Fazit

Das menschliche Genom ist ein hochkomplexes und dynamisches System, das weit über die traditionell mit Genen assoziierten protein-codierenden Sequenzen hinausgeht. Erkenntnisse aus dem ENCODE-Projekt haben unser Verständnis der Genomfunktion grundlegend verändert, indem sie gezeigt haben, dass nicht-codierende DNA, regulatorische Elemente und die Chromatinorganisation eine wesentliche Rolle bei der Steuerung der Genexpression spielen (ENCODE Project Consortium, 2007; Djebali et al., 2012). Diese Entdeckungen haben gezeigt, dass biologische Komplexität nicht nur von den Genen selbst ausgeht, sondern von den ausgeklügelten regulatorischen Netzwerken, die bestimmen, wann, wo und wie Gene aktiviert werden.

Diese Lerneinheit hat die Studierenden in die Prinzipien der funktionellen Genomik eingeführt, indem wissenschaftliches Wissen mit innovativen digitalen Werkzeugen kombiniert wurde. Durch die Erforschung der ENCODE-Forschung haben die Lernenden untersucht, wie regulatorische Regionen, nicht-codierende RNAs und die Chromatinstruktur zusammenwirken, um die Genaktivität fein abzustimmen. Durch die Arbeit mit authentischen wissenschaftlichen Konzepten und Daten erhielten die Studierenden Einblicke in die Durchführung moderner Genomikforschung und die Bedeutung groß angelegter kollaborativer Projekte für den Fortschritt des biologischen Wissens.

Die Integration von Augmented Reality (AR), insbesondere durch Assemblr EDU, spielte eine zentrale Rolle bei der Steigerung des Engagements und Verständnisses der Studierenden. AR verwandelte abstrakte und mikroskopische genomische Prozesse in interaktive und visuell zugängliche Erlebnisse. Durch das Manipulieren von dreidimensionalen Modellen und das Erkunden von geschichteten Genomstrukturen konnten die Studierenden ein tieferes konzeptionelles Verständnis aufbauen und ihre räumlichen sowie systemischen Denkfähigkeiten stärken. Dieser Ansatz unterstützt forschendes Lernen und ermutigt die Studierenden, über das Auswendiglernen hinaus zu einer sinnvollen Interpretation wissenschaftlicher Phänomene zu gelangen.

Neben der Entwicklung fachspezifischer Kenntnisse unterstützte diese Einheit auch den Erwerb transversaler Kompetenzen. Die Studierenden verbesserten ihre digitale Kompetenz durch den Einsatz von AR-Technologien, stärkten ihre Kollaborations- und Kommunikationsfähigkeiten bei Gruppenaktivitäten und übten kritisches Denken durch die Analyse regulatorischer Mechanismen und krankheitsassoziierter Varianten. Gamifizierte Elemente und formative Bewertungen unterstützten zusätzlich die Motivation und aktive Teilnahme während des gesamten Lernprozesses.

Insgesamt zeigt diese Lerneinheit, wie die durchdachte Integration von wissenschaftlicher Forschung und digitaler Innovation inklusive, motivierende und zukunftsorientierte Bildungsangebote schaffen kann. Durch die Verbindung von genomischer Theorie mit interaktiver, AR-basierter Praxis sind die Studierenden besser darauf vorbereitet, die Relevanz der Genomik in Medizin, Biotechnologie und Gesellschaft zu verstehen. Die Einheit fördert wissenschaftliche Neugier, den verantwortungsvollen Umgang mit digitalen Technologien und die Wertschätzung der Komplexität des menschlichen Genoms – Schlüsselkompetenzen für Lernende in einer zunehmend wissenschaftlich geprägten Welt.

Phasen der Lerneinheit und Beschreibung

Phase	Beschreibung
Erkunden	- Forschung und Entdeckung: Die Studierenden erkunden das Human Genome Project und die Ursprünge des ENCODE-Projekts anhand angepasster wissenschaftlicher Texte und geführter Leseaktivitäten. - Inhaltsentwicklung: Einführung in zentrale genomische Konzepte, darunter DNA-Struktur, Gene, codierende und nicht-codierende Regionen, regulatorische Elemente, Chromatin und funktionelle Genomik. Vokabeltabellen und visuelle Hilfsmittel unterstützen das konzeptionelle Verständnis. - Konzeptionelle Unterstützung: Schwierigkeiten der Studierenden beim Verständnis komplexer Genregulation werden durch Diskussionen und formative Überprüfungen identifiziert. Interaktive Tools, darunter eine Gimkit-Vokabelaktivität, werden eingesetzt, um zentrale Begriffe zu festigen und die Lernenden auf die AR-basierte Erkundung vorzubereiten.
Durchführen	- Curriculare Umsetzung: Kernlektionen werden durch interaktive Präsentationen, wissenschaftliche Texte und geführte Diskussionen vermittelt. Assemblr EDU wird als Haupt-AR-Plattform eingeführt, um das Verständnis von Chromatinorganisation, Genregulation und regulatorischen Interaktionen zu unterstützen. - Interaktive Übungen: Die Studierenden absolvieren AR-Aktivitäten mit Assemblr, darunter die Erkundung geschichteter Genomkarten, die Identifikation regulatorischer Elemente und die Visualisierung von Genexpressionsmechanismen, inspiriert von ENCODE-Daten. - Feedback und Reflexion: Lehrkräfte sammeln Reflexionen der Studierenden, Peer-Feedback und Ergebnisse aus formativen Bewertungen (einschließlich AR-Aufgaben und digitalen Quizzen), um den Lernfortschritt zu überwachen und den Unterricht anzupassen.
Vertiefen	- AR-Integration: Assemblr EDU wird genutzt, um komplexe genomische Strukturen und regulatorische Systeme zu modellieren. Die Studierenden interagieren mit visuellen Overlays, die Genexpressionsmuster, Chromatinorganisation und Enhancer-Promoter-Interaktionen zeigen. - Forschendes Lernen: Lernende bete