Κρατήστε τα νεύρα σας: πραγματοποιώντας χημική συναπτική μετάδοση Teach article

Author(s): Matthias Andersen-Gassner, Andrea Möller
Translator(s): Ιωάννης Φυτιλάκος, Κυριακή Δήμητρα Αμπραχίμ

Παίξτε το θεατρικό: οι μαθητές αναλαμβάνουν τους ρόλους των διαφορετικών δομικών συστατικών μιας σύναψης για να πραγματοποιήσουν τη συναπτική μετάδοση και να μάθουν για τη νευροβιολογία.

Η διδασκαλία της νευροβιολογίας στους μαθητές μπορεί κάποιες φορές να είναι δύσκολη. Στην πραγματικότητα, τα θέματα φυσιολογίας των νευρώνων περιέχουν ορισμένες από τις πιο δύσκολες έννοιες με τις οποίες έρχονται αντιμέτωποι μαθητές και καθηγητές στο σχολείο. Σε τέτοια σύνθετα θέματα, πολλοί καθηγητές τείνουν να λειτουργούν ως εξής: «αυτά είναι η θεωρία, απλά απομνημόνευσέ την». Γι’ αυτό χρησιμοποιούμε σχολικά βιβλία, στα οποία οι ηλεκτροχημικές διεργασίες περιορίζονται σε έναν απλό κατάλογο πολυάριθμων βημάτων, που συχνά συνοδεύονται από εικόνες με υπερβολική πολυπλοκότητα.

Στη δραστηριότητα που παρουσιάζεται εδώ, οι μαθητές αναλαμβάνουν τους ρόλους των διαφορετικών δομικών συστατικών μιας σύναψης για να πραγματοποιήσουν τη συναπτική μετάδοση.

Είναι γενικά αποδεκτό ότι η «ενεργός μάθηση» αυξάνει τα κίνητρα των μαθητών και τους οδηγεί σε καλύτερες επιδόσεις σε διάφορους επιστημονικούς κλάδους.[1,2] Επιπλέον, η κίνηση μέσα στην τάξη, η συμμετοχή σ’ ένα παιχνίδι ρόλων που περιλαμβάνει αλληλεπιδράσεις με άλλους μαθητές μπορεί να ενισχύσει το επίπεδο ενεργοποίησης του μαθητή, ο οποίος παρακολουθεί με μεγαλύτερο ενδιαφέρον και προσοχή το μάθημα.[3]

Αυτή η δραστηριότητα επιτρέπει στους καθηγητές να εφαρμόσουν διαφοροποιημένη διδασκαλία σε μαθητές που χρειάζονται περισσότερη καθοδήγηση και σε εκείνους που είναι ήδη εξοικειωμένοι με τις ενεργητικές μεθόδους μάθησης. Είναι ένας πολύτιμος τρόπος για τη διερεύνηση της συναπτικής μετάδοσης, παράλληλα με την παραδοσιακή διδασκαλία και μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί χωρίς κάποιο πρόσθετο κόστος.

Μέρη ενός νευρώνα
Εικόνα: Dana Scarinci Zabaleta/Wikimedia, CC0 1.0

Παιχνίδι ρόλων με τις συνάψεις

Η πρακτική δραστηριότητα που περιγράφεται εδώ είναι κατάλληλη για μαθητές ηλικίας 14–19 ετών και προσαρμόζεται για μια ομάδα 10–18 μαθητών. Εάν έχετε περισσότερους μαθητές, χωρίστε τους σε δύο ομάδες.

Οι μαθητές θα χρειαστούν περίπου 10–15 λεπτά για την εισαγωγή (αυτό μπορεί επίσης να οριστεί ως εργασία για το σπίτι) και 40 λεπτά για την υπόλοιπη εργασία.

Στο τέλος της δραστηριότητας οι μαθητές ενθαρρύνονται να αποθηκεύσουν τα αποτελέσματά τους δημιουργώντας ένα σύντομο βίντεο με το παιχνίδι ρόλων των συνάψεων.

Υλικά

Οι κάρτες δραστηριοτήτων μπορούν να δοθούν σε τρία επίπεδα πολυπλοκότητας ώστε η δραστηριότητα να προσαρμοστεί σε διαφορετικές ηλικίες και ικανότητες των μαθητών.

Επίπεδο πολυπλοκότητας Υποστηρικτικό υλικό
Επίπεδο 1 (εύκολο)Κάρτες δράσης με σύντομη περιγραφή (ο αριθμός των καρτών δράσης είναι ήδη καθορισμένος) μαζί με το διάγραμμα συνάψεων
Επίπεδο 2 (μεσαίο)Ετικέτες ρόλων χωρίς περιγραφή
Επίπεδο 3 (δύσκολο)Κενές κάρτες δράσης που πρέπει να συμπληρώσουν οι μαθητές
Πίνακας 1: Επίπεδα πολυπλοκότητας του υποστηρικτικού υλικού
Υλικά που χρησιμοποιούνται για τη δραστηριότητα
Εικόνα ευγενική προσφορά των συγγραφέων

Διαδικασία

  1. Πριν από τη δραστηριότητα, θα πρέπει να γίνει μια σύντομη εισαγωγή στη χημική σύναψη. Αυτή η εισαγωγή μπορεί επίσης να γίνει σε μορφή ανεστραμμένης τάξης όπου οι μαθητές διαβάζουν ένα άρθρο σχετικά με τη μεταφορά της νευρικής ώσης μέσω των συνάψεων στο σπίτι (όπως το φύλλο οδηγιών για τη συναπτική μετάδοση) ή παρακολουθούν μια μικρή ταινία σχετικά με τη συναπτική μετάδοση.
  2. Δημιουργήστε έναν καθαρό χώρο στην τάξη σας ή έξω από αυτή (περίπου 15 m2 ανά ομάδα).
  3. Χωρίστε τους μαθητές σε ομάδες από 10 μέχρι 18 μαθητές. Λάβετε υπ’ όψιν ότι οι μεγαλύτερες ομάδες μαθητών θα χρειαστούν πιθανόν περισσότερη καθοδήγηση από τον καθηγητή.
  4. Ενημερώστε τους μαθητές ότι θα υποδυθούν την επικοινωνία δύο νευρώνων μέσω μιας χημικής σύναψης.
  5. Μοιράστε τις μπάλες του τένις σε ένα κουτί (περίπου 50 μπάλες ανά ομάδα/δύο κουτιά) και δύο σχοινιά ανά ομάδα. Τα σχοινιά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την οριοθέτηση της συναπτικής σχισμής.
  6. Κάθε μπάλα του τένις λειτουργεί ως ένα μόριο νευροδιαβιβαστή.
  7. Μοιράστε τις κάρτες δράσης, τα ταμπελάκια ρόλων ή τις κενές κάρτες, ανάλογα με το επίπεδο γνώσεων των μαθητών και την ικανότητά τους να εργάζονται χωρίς καθοδήγηση (Πίνακας 1). Θα πρέπει να ανατεθούν ρόλοι και τα ταμπελάκια θα πρέπει να κουμπωθούν στα ρούχα των μαθητών σαν κονκάρδες έτσι ώστε όλοι να γνωρίζουν ο ένας τον ρόλο του άλλου στην ομάδα. Στη σκηνή βρίσκονται οι παρακάτω χαρακτήρες:
    1. Πλασματική μεμβράνη
    2. Δυναμικό ενέργειας
    3. Κανάλι Ca2+
    4. Συναπτικά κοκκία
    5. Ιόντα
    6. Κανάλι ιόντων
    7. Υποδοχέας/κανάλι ιόντων
    8. Ένζυμο αποικοδόμησης νευροδιαβιβαστών
    9. Αντλία επαναπρόσληψης  νευροδιαβιβαστή
  1. Τώρα δίνεται η οδηγία στους μαθητές να πραγματοποιήσουν τη διαδικασία της συναπτικής μετάδοσης σύμφωνα με όσα έχουν μάθει στο εισαγωγικό μέρος.
  2. Μετά από περίπου 20 λεπτά, ζητήστε από τους μαθητές να εξηγήσουν το μοντέλο της συναπτικής μετάδοσης.
  3. Ο καθηγητής μπορεί να βοηθήσει στην αποκάλυψη πιθανών παρανοήσεων (πίνακας 2) και στον εντοπισμό ελλειμμάτων που προκύπτουν κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας. Για παράδειγμα, οι μπάλες του τένις μετακινούνται σκόπιμα αντί να διαχέονται και να βρουν έναν υποδοχέα τυχαία. Εάν προκύψουν παρανοήσεις, χρησιμοποιήστε τις κατάλληλες κάρτες από το υποστηρικτικό υλικό 5 και μοιράστε τις στους μαθητές για συζήτηση.
    Κάρτα παρανόησηςΠαρανόηση
    M1Οι νευροδιαβιβαστές (μπάλες τένις) ρίχνονται στον στόχο
    M2Ο υποδοχέας/κανάλι ιόντων συλλαμβάνει τον νευροδιαβιβαστή
    M3Ο νευροδιαβιβαστής συνδέεται μόνιμα με τον υποδοχέα
    M4Τα κυστίδια παραμένουν στη συναπτική σχισμή
    M5Ο νευροδιαβιβαστής παραμένει μόνιμα στη συναπτική σχισμή
    M6Τα ένζυμα αποικοδόμησης νευροδιαβιβαστών είναι ενεργά μόνο στο τέλος του παιχνιδιού ρόλων (αφού ο νευροδιαβιβαστής συνδεθεί με τον υποδοχέα)
    Πίνακας 2: Πιθανές παρανοήσεις μαθητών και αντίστοιχες βοηθητικές κάρτες
  1. Μετά την εργασία με τις κάρτες, το μοντέλο θα πρέπει να είναι όλο και πιο ακριβές και οι μαθητές θα πρέπει να κατανοούν τις βασικές έννοιες της συναπτικής μετάδοσης.
In this role play, students wear labels
Μια εκδοχή του σεναρίου της χημικής συναπτικής μετάδοσης
Η Εικόνα είναι ευγενική χορηγία του Matthias Andersen-Gassner

12. Ένας από τους μαθητές θα πρέπει να καταγράψει την τελική μορφή της παράστασης σε κινητό τηλέφωνο ως ταινία μικρού μήκους.

13. Οι μαθητές θα πρέπει να γράψουν ένα συνοδευτικό κείμενο ώστε να παρέχουν μια συγχρονισμένη αφήγηση για την ταινία μικρού μήκους. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει τις γνώσεις που έχουν αποκτήσει οι μαθητές και να εντοπίσει κοινές παρανοήσεις ή/και να βαθμολογήσει την εργασία.

Συζήτηση

Είναι σημαντικό οι μαθητές να κατανοούν το μοντέλο που έχουν δημιουργήσει και να συζητούνται τυχόν λανθασμένες αντιλήψεις κατά τη διαδικασία ενεργοποίησης της συναπτικής μετάδοσης. Ο διάλογος μεταξύ των μαθητών και του καθηγητή θα πρέπει επίσης να είναι στο επίκεντρο.

Συμπέρασμα

Ένας σημαντικός όγκος βιβλιογραφίας έχει αποδείξει ότι η εφαρμογή μη συμβατικών προσεγγίσεων, όπως τα παιχνίδια και το παιχνίδι ρόλων, ενεργοποιεί τη μάθηση.[2–5] Συνιστούμε κατά τη διάρκεια της παράστασης οι μαθητές να εργάζονται μόνοι τους και οι καθηγητές να προσπαθούν να μην παρεμβαίνουν. Είναι σημαντικό όλοι οι μαθητές να είναι εξοικειωμένοι με το θέμα πριν ξεκινήσουν το παιχνίδι ρόλων. Διαφορετικά, το παιχνίδι ρόλων τείνει να καταλήγει σε σύγχυση.

Τέλος, τα βίντεο που δημιουργήθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπο για πολλά μαθήματα που αφορούν φάρμακα, ασθένειες ή την έννοια των ανασταλτικών και διεγερτικών συνάψεων.

References

[1] Glynn SM, Price Aultman L, Owens AM (2005) Motivation to learn in general education programs. The Journal of General Education 54: 150–170. doi: 10.2307/27798014

[2] Prince M (2004) Does active learning work? A review of the research. Journal of Engineering Education 93: 223–231. doi: 10.1002/j.2168-9830.2004.tb00809.x

[3] Kumar R, Lightner R (2007) Games as an interactive classroom technique: perceptions of corporate trainers, college instructors and students. International Journal of Teaching and Learning in Higher Education 19: 53–63.

[4] Franklin S, Peat M, Lewis A (2003) Non-traditional interventions to stimulate discussion: the use of games and puzzles. Journal of Biological Education 37: 79–84. doi:  10.1080/00219266.2003.9655856

[5] Simon-Dack SL (2014) Introducing the action potential to psychology students. Teaching of Psychology 41: 73–77. doi:  10.1177/0098628313514183

Resources

Author(s)

Ο Matthias Andersen-Gassner είναι καθηγητής στο Gymnasium GRG17 Geblergasse στη Βιέννη και μέλος της ενδοϋπηρεσιακής ομάδας καθηγητών του Αυστριακού Κέντρου Εκπαιδευτικής επάρκειας για τη Βιολογία στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, Αυστρία.

Η Andrea Möller είναι επικεφαλής του Αυστριακού Κέντρου Εκπαιδευτικής επάρκειας για τη Βιολογία και είναι Καθηγήτρια Βιολογίας στην Παιδαγωγική Σχολή και στη Σχολή Επιστημών της Ζωής στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης, στην Αυστρία.

License

CC-BY

Related articles

Understand

Φύλακας του εγκεφάλου: ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός

Οι παρατηρήσεις στο μοναδικό προστατευτικό φράγμα του εγκεφάλου θα μπορούσαν να προσφέρουν ελπιδοφόρες θεραπείες για ασθένειες, όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας και η νόσος του Αλτσχάιμερ.

Biology, Health