Undervisningsforløb til Biosensor
Mangler du inspiration eller undervisningskoncepter til dine biosensor forsøg?
I Biotech Academy har vi udviklet et helt undervisningsforløb med udgangspunkt i Biosensor forsøgene, baseret på undersøgelsesbaseret læring (UBNU).
Forløbet består af 3 dele:
- (Introduktion)
- Del 1 – Protokol sammensætning
- Del 2 – Hypotesedannelse
- Del 3 – Byg en Biosensor
Forløbet er tiltænkt som en måde at skabe en dynamisk læringsmetode hvor praksis kommer før teori, med laboratorieundervisning. Forløbet skal ses som et supplement til Biosensor forsøgene, og blev oprindeligt udarbejdet som en UBNU (Undersøgelses Baseret Naturvidenskabelig Undersøgelse) heldags workshop på Future Scientist Summercamp. Forløbets del 1. kan derfor ikke udføres uden DNA oprensning kit, som ikke er en del af vores Biosensorkit. Ekstra materialet består i et genoprensningskit ‘Genomic DNA Purification Kit’ (eller lignende kit) som kan købes fra flere forhandlere. Del 2. gør brug af både case 1 og case 2, og kan derfor supplementere biosensor forsøgene direkte. Del. 3 er en teoretisk udfordring, der ikke kræver et laboratorie, og kan tillægges både case 1 og case 2.
Figur 1. UBNU’s (Undersøgelses Baseret Naturvidenskabelig Undervisning) 6F model, som er den konceptuelle læringsmetode som står bag dette undervisningsforløb. Ideen er at FANGE elevens interesse på baggrund af lille forudsætning, derefter FORSK/FORKLAR/FEEDBACK for at bygge teori på erfaring og skabe en sult efter at kende teorien. Til sidst rundes der af med FORLÆNG for at perspektivere til et større billede. Hvis det større billede igen kan FANGE interessen, da er man sikker på, at man er nået i mål.
Nedenunder i Figur 2. kan man se en overordnet tidshorisont af hele forløbet . Husk på at alle delene i forløbet er uafhængige af hinanden, og kan fravælges for at spare tid. Det er tilgengæld en fordel at bruge god tid på del 2, da denne del er en direkte forlængelse af selve Biosensor case 1 og case 2 forsøgene og kræver en del laboratorietid. De “+ 55 minutter ” i del 1. hører til et ekstra DNA oprensnings laboratorieforsøg som case 1 og case 2 ikke tilbyder.
NB. Se ‘Samtlige nødvendige filer‘ nedenfor, for et dokument med mere dybdegående og forklarende tidshorisont
Introduktionen går ud på at FANGE elevens interesse, give eleven et indblik i biosensorers almennyttigheden samt give en klar definition af hvad en biosensor er eller kan være. For at skabe en interaktiv introduktion, da foreslår vi at man starter med at præsentere en masse potentielle biosensor objekter. Elevernes opgave bliver i grupper at gætte hvilke objekter som er biosensorer og hvilke som ikke er.
Eksempler på potentielle biosensor objekter du som lære kan bruge er:
- Biosensorer: Blodsukkermåler (f.eks. en fitnesstracker), Alkoholtester, Glukosemåler (diabetes), Graviditetstest
- Ikke biosensorer: Covid19-test, normal blodtryksmåler, Termometer,
Efter diskussion og feedback fra læren præsenterer læren den endelige definition af hvad en biosensor er, og fremhæver de objekter som faktisk er Biosensorer. (BEMÆRK: Biosensorer har siden deres oprindelse altid været under udvikling og det kan derfor diskuteres hvorvidt nogle biosensorer er biosensorer eller ikke, f.eks. ville nogle mene at en Covid-19 test er en biosensor – da definitionen udvikler sig, er det op til argumentation hvorvidt objektet hører til biosensor eller ikke biosensor kategori).
Biosensor definition:
”En enhed, der bruger en levende organisme eller biologiske molekyler, til at registrere tilstedeværelsen af kemikalier.”
Bemærk at det er den engelske Biosensor definition. På dansk benyttes ordet også i nanoteknologi, hvor det har en anden betydning.
Målet med introduktionen er at give eleverne en klar ide om hvad en biosensor er eller kan være.
Protokol sammensætningen går ud på FORKLARE den forudgående procedure, nemlig plasmid DNA oprensning, som udføres før man kan genmodificere. Mere konkret er DNA oprensnings proceduren blevet delt op i 5. trin. Eleverne får da til opgave, i grupper, at sammensætte trinene i den rigtige rækkefølge så DNA oprensingen giver mening. Hvert trin har en forside, med det overordnede koncept af trinet, og en bagside med en uddybbende forklaring af hvordan trinet konkret udføres. Vi anbefaler at man printer dette på et to-sidet print (se ‘Samtlige nødvendige filer’).
Øvelsen er teorietisk, men man kan købe et oprensingskit, hvorved øvelsen kan laves som en FORSK/FORKLAR oplevelse hvor eleverne får lov at oprense plasmiderne de senere hen skal bruge i biosensor kittet.
Hypotesedannelse går ud på at FORSKE og FORKLARE selve genmodificeringen. Det er her at Biosensor kittet bliver brugt (NB. det giver bedst mening at lave hypotesedannelse ved gennemgang af både case 1 og case 2). Mere konkret præsenteres eleverne for et ‘hypotese board’ (kan med fordel lamineres, så man let kan udviske dem), hvortil de skal tegne kolonier, alt efter hvor de mener kolonierne kan gro og hvilken farve de har. Det eneste eleverne ved er, at en af tube indeholder en biosensor. Dette kan være en frusterende process for nogle elever, da det er svært at finde det rigtige svar, men det skaber en større lyst til at kende det rigtige svar.
Efter eleverne har gættet, får de lov til at gå i laboratoriet og udføre genmodificeringen. Resultatet af deres genmodificering kan efter inokulation disskuteres med sammenligning til deres gæt på ‘hypotese boardet’.
Øvelsen præsenteres med et flowsheet af genmodificeringen. I Flowsheetet kan der ses 3 tuber:
- Tube 1: med vand i
- Tube 2: med plasmid fra case 1 i
- Tube 3: med plasmid fra case 2 i
HUSK det er kun case 2 som er en biosensor, da case 2 registerer tilstedeværelsen af acetylsalicylsyre, mens case 1 er en positiv kontrol der beviser at E. coli kan genmodificeres.
Hver tube undergår samme behandling (genmodifcieringen af E. coli) og plades ud på ens agar holdige petriskåle som vist i ‘hypotese boardet’. Se Forberedelse af LB medie som kan findes i dokumentet Forberedelsesguide af case 1 & 2 for at lave petriskåle.
Byg en biosensor går ud på at FORLÆNGE forståelsen af biosensorer og deres applikationer i verden. Mere konkret får eleverne, i grupper, til opgave at sammensætte nogle kort og argumentere for en biosensor som kan detektere en bestemt sygdom. Selve øvelsen er delt op i 3 dele:
- Sygdom – her skal eleverne vælge den sygdom de vil se nærmere på.
- Design – her skal eleverne vælge et biosensor design hvor de med henblik på tid, præcision og pris tænker på biosensorens funktion ift. sygdommen som er valgt.
- Detektion – her skal eleverne vælge hvad deres biosensor skal kunne registrere med henblik på hvilket molekyle som kan detekteres i valgte sygdom.
Når eleverne har bygget deres biosensorer kan de enten præsentere og argumentere for hver enkelte del til læren, hinanden eller klassen. Dette er op til dig som lære at bestemme. Her er der mulighed for at differentiere undervisningen alt efter hvor mange parametre biosensoren skal vurderes efter.
Fil til Introduktionen – Indeholder billeder af forskellige biosensorer:
Filer til del 1. – Protokol Sammensætning (Vi anbefaler at man printer DNA oprensnings steps på to-sidet print, dvs. at forsiden passer til bagsiden, så man kan “flippe” papiret):
Alt i en:
Enkeltvis:
- Forside – DNA oprensning step 1
- Bagside – DNA oprensning step 1
- Forside – DNA oprensning step 2
- Bagside – DNA oprensning step 2
- Forside – DNA oprensning step 3
- Bagside – DNA oprensning step 3
- Forside – DNA oprensning step 4
- Bagside – DNA oprensning step 4
- Forside – DNA oprensning step 5
- Bagside – DNA oprensning step 5
Filer til del 2. – Hypotese Dannelse (Vi anbefaler at man printer Flowsheets på to-sidet print, dvs. at del 1. og del 2. kan ses ved blot at “flippe” papiret):
Alt i en:
Enkeltvis:
- Del. 1 – Flowsheet til hypotese dannelse
- Del. 2 – Flowsheet til hypotese dannelse
- Hypotese dannelse – overblik og gættepapir
Filer til del 3. – Byg en Biosensor:
Alt i en:
Enkeltvis:
- Byg en biosensor – opgaveformulering
- Del 1. Kort til Byg en biosensor
- Del 2. Kort til Byg en biosensor
- Del 3. Kort til Byg en biosensor
Fil til dybdegående tidshorisont af heldags workshop:
Fil til powerpoint for en heldags workshop:
Alle filer på en gang:
- Kommer snart