Žmogaus genomas yra labai sudėtinga ir dinamiška sistema, kuri apima kur kas daugiau nei tradiciškai su genais siejamas baltymų kodavimo sekas. ENCODE projekto rezultatai iš esmės pakeitė mūsų supratimą apie genomo funkciją, įrodydami, kad nekoduojanti DNR, reguliuojantys elementai ir chromatino struktūra atlieka esminį vaidmenį kontroliuojant genų ekspresiją (ENCODE Project Consortium, 2007; Djebali et al., 2012). Šie atradimai parodė, kad biologinis sudėtingumas kyla ne tik iš pačių genų, bet ir iš sudėtingų reguliavimo tinklų, kurie valdo, kada, kur ir kaip genai yra aktyvuojami.

Ši mokymosi vienetas supažindino studentus su funkcinės genomikos principais, derindamas mokslo žinias su novatoriškomis skaitmeninėmis priemonėmis. Tyrinėdami ENCODE tyrimus, mokiniai išnagrinėjo, kaip reguliuojančios sritys, nekoduojančios RNR ir chromatino struktūra sąveikauja, siekdamos tiksliai suderinti genų veiklą. Dirbdami su autentiškomis mokslo sąvokomis ir duomenimis, studentai įgijo žinių apie tai, kaip atliekami šiuolaikiniai genomikos tyrimai ir kodėl didelio masto bendradarbiavimo projektai yra būtini biologijos žinių pažangai.

Papildytos realybės (AR) integravimas, ypač naudojant „Assemblr EDU“, atliko pagrindinį vaidmenį didinant mokinių įsitraukimą ir supratimą. AR transformavo abstrakčius ir mikroskopiniai genomikos procesus į interaktyvias ir vizualiai prieinamas patirtis. Manipuliuodami trimačiais modeliais ir tyrinėdami sluoksniuotas genomikos struktūras, mokiniai galėjo sukurti gilesnį konceptualų supratimą ir sustiprinti savo erdvinio ir sisteminio mąstymo įgūdžius. Šis požiūris remia tyrimais pagrįstą mokymąsi ir skatina mokinius pereiti nuo atminties į prasmingą mokslinių reiškinių interpretavimą.

Be dalykinės žinios ugdymo, ši programa padėjo įgyti ir tarpdisciplininių įgūdžių. Mokiniai pagerino savo skaitmeninius įgūdžius naudodami AR technologijas, sustiprino bendradarbiavimo ir bendravimo įgūdžius grupinių veiklų metu ir praktiškai pritaikė kritinį mąstymą analizuodami reguliavimo mechanizmus ir su ligomis susijusius variantus. Žaidybiniai elementai ir formuojamasis vertinimas dar labiau skatino motyvaciją ir aktyvų dalyvavimą visame mokymosi procese.

Apskritai, šis mokymosi modulis parodo, kaip apgalvotas mokslinių tyrimų ir skaitmeninių inovacijų integravimas gali sukurti įtraukią, įdomią ir į ateitį orientuotą mokymosi patirtį. Susiedami genomikos teoriją su interaktyvia AR praktika, mokiniai yra geriau pasirengę suprasti genomikos svarbą medicinoje, biotechnologijose ir visuomenėje. Modulis skatina mokslini smalsumą, atsakingą skaitmeninių technologijų naudojimą ir žmogaus genomo sudėtingumo vertinimą – pagrindines kompetencijas, reikalingas besimokantiems vis labiau mokslu grindžiamame pasaulyje.

Mokymosi modulio etapai ir aprašymas

Etapas Aprašymas
Tyrimas

- Tyrimai ir atradimai: mokiniai tyrinėja Žmogaus genomo projektą ir ENCODE projekto ištakas, naudodami pritaikytus mokslinius tekstus ir vadovaujamas skaitymo užduotis.

- Turinio kūrimas: įvadas į pagrindines genomikos sąvokas, įskaitant DNR struktūrą, genus, koduojančias ir nekoduojančias sritis, reguliuojančius elementus, chromatino ir funkcinę genomiką. Sąvokų lentelės ir vaizdinės priemonės padeda suprasti sąvokas.

- Koncepcijų pagrindai: diskusijų ir formatyvinių patikrinimų metu nustatomi mokinių sunkumai suprantant sudėtingą genų reguliavimą. Interaktyvios priemonės, įskaitant Gimkit žodynų veiklą, naudojamos pagrindinei terminijai įtvirtinti ir mokiniams paruošti AR pagrįstam tyrinėjimui.
Vykdymas


- Mokymo programos įgyvendinimas: Pagrindinės pamokos vyksta naudojant interaktyvias prezentacijas, mokslinius tekstus ir vadovaujamas diskusijas. Assemblr EDU yra pristatoma kaip pagrindinė AR platforma, padedanti suprasti chromatino organizavimą, genų reguliavimą ir reguliavimo sąveikas.

- Interaktyvūs pratimai: mokiniai atlieka „Assemblr“ pagrįstas AR užduotis, įskaitant sluoksniuotų genominių žemėlapių tyrinėjimą, reguliavimo elementų identifikavimą ir genų ekspresijos mechanizmų vizualizavimą, įkvėptą ENCODE duomenimis.

- Atsiliepimai ir refleksijos: mokytojai renka mokinių refleksijas, bendramokslių atsiliepimus ir formatyvaus vertinimo rezultatus (įskaitant AR užduotis ir skaitmeninius testus), kad stebėtų mokymosi pažangą ir koreguotų mokymą.
Patobulinti

- AR integracija: „Assemblr EDU“ naudojama sudėtingų genominių struktūrų ir reguliavimo sistemų modeliavimui. Mokiniai sąveikauja su vaizdiniais sluoksniais, rodančiais genų ekspresijos modelius, chromatino organizavimą ir stipriklių bei promotorių sąveikas.

- Tyrimais grindžiamas mokymasis: mokiniai dalyvauja struktūrizuotose AR veiklose, įskaitant tyrinėjimus pagal aktyviąsias vietas, vadovaujamas simuliacijas ir žingsnis po žingsnio AR genomų reguliavimo procesų apžvalgas.

Žaidybinis turinys: mokiniai gauna taškus arba skaitmeninius ženklus už AR užduočių atlikimą, tikslią mokslinės leksikos vartojimą ir sėkmingą genominių elementų
identifikavimą. - Užduotys ir pažanga: pasirinktinės „Genominės užduotys“ leidžia mokiniams spręsti vis sudėtingesnes ENCODE pagrįstas užduotis Assemblr, atrakinti naujas AR scenas arba turinio sluoksnius, kai parodoma meistriškumas.
- Bendradarbiavimo AR užduotys: studentai dirba komandose, kad AR aplinkoje sukurtų funkcinius genų tinklus, chromatino modelius arba supaprastintas transkripcijos simuliacijas, stiprindami tarpusavio mokymąsi ir bendravimo įgūdžius.

AR pagrįsti vertinimai: Mokiniai atlieka struktūrizuotus vertinimus, tiesiogiai susijusius su AR veikla, įskaitant ženklinimo užduotis, reguliavimo regionų identifikavimą ir priežasties-pasekmės prognozes, pagrįstas genominių pokyčių. Vertinimas vykdomas pagal rubrikas, orientuotas į konceptualų supratimą, tikslumą ir teisingą biologinės leksikos naudojimą.