Autor: Anna Juwan

Temat: Barkoding DNA

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie rozszerzonym

Podstawa programowa:

Kształtowane kompetencje kluczowe:

• kompetencje cyfrowe;

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne (językiem ucznia):

• Opiszesz, na czym polega metoda barkodingu DNA.

• Ocenisz możliwości zastosowania barkodingu DNA.

• Wskażesz, jakie sekwencje DNA wykorzystywane są jako barkody.

• Przedstawisz zalety barkodingu DNA nad innymi metodami ustalania pokrewieństwa między gatunkami.

Strategie nauczania:

• konstruktywizm;

• konektywizm.

Metody i techniki nauczania:

• z użyciem komputera;

• ćwiczenia interaktywne;

• analiza grafiki interaktywnej;

• analiza tekstu źródłowego;

• gra dydaktyczna.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda;

• telefony z dostępem do internetu.

Przebieg lekcji

Faza wstępna:

1. Nauczyciel wyświetla na tablicy temat lekcji oraz cele zajęć, omawiając lub ustalając razem z uczniami kryteria sukcesu.

2. Wprowadzenie do tematu. Nauczyciel prowadzi pogadankę, zadając pytania:
   – Czym jest różnorodność biologiczna w kontekście zwierząt, grzybów i roślin?
   – Dlaczego naukowcy potrzebują różnych metod sekwencjonowania genów?
   – Jakie są najczęstsze problemy w zakresie taksonomii, z którymi borykają się badacze?
   – Jakie znacie metody stosowane w inżynierii genetycznej?
   Następnie nauczyciel wyjaśnia, czym jest barkoding. Wspomina, że często porównuje się tę metodę sekwencjonowania do kodów kreskowych na produktach.

Faza realizacyjna:

1. Praca z tekstem. Uczniowie zapoznają się z tekstem w sekcji „Przeczytaj”, zwracając uwagę na następujące kwestie:
   – Dlaczego dotychczasowe metody identyfikacji organizmów były zawodne?
   – Jakie zalety ma barkoding DNA?
   – Jakie sekwencje wykorzystuje się do identyfikacji zwierząt, grzybów i roślin?
   – Do czego służą referencyjne bazy danych, np. BoLD?
   – Jakie właściwości genu kodującego enzym oksydazę cytochromu c (Cox1) zdecydowały o jego wykorzystywaniu w barkodingu?
   Po upływie określonego czasu wybrani uczniowie prezentują odpowiedzi na pytania. Pozostali uczniowie i nauczyciel uzupełniają luki i korygują błędy.

2. Praca z multimedium („Grafika interaktywna”). Nauczyciel wyświetla grafikę interaktywną i wspólnie z uczniami dokonuje jej analizy. Prosi podopiecznych, by pracując w parach, wyjaśnili, z jakimi korzyściami wiąże się zastosowanie metody metabarkodingu w opisanych badaniach oraz jakie są ograniczenia tej metody w identyfikacji organizmów. Następnie uczniowie konsultują swoje rozwiązania z inną, najbliżej siedzącą parą.

3. Utrwalenie wiedzy i umiejętności. Uczniowie tworzą niewielkie, 3- lub 4‑osobowe zespoły i wykonują ćwiczenie nr 7 (w którym mają za zadanie wyjaśnić – na podstawie przedstawionego tekstu – jak zastosowanie barkodingu DNA pomoże naukowcom poznać wpływ inwazji opisanych ryb na rodzime gatunki, społeczności i ekosystemy) z sekcji „Sprawdź się”. Następnie wskazany zespół prezentuje przygotowane odpowiedzi. Klasa ocenia ich poprawność. Nauczyciel wyjaśnia ewentualne wątpliwości.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie rozwiązują ćwiczenie nr 5 (typu „prawda/fałsz”) z sekcji „Sprawdź się”. Następnie przygotowują podobne zadanie dla osoby z pary: tworzą trzy prawdziwe lub fałszywe zdania dotyczące tematu lekcji. Uczniowie wykonują ćwiczenie otrzymane od kolegi lub koleżanki.

2. Nauczyciel wyświetla temat lekcji i cele zawarte w sekcji „Wprowadzenie”, podsumowuje omawiany na lekcji materiał, wyjaśnia wątpliwości uczniów.

Praca domowa:

1. Wykonaj ćwiczenia od 1 do 4 oraz 6 z sekcji „Sprawdź się”.

2. Dla chętnych: Wykonaj ćwiczenie nr 8 z sekcji „Sprawdź się”.

Materiały pomocnicze:

• „Encyklopedia szkolna. Biologia”, red. Marta Stęplewska, Robert Mitoraj, Wydawnictwo Zielona Sowa, Kraków 2006.

• Zuzanna Kowalska, Filip Pniewski, Adam Latała, Barkoding DNA – nowoczesne podejście do identyfikacji organizmów, „Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych” 2019, t. 68, nr 1: Varia.

Dodatkowe wskazówki metodyczne:

• Nauczyciel może wykorzystać medium zamieszczone w sekcji „Grafika interaktywna” do podsumowania lekcji.