Biochemie - mezioborová témata

 

Lipidy, biologické membrány a transport látek přes membrány

Slovo úvodem:)

Vytvořený výukový program předkládá informace v souvislostech, využívá dynamičnost animací k napodobení reálného chování chemických molekul (např. znázornění vibrace molekul, pohybu, tekutosti biologické membrány) a snaží se o správné zobrazení molekul (zachování barev jednotlivých atomů, rozlišení jejich velikosti, snaha o zachování prostorové struktury molekul a vazebných úhlů mezi atomy).

Animace jsou rozděleny do 5 tematických celků, které na sebe plynule navazují a jsou provázané i svým obsahem. Byla snaha o to, aby výukový program sloužil jako komplexní vzdělávací materiál zahrnující všechny oblasti související s danou problematikou (od struktury jednoduchých a složených lipidů až po strukturu a vlastnosti biologických membrán).

Interaktivita výukového programu je podpořena několika způsoby. Každý tematický celek obsahuje učební aktivity, jedná se zejména o otázky či úkoly vztahující se k dané problematice, které zapojují uživatele do procesu učení. Ten má tak možnost se na celém procesu aktivně podílet, protože on sám rozhoduje o volbě správných odpovědí jednotlivých otázek. Zároveň je mu tímto způsobem poskytnuta zpětná vazba, po zodpovězení dané otázky se objeví správné řešení a k němu i krátký vysvětlující komentář. Dalším interaktivním prvkem, který animace obsahují, jsou ovládací tlačítka. Každá dílčí animace obsahuje 8 tlačítek, která slouží k navigaci a ovládání programu. Zároveň jsou doprovázeny časovou osou, díky které má uživatel představu, v jaké části animace se právě nachází. Každá animace obsahuje tlačítko „domů“, které zjednodušuje celé ovládání a vrací uživatele na domovskou stránku sloužící jako rozcestník mezi tematickými celky.

Soubor výukových animací byl vytvořen pro účely výuky na středních školách, kde je možnost promítnout jeho obsah přes dataprojektor. Byly proto zvoleny kontrastní barvy a větší velikost písma. Animace mají dynamickou povahu a jsou v nich použity různé obrázky a barvy. Materiál tedy působí zajímavě a atraktivně.

Dílčí animace jsou doplněny o doprovodný text. V některých animacích se text mění současně s probíhající animací a pro někoho může být sledování obou prvků najednou složité. Vždy je ale možné využít ovládací tlačítka, animaci zastavit nebo přetočit.

Vytvořený výukový program propojuje učivo chemie a biologie, které na sebe hladce navazuje, a podporuje tak mezipředmětové vztahy. Chemická složka je v animacích zastoupena především při vysvětlení a znázornění struktur jednotlivých molekul, rozlišení konfigurace cis/trans apod. Biologická složka je zahrnuta především v animacích zaměřujících se na učivo biologických membrán a membránového transportu.

K výukovému programu byl sepsán studijní text, který by měl sloužit primárně učitelům jako doprovodný materiál, případně žákům jako opora a zdroj doplňujících informací. Text obsahuje obrázky z animací, vzorce chemických sloučenin. Kapitoly studijního textu odpovídají kapitolám a tematickým celkům výukového programu. Většinou je shodný i obsah příslušných kapitol, některé části studijního textu jsou však doplněny o další informace a poznatky. Jedná se především o následující kapitoly: esterifikace, složené lipidy, biologické membrány, membránový transport. V animacích je reakce esterifikace znázorněna pomocí zjednodušeného schématu, který byl navržen tak, aby bylo uživateli na první pohled jasné, které výchozí látky se reakce účastní a které produkty pak vznikají. Mechanismus kysele katalyzované esterifikace je již však uveden ve studijním textu a slouží k doplnění příslušné kapitoly. Studijní text zároveň zahrnuje kapitolu o biosyntéze triacylglycerolů v živých organismech, ke které dochází složitějším mechanismem a skládá se z několika dílčích reakcí katalyzovaných různými enzymy. Tyto pochody jsou považovány za nadstavbové učivo, které přesahuje rámec středoškolského učiva, proto nejsou detailně v animaci popsány, avšak ve studijním textu (z důvodu doplnění informací k dané problematice) zahrnuté jsou. Co se týče tematického celku složené lipidy, studijní text obsahuje oproti animacím další struktury dusíkatých látek (konkrétně se jedná o ethanolamin a serin), které mohou být ve fosfolipidech navázány. Tematické celky biologické membrány a membránový transport jsou ve studijním textu zpracovány oproti animacím o něco podrobněji. Studijní text kupříkladu zmiňuje způsoby připojení monosacharidů či oligosacharidů na protein (přes tři možné aminokyseliny buď N‑glykosidovou, nebo O-glykosidovou vazbou), dále například doplňuje informace o kyselině sialové a zároveň dodává podrobnosti týkající se přenosu iontů sodno-draselnou pumpou apod. Doplňující informace slouží k ucelené představě o dané problematice, je na uvážení učitele, zda je při výkladu použije, nebo ne.

K výukovému programu Lipidy byla rovněž vytvořena metodická příručka, která uživatele s daným programem seznamuje. Obsahuje stručnou charakteristiku programu, představuje obsah výukových animací a popisuje jejich spuštění a ovládání.

Animace jsou rovněž doplněny o didaktické poznámky, které nabízí různé způsoby a metody práce při využití programu ve výuce. Jedná se pouze o náměty realizace výuky. Didaktické poznámky navrhují především použití molekulové stavebnice jako další učební pomůcky při výuce daného tématu. Žáci si mohou sestavit jednotlivé molekuly, díky čemuž uvidí jejich skutečnou strukturu v prostoru. Mají možnost také porovnat vyšší mastné kyseliny a popsat, v čem se molekuly liší a v čem shodují. Při práci s molekulovou stavebnicí musí žáci navíc aplikovat znalosti základů organické chemie (např. změna hybridizace uhlíků dvojné vazby). Díky tomu dojde k prohlubování poznatků daného učiva, při práci s molekulovou stavebnicí se navíc využije více smyslů a žáci se aktivně zapojí do výuky, což bude mít vyšší efekt při pochopení dané problematiky. Žáci mohou rovněž diskutovat o použití tuků ve výživě, porovnávat různé potraviny na základě tabulek výživových hodnot a komentovat výsledky.

Animace ani studijní text neslouží k nahrazení jiných učebních pomůcek (např. učebnic) nebo výkladu učitele. Jsou určeny pouze jako podklady napomáhající učitelům při vysvětlování problematiky spojené s tématem lipidy a žákům pro lepší představu jednotlivých procesů.