Cellemembran

Cellemembran

Status & Planer

Generelt er forløbet og dennes beskrivelse lavet for at gøre prøve; dels med hensyn til at udforske, hvordan man overhovedet bedriver "CT i fag" med et konkret eksempel; dels mht. brug af meget tidlig udgave af en skabelon for forløbsbeskrivelser.

Evaluering af forløbet:

• Forløbet tænkes afprøvet i en 2.g klasse i faget Bioteknologi A på Silkeborg Gymnasium i December 2016.
• NetLogo modellen (selve simuleringen) anvender to former for agenter (vandmolekyler og natriumioner) samt forskellige patches (external og internal samt transportprotein i membranen). Simuleringen er tidsafhængig og fordelingen af hhv. vandmolekyler og natriumioner kan følges på et plot.
• Når man anvender NetLogo får man grafisk brugergrænseflade og interaktionsdesign foræret.
• Forløbet er beskrevet yderligere (men meget kortfattet!) i en artikel, der pt. er under review.

Evaluering af beskrivelsen:

• Dette eksempel på en forløbsbeskrivelse er lavet med udgangspunkt i denne skabelon.

Det er planen at få dette forløb afprøvet af en håndfuld andre lærere på hold og skoler indenfor biologi, bioteknologi og/eller kemi.

Introduktion

Formålet med forløbet er trefold:

• Generelt at introducere de studerende til udvalgte elementer af computational thinking: abstraktion, modellering og algoritmer (sekvens, iteration og selektion).
• Generelt at arbejde med et centralt emne i bioteknologi/biologi/kemi vha. en computationel thinking (CT) indgangsvinkel. Her er cellebiologi oplagt. I cellebiologi arbejdes der bl.a. med at identificere og analysere forskellige typer af transportformer af stoffer over cellemembranen. Der er identificeret over 300 forskellige transportformer, men i cellebiologiundervisningen fokuseres der typisk på tre til fire typer. Simuleringen præsenterer to af disse typer henholdsvis passiv diffusion ved osmose (vandmolekyler) og passiv diffusion vha en ligandstyret ionkanal (natriumioner).
• Konkret - som eksemplifikation af kombinationen af de to ovenstående formål - at lade de studerende arbejde med en simpel repræsentation af transportformerne over cellemembranen og derved bruge, ændre i og tilføje elementer til simuleringen.

Forløbet strækker sig ialt over 2x75 minutter.

Forudsætninger

• De studerende arbejder med deres egne computere, hvorfor det forudsættes, at de kan installere NetLogo software på denne.
• Adgang til små whiteboards, der bruges parvis til at lave modeller.
• Adgang til digital kamera/mobil mht. at uploade fotos af whiteboards.
• Der er ingen faglige forudsætninger indenfor hverken bioteknologi eller CT.
• I løbet af forløbet bliver de studerende bedt om at løse specifikke opgaver i NetLogo og om at gemme deres modeller som filer. Desuden bliver eleverne bedt om at udfylde arbejdsark med besvarelser på reflektionsopgaver der stilles undervejs i forløbet.

Aktiviteter & Materialer

Forløbet er struktureret i tre logiske klumper fordelt på to fysiske sessioner. Se varigheden af de enkelte dele under hver aktivitet.

• Introduktion
• Arbejdsopgaver
• Perspektivering
• Evaluering

Refleksioner over designet af forløbet

Modeling and simulation practices:

Assessing computational models strength and limitations

Refining/modifying computational models to represent a phenomenon (addere flere ion-kanaler, introducere Na?/K+ATPase)

Using computational models to understand a concept (forstå hvad potentialet er)

Data practices:

Analizing data (kigge på plot, hvornår er der ligevægt?)

Visualizing data (hvorfor har vandmolekylerne den form de har?)

System thinking practices:

Understanding the relationships within a system (både Na+, K+, Cl- bestemmer potential. Forstå osmosebegreb, diffusion)

Computational Problem Solving Practices:

Forløbet tilgodeser fagene biologi og bioteknologis læreplaner, hvor beskrivelse af "cellers opbygning og funktion", samt redegørelse for sammenhængen mellem "cellers struktur, egenskaber og funktion" er centralt kernestof.