1. Tyrinėjimas

Atrandant nanomastelio pasaulį

Tyrinėjimo etapas skirtas paskatinti mokinių smalsumą ir aktyvuoti jų turimas žinias apie medžiagą, mastelį ir medicinos technologijas. Pamokos pradžioje mokytojas pristato temą, užduodamas paprastą, bet galingą klausimą:

Mokiniai skatinami susimąstyti, kaip šiuolaikinis mokslas vis dažniau veikia itin mažais masteliais ir kaip tai gali paveikti mediciną. Siekiant įtraukti mokinius, mokytojas pateikia įvairių vaizdų ir trumpų animacijų, iliustruojančių nanomastelio reiškinius ir biologines struktūras.

Šio etapo tikslas dar nėra pateikti formalių paaiškinimų, bet paskatinti mokinius stebėti, klausti ir kelti hipotezes.

Sužadėtuvių vaizdo įrašas

Pamoka prasideda trumpais vaizdo įrašais, kurie pristato idėją, kad nanotechnologijos gali iš esmės pakeisti mediciną.

https://www.youtube.com/watch?v=emEua2eJp1U&t=3s

Nanodalelių vaistų pristatymas vėžio terapijoje (3D mokslinė animacija)

Šis vaizdo įrašas padeda mokiniams vizualizuoti, kaip fizikiniai procesai ir biologinės sistemos sąveikauja mikroskopiniu ir nanoskalių lygmeniu. Šių sąveikų supratimas yra būtinas norint suvokti, kaip nanodalelės elgiasi žmogaus organizme. Tyrimai rodo, kad nanotechnologijos leidžia kurti naujas strategijas, kaip pernešti vaistus tiesiai į pažeistus audinius, tuo pačiu sumažinant žalą sveikoms ląstelėms.

Minčių lietaus užduotis: Mokslas kasdieniame gyvenime

Studentai yra suskirstyti į mažas grupes ir paprašyti nustatyti pavyzdžius mokslinių technologijų, kurios sąveikauja su biologinėmis sistemomis. Pavyzdžiai gali būti:

• vakcinos
• medicininio vaizdinimo metodai
• diagnostiniai testai
• dėvimi biosensoriai 

Grupės savo idėjas užrašo bendroje lentoje ir trumpai paaiškina, kaip technologijos padeda diagnozuoti ar gydyti ligas. Tuomet mokytojas pristato nanotechnologijų koncepciją kaip kitą šios technologinės evoliucijos etapą.

Veikla: Nanoskalės vizualizavimas

Viena didžiausių konceptualių sunkumų mokiniams yra suprasti, kokio iš tikrųjų mažumo yra nanoskalė. Siekiant įveikti šį iššūkį, mokytojas pateikia vizualinį skirtingų biologinių ir fizinių struktūrų palyginimą.

Mokiniai nagrinėja diagramas, kuriose lyginami:

• žmogaus plaukas
• ląstelės
• virusai
• nanodalelės

Ši diskusija padeda mokiniams suprasti, kad nanoskalė labai artima biologinių procesų masteliui, todėl nanotechnologijos yra tokios perspektyvios medicinoje.

Veikla: Kasdienė nanotechnologija

Studentai dirba grupėse ir tyrinėja nanotechnologijų pavyzdžius, naudojamus medicinoje, tokius kaip:

• nanodalelių pagrindu pagrįsta vėžio terapija
• lipidinės nanodalelės, naudojamos vakcinose
• nanosensorai ligų aptikimui
• nanomedžiagos regeneracinėje medicinoje

Studentai apibendrina savo išvadas trumpame pristatyme. Tikslas – parodyti, kad nanomedicina yra itin tarpdisciplininė sritis, jungianti fiziką, chemiją, biologiją ir inžineriją.

Etiniai ir saugos klausimai nanomedicinoje

Nors nanotechnologija suteikia daug privalumų, ji taip pat kelia svarbių etinių ir saugumo klausimų. „Explore“ fazė baigiasi klasės diskusija apie kylančių medicinos technologijų etines pasekmes.

Mokiniai nagrinėja galimus rūpesčius, tokius kaip:

• nanodalelių toksiškumas
• ilgalaikis kaupimasis organuose
• poveikis aplinkai
• nelygi galimybė naudotis pažangiomis gydymo priemonėmis

Kadangi nanodalelės yra itin mažos, jos gali sąveikauti su biologinėmis sistemomis netikėtais būdais.

Galimi rūpesčiai apima:

• toksiškumą
• kaupimąsi organuose
• poveikį aplinkai

Mokslininkai privalo kruopščiai testuoti nanodaleles, kad įsitikintų jų saugumu medicinos naudojimui.