme comuni di daltonismo. David McIntyre ancora una volta è salito alla sfida di trovare nuove, fotografie ancora migliori. Designer Joan Gemme ha portato un look fresco al libro e ha fatto un ottimo lavoro di assemblaggio di tutti gli elementi del libro in pagine chiare e attraenti. Chris Small ha coordinato la produzione e ha imposto i suoi rigorosi standard per mantenere coerenti la miriade di componenti. Johannah Walkowicz ha organizzato e commissionato le numerose recensioni accademiche di esperti. Jason Dirks ha coordinato il team che ha creato la vasta gamma di media online e integratori. Dean Scudder, direttore delle vendite e marketing, e Azelie Fortier, Biology Acquisitions Editor, hanno partecipato ad ogni fase dello sviluppo del libro.

A WH Freeman, continuiamo a beneficiare dell’input a lungo termine dell’editore di biologia Susan Winslow. John Britch, Direttore Marketing, in collaborazione con gli specialisti regionali, i responsabili delle vendite regionali e il team di sviluppo del mercato, ha coordinato tutte le fasi dell’informazione della forza vendita specializzata di Freeman sulla storia del nostro libro. Desideriamo anche ringraziare il Freeman media group per la loro esperienza nella produzione di LaunchPad. David M. Hillis David Sadava Richard W. Hill Mary V. Prezzo