Mô phỏng Trung học phổ thông

Chỉnh sửa một nucleotide trên mạch gốc: thay thế, thêm hoặc mất. Mô phỏng phiên mã – dịch mã lại rồi so chuỗi amino acid mới với chuỗi gốc, phân loại đột biến thành đồng nghĩa, sai nghĩa, vô nghĩa hay dịch khung và giải thích vì sao thêm/mất một nucleotide lại nguy hiểm hơn thay thế.

Enzyme (có trung tâm hoạt động) và cơ chất chuyển động, va chạm; khi cơ chất khớp trung tâm hoạt động thì bị biến đổi thành sản phẩm. Học sinh kéo nhiệt độ, pH, nồng độ cơ chất, thêm chất ức chế cạnh tranh hoặc không cạnh tranh và quan sát tốc độ tạo sản phẩm; đồ thị hoạt tính theo nhiệt độ và pH có điểm đang làm việc, enzyme biến tính khi quá nóng.

Chạy từng kì của giảm phân I và II trên tế bào có n cặp nhiễm sắc thể tương đồng. Bật/tắt trao đổi chéo và xem số loại giao tử thay đổi: chỉ riêng phân li độc lập đã cho 2ⁿ loại, thêm trao đổi chéo thì số tổ hợp tăng vọt — đây chính là lí do con cái khác bố mẹ.

Quần thể ngẫu phối với hai alen A, a: tần số kiểu gene p², 2pq, q² được tính và vẽ mỗi thế hệ cùng đám cá thể minh hoạ. Khi không có chọn lọc và quần thể lớn, tần số alen không đổi qua các thế hệ (cân bằng Hardy–Weinberg); bật chọn lọc chống kiểu hình lặn hoặc giảm kích thước quần thể để thấy tần số alen thay đổi có hướng hoặc dao động ngẫu nhiên và có thể mất hẳn một alen.

Hai gene trên cùng một nhiễm sắc thể: kéo khoảng cách giữa chúng để đổi tần số hoán vị, xem tỉ lệ bốn loại giao tử (hai giao tử liên kết chiếm ưu thế, hai giao tử hoán vị luôn bằng nhau và chiếm f/2 mỗi loại). Từ tỉ lệ giao tử đọc ngược ra khoảng cách theo centiMorgan.

Ở chế độ thực vật, cây được xử lí hormone với nồng độ kéo được: auxin ở nồng độ thấp kích thích thân dài ra nhưng nồng độ cao lại ức chế, còn rễ chỉ chịu được nồng độ rất thấp; gibberellin làm lóng vươn dài biến cây lùn thành cây cao; cytokinin thúc chồi bên phát triển. Bật chiếu sáng một bên để thấy auxin dồn về phía tối làm thân cong về phía sáng. Đường cong liều lượng – đáp ứng hiện điểm nồng độ đang chọn cho thân và cho rễ. Ở chế độ côn trùng, hoạt hình vòng biến thái hoàn toàn của bướm cùng đồ thị nồng độ ecdysone và juvenile hormone quyết định lột xác hay hoá nhộng.

Bên trái: các phân tử nhỏ khuếch tán qua lỗ màng từ nơi nồng độ cao sang nơi nồng độ thấp cho tới khi cân bằng, có đếm số hạt mỗi bên. Bên phải: tế bào hồng cầu hoặc tế bào thực vật đặt trong dung dịch ưu trương, đẳng trương hay nhược trương — nước thẩm thấu vào/ra làm tế bào co, trương, vỡ hay co nguyên sinh; đồ thị thể tích theo thời gian.

Ủ một mẻ nguyên liệu với vi sinh vật: chọn chủng, nhiệt độ, lượng đường và có hay không oxygen. Mô phỏng theo dõi số tế bào, lượng đường còn lại, sản phẩm tạo thành và pH — cho thấy vì sao muối dưa cần yếm khí, vì sao men rượu ngừng hoạt động khi nồng độ ethanol lên cao.

Chế độ nước vẽ các phân tử H₂O phân cực với đầu oxygen tích điện âm và hai đầu hydrogen tích điện dương; các liên kết hydrogen hiện thành nét đứt và số liên kết trung bình mỗi phân tử được đếm liên tục. Hạ nhiệt độ xuống dưới 0 °C thì mạng tinh thể nước đá hình thành với khoảng cách xa hơn nên nước đá nhẹ hơn nước lỏng; nâng lên 100 °C thì liên kết hydrogen đứt hết và nước bay hơi. Thả muối ăn hoặc đường vào thì phân tử nước bao quanh làm chúng tan, thả dầu thì không tan. Chế độ đại phân tử cho xem đơn phân của carbohydrate, lipid, protein và nucleic acid nối thành mạch.

Lắp RNA polymerase, ribosome và các yếu tố điều hoà lên đoạn DNA để tạo mRNA rồi tổng hợp protein. Học sinh chỉnh mức biểu hiện của từng gene và xem tế bào tạo ra bao nhiêu protein tương ứng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Thả các chất vào hai phía màng sinh chất và gắn thêm kênh protein, bơm để quan sát chúng đi qua màng. Học sinh so sánh khuếch tán đơn giản, khuếch tán tăng cường và vận chuyển chủ động cần năng lượng. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Thả một quần thể thỏ vào môi trường rồi thêm yếu tố chọn lọc như sói hoặc nguồn thức ăn hạn chế. Học sinh bật các đột biến về màu lông, chiều dài tai, răng và theo dõi biểu đồ tỉ lệ kiểu hình qua nhiều thế hệ. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Từ mạch mã gốc của gene, RNA polymerase tổng hợp mRNA từng nucleotide theo nguyên tắc bổ sung (A–U, T–A, G–C, C–G); ribosome sau đó đọc từng codon từ AUG, tRNA mang amino acid tương ứng theo bảng mã di truyền chuẩn cho tới codon kết thúc. Học sinh bấm từng bước, bấm vào một nucleotide để gây đột biến thay thế, thêm hoặc mất cặp nucleotide và so sánh chuỗi polypeptide trước – sau (đồng nghĩa, sai nghĩa, vô nghĩa, dịch khung).

Cành rong đuôi chó trong cốc nước dưới đèn: bọt khí O₂ thoát ra nhanh hay chậm theo cường độ ánh sáng, nồng độ CO₂ và nhiệt độ; khi tắt đèn cây chỉ hô hấp, thải CO₂. Đồ thị cường độ quang hợp tổng, hô hấp và quang hợp thực theo yếu tố đang chọn, đánh dấu điểm bù và điểm bão hoà ánh sáng; học sinh kéo thanh trượt và bật/tắt đèn ngay trong mô phỏng.

Quần thể vi khuẩn trong bình nuôi cấy tăng theo N = N₀·2^(t/g); đồ thị log N theo thời gian tự vẽ và tô màu bốn pha: tiềm phát, luỹ thừa, cân bằng, suy vong. Học sinh đổi số tế bào ban đầu, thời gian thế hệ, lượng dinh dưỡng, chuyển sang nuôi cấy liên tục (bổ sung dinh dưỡng, rút bớt dịch) để thấy pha suy vong biến mất.

Sơ đồ tế bào động vật, tế bào thực vật và vi khuẩn với các bào quan vẽ đúng vị trí. Học sinh bấm vào từng bào quan để đọc cấu tạo, chức năng và loại tế bào có bào quan đó; bảng so sánh ba loại tế bào cập nhật theo bào quan đang chọn.

Năng lượng mặt trời được sinh vật sản xuất cố định rồi truyền qua các bậc dinh dưỡng; ở mỗi bậc phần lớn năng lượng mất qua hô hấp, nhiệt, chất thải, chỉ khoảng 10% chuyển lên bậc kế tiếp nên tháp năng lượng luôn có đáy rộng. Học sinh đổi số bậc, hiệu suất sinh thái, chuỗi thức ăn (đồng cỏ, ao hồ), bấm từng bậc để xem năng lượng vào – mất – truyền, và quan sát dòng carbon quay vòng qua quang hợp, tiêu thụ, phân giải, hô hấp và đốt nhiên liệu hoá thạch.

Đặt cạnh nhau hệ tuần hoàn đơn của cá và hệ tuần hoàn kép của thú: máu chảy theo đúng đường đi, áp lực máu hiển thị ở từng đoạn. Thấy rõ vì sao tuần hoàn đơn khiến máu tới mô với áp lực thấp, còn tim bốn ngăn giúp thú giữ máu giàu O₂ riêng và bơm đi với áp lực cao.

Quần thể thỏ tăng trưởng theo mô hình logistic dN/dt = rN(1 − N/K) hướng tới sức chứa K của môi trường; khi có cáo, hai quần thể dao động lệch pha theo mô hình Lotka–Volterra: thỏ tăng → cáo tăng → thỏ giảm → cáo giảm. Đồng cỏ hiển thị mật độ hai loài, đồ thị số lượng theo thời gian và đồ thị pha; học sinh thả thêm thỏ hoặc cáo, đổi r, K, hiệu quả săn mồi và quan sát điểm cân bằng.

Hai bảng HOC_SINH và LOP liên kết với nhau bằng khoá ngoài MaLop trỏ tới khoá chính MaLop của bảng LOP. Học sinh dựng truy vấn bằng các ô chọn: lấy bảng nào, có nối hai bảng không, điều kiện lọc là gì, sắp xếp theo cột nào, lấy bao nhiêu dòng. Chương trình sinh ra câu lệnh SQL tương ứng và chạy thật trên dữ liệu, nên đổi điều kiện là thấy bảng kết quả đổi theo; bấm một dòng để thấy dòng nào của bảng kia đã ghép vào.

Mỗi nghề công nghệ thông tin được mô tả bằng danh sách kĩ năng, mỗi kĩ năng cần một số giờ luyện tập nhất định. Học sinh chọn nghề rồi kéo số năm theo đuổi, số giờ học mỗi tuần và bật chế độ làm dự án thật; tổng giờ tích luỹ bằng số năm nhân 52 tuần nhân số giờ mỗi tuần, cộng thêm phần thưởng khi có dự án. Số giờ đó được rót lần lượt vào từng kĩ năng, thanh tiến trình đầy dần và bậc nghề trên trục thời gian dịch chuyển từ mới bắt đầu tới senior.

Cùng một tệp được đặt ở ba nơi: ổ đĩa của máy cá nhân, máy chủ trong trường hoặc dịch vụ lưu trữ đám mây. Học sinh bấm vào từng thiết bị để sửa tệp (số phiên bản tăng), bấm Đồng bộ để xem dữ liệu chạy trên đường truyền với thời gian tính bằng dung lượng nhân 8 chia tốc độ mạng, rồi chọn tình huống mất mạng, hỏng ổ cứng hoặc sửa tệp ở hai nơi để xem nơi lưu nào chịu được sự cố và nơi nào mất dữ liệu.

Một tệp được nén theo ba cách: giữ nguyên, nén không mất dữ liệu (ZIP, PNG, FLAC) và nén có mất dữ liệu (JPEG, MP3, H.264); tỉ lệ nén lấy theo số liệu thực của từng loại dữ liệu nên dung lượng và mức hao chất lượng đổi ngay khi chọn. Phần sao lưu cho tạo từ một đến bốn bản trên ổ SSD, ổ cứng hoặc đám mây; bấm Gây hỏng ổ để một bản chết, rồi bấm Phục hồi xem thanh tiến trình chạy với thời gian bằng dung lượng chia tốc độ đọc, kèm xác suất mất sạch dữ liệu tính bằng tỉ lệ hỏng mũ số bản sao.

Cùng một tiêu điểm và một đường chuẩn, chỉ đổi tâm sai e: e < 1 cho elip, e = 1 cho parabol, e > 1 cho hypebol. Mô phỏng vẽ đường conic, đánh dấu tiêu điểm, trục và cho kiểm chứng tính chất MF = e·d(M, Δ) tại điểm M kéo được trên đường.