Модульные программы по биохимии как средство активизации самостоятельной работы студентов

МЕТОДИКА

Г.Ф. Зейберт, Г.И. Золотарева

МОДУЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ ПО БИОХИМИИ КАК СРЕДСТВО АКТИВИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Возрастание роли самостоятельной работы студентов — устойчивая тенденция, характерная для всех вузов. Все в большей мере обучаемый должен уметь самостоятельно включать в систему своей деятельности нарастающий поток информации, причем не только собственно профессиональной, но и полезной для специалиста и просто интересной. Очевидно, что всю информацию такого рода никакие учебные планы охватить не могут. Необходимо отметить, что более 50 % общего бюджета учебного времени в вузе приходится на долю самостоятельной работы студентов. Целый ряд данных указывает, что это время используется студентами нерационально.

Мы считаем, что использование модульной технологии в сочетании с внедрением индивидуального кумулятивного индекса (ИКИ) в рамках традиционной вузовской лекционно-семинарско-лабораторной системы значительно повысит эффективность самостоятельной работы студентов, будет способствовать формированию у них навыков самообразования, творческого решения поставленных задач, усилит мотивацию обучения. В процессе обучения у студентов появляется возможность маневрировать и находить оптимальный путь формирования своего индивидуального рейтинга. Модульно-рейтинговая технология позволит преподавателю более объективно оценивать усвоение материала и уровень сформированности компетентности будущих специалистов.

Модульный подход в обучении реализуется путем использования модульных программ. Для составления программ преподаватели должны определить основные идеи курса, его содержание, структурировать материал, выделив определенные блоки (модули), сформулировать дидактические цели. Большое внимание при разработке программ должно уделяться планированию контроля за усвоением материала. В рамках каждого модуля планируется входной контроль, то есть актуализация ранее усвоенных знаний, которые необходимы для изучения нового учебного материала, выходной контроль, характеризующий

степень усвоения материала, умение организовать свою самостоятельную работу, активность и прилежание, и текущий, промежуточный контроль, позволяющий своевременно выявить пробелы в знаниях и скоординировать дальнейшую работу студента.

В процессе преподавания биохимии и ранее уделялось большое внимание организации самостоятельной работы студентов, в результате чего сложилась определенная система, включающая как известные, так и нетрадиционные ее формы. Развитие этой системы мы видим в создании модульных программ. В курсе биохимии мы выделили 14 модулей.

Структура каждого модуля включает:

— программу модуля, в которой раскрывается теоретическое содержание дисциплины, определенное государственным стандартом;

— рабочий план лекций и лабораторно-практических занятий в рамках каждого модуля;

— материалы для организации самостоятельной работы и ее оценки с указанием баллов за каждый вид работы.

В качестве примера мы приводим программу модуля «Нуклеиновые кислоты».

Содержание модуля «Нуклеиновые кислоты»

История открытия и изучения нуклеиновых кислот. Их биологическая роль. Выделение нуклеиновых кислот из биологических объектов. Состав нуклеиновых кислот, характеристика пиримидиновых и пуриновых оснований, минорные азотистые основания, углеводная компонента, нуклеозиды и нуклеотиды, их строение и номенклатура. Тип связи между нуклеотидами в молекулах нуклеиновых кислот, строение полипептидной цепи, ее пентозофосфатный остов, концевые нуклеотиды. Классификация нуклеиновых кислот. Отличия ДНК и РНК.

Дезоксирибонуклеиновые кислоты, гены, геном. Первичная структура ДНК и способы ее изображения. Трудности изучения первичной структуры. ДНК и общая стратегия ее определения. Значение рестрикционных эндонуклеаз в изучении первичной структуры ДНК. Особенности первичной структуры ДНК вирусов, бактерий и эукариот, уникальные, умеренно повторяющиеся, часто повторяющиеся последовательности нуклеотидов. Сателлитная ДНК. Мозаичный характер генов эукариот. Мигрирующие элементы ДНК (инсерционные сегменты, транспозоны, мобильные диспергированные гены). Палиндромы. Вторичная структура ДНК, модель двойной спирали Д. Уотсона и Ф. Крика, ее параметры. Возможные формы волокнисто-кристаллических структур. Третичная структура ДНК вирусов и бактерий. Третичная структура ДНК и организация хроматина в эукариотических клетках. Цитоплазматические ДНК. Плазмиды бактерий. Свойства ДНК.

Рибонуклеиновые кислоты, их классификация, структура и функции тРНК, мРНК и рРНК. Вирусные (геномные) РНК.

Таблица 1

План лекций и лабораторно-практических занятий модуля «Нуклеиновые кислоты»

№ п/п Тема лекций (содержание модуля) Объем часов Тема лабораторно-практических занятий Объем часов

1. Состав нуклеиновых кислот, строение полимерной цепи, классификация нуклеиновых кислот 2 Коллоквиум по теме «Нуклеиновые кислоты» 4

2. Первичная структура ДНК 2

3. Вторичная и третичная структура ДНК 2 Лабораторная работа по теме «Нуклеиновые кислоты» 4

4. РНК. Их виды, структура и функции 2 Контрольная работа по теме «Нуклеиновые кислоты» 2

Таблица 2

Организация самостоятельной работы студентов

Виды самостоятельной работы Контроль и самоконтроль

I. Подготовка к коллоквиуму Выполните задания 1. Ответьте на вопрос: когда и кем были открыты нуклеиновые кислоты? Сформулируйте их биологические функции. Назовите их виды и локализации в клетке. 2. Охарактеризуйте методы выделения нуклеиновых кислот. 3. Дайте определение нуклеиновым кислотам. Охарактеризуйте их состав: — строение и номенклатура пуриновых и пирамидиновых азотистых оснований. Напишите формулу гуанина и тимина в кетонной и енольной форме; — дайте понятие «минорные азотистые основания», приведите примеры; — напишите формулы рибозы и дезоксирибозы в циклической форме; — дайте определение нуклеотидам и нуклеозидам, объясните их строение. Напишите формулы нуклеозидов, состоящих из: 1) аденина и рибозы; 2) цитозина и дезоксирибозы, назовите их. Получите из этих нуклеозидов соответствующие им нуклеотиды, назовите их. Дайте понятие нуклеозидтрифосфатов и циклических нуклеотидов. Какова их биологическая роль? Напишите формулу АТФ и цАМФ; — сформулируйте правила Чаргаффа. Максимальное количество баллов за изучение модуля - 250. Подготовка и сдача коллоквиума оценивается максимально в 160 баллов. Из них сдача теоретической части оценивается: «5»-50 бал., «4»-40 бал., «3»-30 бал., «2» - (-20 бал.).

Виды самостоятельной работы Контроль и самоконтроль

4. Изучите строение нуклеиновых кислот, обратите внимание на: а) тип связи между отдельными нуклеотидами в молекулах нуклеиновых кислот; б) строение полинуклеотидной цепи, выделите пентозофосфатный остов и 5’- и 3’- концевые нуклеотиды. 5. Охарактеризуйте строение ДНК по следующему плану. - Первичная структура ДНК. Значение ферментов рестриктаз для изучения первичной структуры ДНК. Назовите особенности первичной структуры ДНК вирусов, бактерий и эукариот. - Вторичная структура ДНК. Кто автор модели двойной спирали ДНК? Назовите особенности ее строения, параметры. Какой принцип реализуется в ее структуре. Назовите возможные формы волокнисто-кристаллической структуры ДНК. За счет чего стабилизируется двойная спираль ДНК? - Третичная структура ДНК вирусов, бактерий и эукариотических клеток. Охарактеризуйте уровни упаковки генетического материала. Цитоплазматическая ДНК, плазмиды бактерий. Свойства ДНК. 6. Охарактеризуйте строение и функции рибонуклеиновых кислот по следующему плану. - Транспортные РНК (тРНК). Первичная структура тРНК. Структура «клеверного листа» тРНК, третичная структура тРНК. - Матричные (информационные) мРНК. Моноцистронные и по-лицистронные мРНК. Транслируемые и нетранслируемые области молекул мРНК. - Рибосомные РНК (рРНК), молекулярная масса и коэффициент седиментации различных видов рРНК. Участие рРНК в построении рибосом. - Вирусные (геномные) РНК. 7. Оформите словарь биохимических терминов. Охарактеризуйте понятия: антикодон, ген, геном, дезоксирибонуклеиновые кислоты, инсерционные последовательности ДНК, кодон, комплементарные азотистые основания, 3’-концевой нуклеотид, 5’-концевой нуклеотид, коэффициент поликонденсации нуклеиновых кислот, коэффициент специфичности нуклеиновых кислот, матричные (информационные) РНК, минорные азотистые основания, мобильные диспергированные гены, мо-ноцистронные мРНК, нуклеиновые кислоты, нуклеозид, нук-леосома, нуклеотид, палиндромы, пиримидиновые основания, плазмиды, полицистронные мРНК, принцип комплементар-ности, пуриновые основания, рибонуклеиновые кислоты, рибосомные РНК, сателлитная ДНК, стекинг-взаимодействия, транспозоны, транспортные РНК, фосфодиэфирные связи, хромосомы, хроматин, цистрон. Оформление словаря биохимических терминов оценивается максимально в 30 баллов.

Виды самостоятельной работы Контроль и самоконтроль

8. Проверьте себя 1. В состав РНК не входит азотистое основание: 1) тимин; 4) гуанин; 2) цитозин; 5) адснин; 3) урацил. 2. Только в состав ДНК входит азотистое основание: 1) М-6-метиладенин; 4) тимин; 2) гипоксантин; 5) аденин; 3) урацил. 3. В состав нуклеозида входит: 1) азотистое основание; 2) азотистое основание и пентоза; 3) азотистое основание, пентоза и остаток фосфорной кислоты. 4. В состав нуклеотида входит: 1) азотистое основание; 2) азотистое основание и пентоза; 3) азотистое основание, пентоза и остаток фосфорной кислоты. 5. В нуклеотидах азотистое основание и пентоза соединены связью: 1) фосфоэфирной; 2) М-гликозидной; 3) О-гликозидной. 6. В составе РНК содержится: 1) Б-рибоза; 2) а-Б-рибофураноза; 3) Ь-Б-рибофураноза; 4) Ь-Б-2-дезоксирбофураноза. 7. В составе ДНК содержится: 1) Ь-рибоза; 2) а-Б-2-дезоксирибофураноза; 3) а-Б-рибофураноза; 4) Ь-Б-2-дезоксирибофураноза. 8. Пиримидиновыми нуклеозидами являются: 1) аденозин; 4) цитидин; 2) аденин; 5) цитозин. 3) аденозинтрифосфат; 9. Пуриновыми нуклеозидами являются: 1) уридин; 4) урацил; 2) гуанозин; 5) аденозин. 3) гуанин; 10. Полинуклеотидные цепи в двухспиральной молекуле ДНК удерживаются: 1) координационными связями; 2) водородными связями; 3) ионными связями; 4) гидрофобными взаимодействиями. Решение теста оценивается в 20 баллов.

Виды самостоятельной работы Контроль и самоконтроль

11. Между молекулой ДНК и гистонами в составе эукариотической хромосомы формируются связи: 1) ковалентные; 3) ионные; 2) координационные; 4) водородные. 12. В формировании третичной структуры ДНК у эукариот участвуют белки: 1) протамины; 4) альбумины; 2) глютелины; 5) глобулины; 3) гистоны. 13. Акцепторная ветвь тРНК содержит на З'-конце тринуклеотид-ную последовательность: 1) УАГ; 2) ЦАЦ; 3) ЦЦА; 4) АЦЦ; 5) АЦА. 14. Вторичная структура тРНК имеет форму: 1) линейную; 2) клеверного листа; 3) локтевого сгиба. 15. Специфичность различных тРНК определяется: 1) акцепторным участком; 2) антикодоновой петлей; 3) псевдоуридиловой петлей; 4) дигидроуридиловой петлей. 9. Выполните рисунки и схемы: а) модели «клеверного листа» тРНК; б) строения мРНК эукариот; в) модели двойной спирали ДНК с указанием основных параметров. 10. Решите задачи 1. В препаратах ДНК, выделенных из двух видов бактерий, содержание аденина от общего содержания азотистых оснований составляет соответственно: в образце (а) 32 %, в образце (б) 17 %. Какие относительные количества гуанина, тимина, цитозина вы предполагаете в образцах (а) и (б)? Одна из этих бактерий была выделена из горячего источника (64°С). Какая ДНК из образца (а) или (б) принадлежит этой бактерии? 2. ДНК бактериофага М13 имеет следующий нуклеотидный состав: А - 13 %, Т - 36 %, Г - 23 %, Ц - 20 %. Что говорят вам эти цифры о структуре молекулы ДНК этого фага? 3. В печени крысы имеется фермент, содержащий 192 аминокислотных остатка. Этот фермент кодируется геном, включающим 1440 пар нуклеотидов. Объясните взаимосвязь между числом аминокислотных остатков в ферменте и числом пар нуклеотидов в соответствующем ему гене. 4. В представленном фрагменте ДНК определите и ограничьте прямоугольником положение палиндрома: АЦТТГААТТЦТТ ТГААЦТТААГАА Максимальная оценка 20 баллов. Максимальная оценка 40 баллов

Виды самостоятельной работы Контроль и самоконтроль

II. Подготовка к выполнению лабораторной работы, ее выполнение, оформление отчета и защита Максимальная оценка 40 баллов

III. Письменная контрольная работа или тест Оценивается следующим образом: «5» - 50 бал., «4» - 40 бал., «3» - 30 бал., «2» -

Создание модульных программ является попыткой перехода к модульнорейтинговой системе обучения.

Библиографический список

1. Селевко, Г.К. Современные образовательные технологии: учеб. пособие / Г.К. Се-левко. - М.: Народное образование, 1998. - 256 с.

2. Емельянова, Г.М. К вопросу о профессиональной подготовки будущего учителя к реализации современных образовательных технологий обучения в школе / Г.М. Емельянова, И.Б. Кометиани // Проблемы и перспективы развития химического образования: материалы Всерос. науч. конф., 29 сент. - 3 окт. 2003 г. - Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2003. - С. 56-58.

3. Организация самостоятельной работы студентов при изучении курса биологической химии: методические указания. - 2-е изд., перераб. и доп. - Красноярск: Изд-во КГПУ, 1996. - 32 с.