När pandemin skickade hem många studenter, University of Arizona-forskare och Tucson-lärare anpassade sig snabbt till utmaningarna med att undervisa i naturvetenskap utan ett labb eller klassrum. Ett nytt papper, publiceras i tidskriften Den amerikanska biologiläraren , beskriver en vetenskapslektion hemma utvecklad vid UArizona för att lära gymnasieelever om bioinformatik och SARS-CoV-2, viruset som orsakar covid-19. Lektionsplanen är tillgänglig för intresserade gymnasielärare över hela landet.
Eftersom lektionsplanen skapades innan nya COVID-19-varianter blev vanliga, tidningens författare inkluderade ett tillägg som rekommenderade elever och lärare att utforska nya varianter med hjälp av aktiviteten. När pandemin fortsätter, nya lektioner och koncept kan läras ut baserat på de tekniker som beskrivs i uppsatsen, säger forskarna.
"Det senaste läsåret var utmanande för oss i utbildningen. Men, lektioner om SARS-CoV-2 var en naturlig riktning för virtuell undervisning eftersom den kombinerar relevansen av COVID med datoranvändning hemma för genetisk dataanalys, " sa huvudförfattaren till studien Nadja Andersson , en biträdande professor i praktik vid UArizona Department of Molecular and Cellular Biology och chef för avdelningens BIOTECH-projekt.
Sedan 1996, BIOTECH-projektet har försett lärare i Arizona med material, utrustning och utbildning för att genomföra molekylärgenetiska experiment med gymnasieelever. En delmängd av gymnasieeleverna som deltar i BIOTECH-projektet tar också kurser på högskolenivå i molekylär och cellulär biologi, är inskrivna vid universitetet, tjäna högskolepoäng och exponeras för universitetslaboratorieforskning.
Tidningen beskriver en lektionsplan som skapades innan covid-19-vaccinerna introducerades. Minst tre gymnasieskolor i Tucson-området använde planen för att studera proteiner från alla sju koronavirus:de fyra som orsakar förkylning, och SARS, MERS- och SARS-CoV-2-virus. Målet var att undersöka om SARS-CoV-2 spikproteinet skulle vara en bra kandidat för ett vaccin.
"Vi fick eleverna att titta på proteinsekvenserna för spikeproteinet - proteinet på utsidan av viruset som gör det till en främsta kandidat för ditt immunsystem att rikta in sig på och skapa immunsvar, " sa Anderson.
Eleverna lärde sig hur olika vacciner fungerar och genomförde en detaljerad jämförelse av proteinsekvenser.
Genom att titta på det unika med spikproteiner, eleverna kunde se den evolutionära släktskapen mellan de sju coronavirusen från sin dator hemma. I slutet, studenter jämförde spikproteinsekvenser av olika versioner av SARS-CoV-2 med varandra och såg att sekvenslikheten inom spikproteinerna gör dem till bra vaccinkandidater.
Allt arbete gjordes innan COVID-19-varianter började spridas brett.
"Tidningen talar inte om detta, men eleverna kan använda den här övningen för att analysera några av varianterna av spikproteiner som en annan övning, också, " sa Anderson.
I sista hand, hon sa att hon hoppas att eleverna fick en förståelse om virus och vacciner och hur de fungerar.
"Utbildning är en av de saker där ju mer du vet, ju mer du kan rensa igenom all information där ute, och det finns mycket där ute som är felaktigt, ", sa Anderson. "Om de förstår hur vacciner fungerar och görs, sedan kan de kritiskt analysera information och förhoppningsvis kan de rensa sig igenom all desinformation."
Förutom att tillhandahålla onlinelektioner under pandemin, Anderson utvecklade praktiska kit för att hjälpa elever att bedriva vetenskap hemma. över 1, 000 kit för att bygga elektroforesboxar – utrustning som används i molekylärbiologiska laboratorier för att separera och analysera DNA – skickades till studenter i hela Tucson. Eleverna använde sin elektroforeslåda för att analysera DNA från en mängd olika lektioner från BIOTECH-projektet, inklusive falska brottsplatsaktiviteter och simulerade genetiska tester.
"Till och med några barns familjer blev involverade i experimenten hemma, ", sa Anderson. "Eleverna blev förespråkare för säkerhet i hemmet, och därefter behovet av vaccinationer. Arbetet från BIOTECH-projektet förbättrade inte bara utbildningen för dessa studenter, men också av vårt samhälle."
