Шишонок М.В. Опыт организации и проведения интернет-занятий эвристического типа.
Опубликовано 27 ноября 2023 в 12:00

Шишонок Маргарита Валентиновна, кандидат химических наук, доцент кафедры высокомолекулярных соединений Белорусского государственного университета

Учебная дисциплина: «Модификация полимеров» (магистратура).

Специальность: 7-06-0531- 01 Химия.

Профилизация: Химический дизайн новых материалов.

Тема занятий: «Межмакромолекулярные реакции. Дендриплексы. Способы получения макромолекулярных ансамблей медицинского назначения».

Количество часов на реализацию методической разработки: 12 часов (10 часов УСР +2 часа практических занятий).

 Занятия проводятся на образовательном портале химического факультета БГУ (LMS Moodle). Суть описанных занятий заключается в поиске и критическом осмыслении запатентованных изобретений по химии полимеров. Основная задача магистранта — самостоятельно определить научную суть изобретения, посредством которой решается конкретная практическая проблема, т.е. выявить ноу-хау. Мотивация такой работы основана на девизе эвристического обучения: «Мы можем познать только те вещи, которые сделали сами» [1].

Результат воплощается в составлении уравнений химических реакций и формулировании научных закономерностей, которые обеспечили ключ к успеху в решении проблемы. Концепция такой работы, ее проект были опубликованы ранее, например, в [2].

 Основные цели педагога по отношению к индивидуальной самореализации студента:

  • привить навыки поиска и анализа достоверной научной информации;
  • инициировать самостоятельное выявление ноу-хау.

 Целеполагание студента

 Варианты целеполагания предварительно размещаются на портале https://educhem.bsu.by.

 Студентам предлагается выбрать цель (цели) выполнения задания из списка:

  • освоить анализ запатентованных изобретений;
  • апробировать интеллектуальный поиск ноу-хау;
  • овладеть навыками создания анимации или статических рисунков, иллюстрирующих изобретение;
  • разработать собственный образовательный продукт.

 Круг реальных объектов, предлагаемых студенту для изучения: изобретения, посвященные межмакромолекулярным реакциям (за последние 5 лет); учебные пособия, содержащие аналитические обзоры патентов.

 Методы изучения реального объекта действительности: самостоятельный поиск и анализ современной научной и научно-технической литературы в бесплатных базах патентной информации (онлайн), в научной периодике и учебниках; вертикальные и горизонтальные коммуникации; рецензирование работ однокурсников.

 Этапы интернет-занятия

  • Разъяснение алгоритма выполнения открытого (эвристического) задания посредством инструментов Образовательного портала.
  • Публикация преподавателем файла «Методика анализа изобретения» и ответы преподавателя на вопросы студентов с помощью таких инструментов Образовательного портала как «Чат» и «Форум» (0,5 ч).
  • Выдача каждому из студентов индивидуального задания — номера патента (5-10 мин).
  • Анализ запатентованного изобретения, выявление ноу-хау, составление обзора изобретения (диалоги и консультации с преподавателем), иллюстрирование — 10 академических часов.

Открытое (эвристическое) задание «Ноу-хау» (по теме «Дендриплексы»)

Дендриплекс — комплекс дендримера и нуклеиновой кислоты. В конце XX века открыты дендримеры — сверхразветвленные трехмерные макромолекулы, структура которых напоминает структуру коралла (рис.1).

 Рис.1 

Новейшая научная информация впервые публикуется в запатентованных изобретениях. Патенты не раскрывают или раскрывают не полностью суть решения — ноу-хау — и редко содержат указание на законы, явления, а также химические реакции, посредством которых достигнут успех в решении конкретной проблемы.

Как будущий химик попытайтесь самостоятельно найти ноу-хау в изобретении, посвященном межмакромолекулярным реакциям с образованием дендриплексов медицинского назначения.

 Необходимые этапы работы:

  • освоить информацию, приведенную в файле «Методика анализа изобретения»;
  • выполнить анализ патента;
  • определить ноу-хау;
  • составить аналитический обзор изобретения;
  • по возможности иллюстрировать обзор рисунками или анимацией;
  • представить работу в форме мультимедийной презентации. 

Демонстрация и сравнение образовательных продуктов

Посредством инструментов «Чат» и «Форум» магистрант может обсудить свои версии ноу-хау с преподавателем. Результат работы студент оформляет как аналитический обзор.

Структура обзора: заглавие; проблемная ситуация; решение проблемы — выявление и формулирование научных принципов, на которых базируется новое изобретение, составление соответствующих уравнений химических реакций;  достоинства решения; список использованной литературы.

Желательна иллюстрация изобретения (либо авторскими рисунками, либо анимационным видеороликом). «Почему студенты очень любят учебники с картинками? Потому что это всегда приводит к некоему образу, который вмещает в себя или замещает очень большие объемы информации» [1].

Ниже приведены сокращенный вариант (I) и фрагмент (II) открытых заданий, выполненных магистрантами и скорректированных преподавателем в процессе проведения интернет-занятий в 2023 г.

I. Кокиц О. Дендриплексы селективно доставляют РНК в клетки-мишени. Ноу-хау.

В терапии острого миелоидного лейкоза  — злокачественного заболевания крови и костного мозга — востребованы рибонуклеиновые кислоты (РНК), называемые микроРНК [3]. МикроРНК-150 подавляют образование опухолей.

Для доставки нуклеиновых кислот к мишени предложено использовать нетоксичные полиаминоамидные дендримеры (рис. 2) [3]:

 Рис.2

  

Поверхность дендримера модифицируют полипептидным лигандом, который нацеливает дендример в клетки-мишени. Связывание дендримера с лигандом осуществляют через линкер  – сульфосукцинимидил 4-((N-малеимидометил)циклогексан-1-карбоксилат) натрия. МикроРНК модифицируют метилированием для стабилизации и пролонгирования (продления) терапевтического эффекта.

Межмакромолекулярной реакцией модифицированного дендримера с модифицированной микроРНК-150 синтезируют дендриплекс  (рис.3) [3]:

 

 

 Рис.3

Связывание модифицированной микроРНК в дендриплекс обеспечивает ее защиту и доставку в форме наночастиц в клетки-мишени. Селективность и эффективность связывания наночастиц с лейкозными клетками обусловлена модификацией концевых аминогрупп дендримера. Приведенный дендриплекс проявляет выраженный терапевтический эффект при лечении острого миелоидного лейкоза как самостоятельно, так и в комбинации с другими терапевтическими агентами [3].

  II. Вербило К.  Дендриплексы на основе блоксополимеров доставляют РНК и низкомолекулярные лекарственные вещества [4].

Иллюстрация изобретения, представленная магистрантом (рис. 4), демонстрирует  дендриплекс на основе сополимера, цепи которого включают дендримерный (полиамин), олигооксиэтиленовый (линкер) и липидный (липид) блоки. НПЭК — нестехиометрический полиэлектролитный комплекс (разновидность дендриплекса); ЛВ — лекарственное вещество.

 Рис.4

 Критерии оценивания

  • Формулировка заглавия и описание проблемной ситуации (1-2 балла).
  • Определение реакций и законов, на которых базируется изобретение (1-2 балла).
  • Иллюстрация авторскими рисунками, видеороликом (1-2 балла).
  • Выявление достоинств изобретения (1-2 балла).
  • Полнота и оформление представленного списка литературы (1-2 балла).

Выводы и рекомендации

Выполнение такого рода заданий в рамках дистанционной УСР является креативной работой, выходом за рамки шаблона [1]. Работы магистрантов представляют собой не стандартные задания «на проверку усвоенного», а поисковые работы, которые позволяют раскрыть творческую составляющую  личности обучающегося.

Проверенные и отредактированные преподавателем задания в виде мультимедийных презентаций можно использовать как оригинальный образовательный продукт, содержащий новую, научно-обоснованную информацию о практически значимых достижениях в химии полимеров различного назначения.

Возможно обсуждение и рецензирование выполненных мультимедийных презентаций на Образовательном портале посредством инструментов «Чат» и «Форум» (вертикальные и горизонтальные коммуникации) и в процессе аудиторных занятий.

Автор: Шишонок М.В.
Источники:
1. Король, А.Д. Основы эвристического обучения : учеб. пособие / А.Д. Король, И.Ф. Китурко. —  Минск: БГУ, 2018. – http://elib.bsu.by/handle/123456789/194205
2. Шишонок, М.В. Интерактивные учебно-методические комплексы по естественно-научным дисциплинам: структура и программный инструментарий / М.В. Шишонок, Е.В. Макаренко // Высшая школа: проблемы и перспективы. Сборник материалов XIV Международной научно-методической конференции; 29 ноября 2019 г.; Минск, Беларусь. Минск: Академия управления при Президенте Республики Беларусь; 2019. – https://elib.bsu.by/handle/123456789/235585
3. U.S. Patent 11097014.
4. U.S. Patent 9931418.