Mikrokozmosz: mikrobiológiai gyakorlatok kidolgozása és integrálása a középiskolai biológiatanítás módszertanába

 

Az orvosi mikrobiológia jelentősége napjainkban

 

Az emberiség történetével szinte egyidős a küzdelem a gyógyító, a gyógyulásra váró ember és a fertőző betegségeket okozó kórokozók között. Alexander Fleming fantasztikus és véletlenszerű felfedezésének köszönhetően az 1940-es évekre elérkezett az antibiotikumok kora, sajnos nem tartott hosszú ideig az, míg a tudósok úgy vélhették, hogy sikeresen felülkerekedtek a baktériumok felett. A baktériumok meghozták válaszlépéseiket, rezisztencia mechanizmusok formájában. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) még az 1980-as évek előtt úgy gondolta, hogy a fertőző betegségek kora lejárt és ezek után már csak a nem fertőző, genetikus és más eredetű betegségekkel kell foglalkozni. Azonban mint annyiszor a történelem során, a kórokozók igyekeztek ezt megcáfolni és olyan, már régóta járványt nem okozó baktérium okozott tömeges megbetegedést, mint a Corynebacterium diphtheriae, a torokgyík okozója. Mostanában szinte nem múlik el nap úgy, hogy ne hallanánk valami új vagy „régi-új” baktérium, illetve vírus felbukkanásáról. Földünkön jelenleg 30 millió HIV vírust hordozó él. Riasztóan magas a TBC fertőzöttek száma. Új vírusok pl. az Ebola okoz rendkívül nagy halálozással járó kórképet, és az utazási szokások megváltozásával ez a kórokozó is csak néhány órára van a fejlett, modern társadalmaktól. Megújult formában járványokat okozva tér vissza időnként az influenza, de vannak olyan, többnyire jóindulatú baktériumok, mint pl. az emberek emésztőrendszerében normálisan jelenlevő Escherichia coli, mely évekkel ezelőtt szert tett néhány virulencia faktorra és súlyos, magas halálozással járó kórképet okozott a fejlett világban.

A kórokozók ismerete nagyon fontos, melynek oktatását bizonyos szinten már gyermekkorban el lehet és el kell kezdeni. Ennek talán első lépése, amikor kézmosásra tanítjuk a legkisebbeket. Nem is gondoljuk végig, hogy ezzel hányféle fertőzéstől kímélhetjük meg őket. Természetesen az idősebb gyermekek és fiatalok egészségügyi nevelésben részesülnek a koruknak megfelelő oktatási formában. Azonban ez a forma nem alkalmas a részletek megismertetésére. Pályázatunkban ezért célul tűzzük ki középiskolás diákok orvosi mikrobiológiai ismeretének bővítését gyakorlatorientált formában.

 

 

Célok és feladatok

A pályázat célja olyan mikrobiológiai gyakorlatok és projektek kidolgozása, amely elősegíti a középiskolai biológiai ismeretek elmélyítését, elméleti és gyakorlati alkalmazását. A gyakorlatok hiánypótló funkciót töltenének be a középiskolai biológia tantárgy oktatásában, mivel a tényleges gyakorlati feladatokra, kísérletekre, kísérletek tervezésére, problémák megoldására, gyakorlati készségek megszerzésére a tanórán és a fakultációs órákon a tanárok óraterhelése és a tantárgyi követelmények teljesítése miatt kevés idő jut, vagy a fontossági sorrendet mérlegelve kimaradnak a tantárgyi tematikából.

A koncepció célja, olyan kísérletek összegyűjtése, kipróbálása és megfelelő dokumentálása, amelyek a gimnáziumi képzésben idő- és eszközhiány miatt kevés lehetőséget kapnak, bár gyakorlati jelentőségük igen nagy. A projekttel fel lehet hívni a diákok figyelmét a mikroorganizmusokkal kapcsolatos egészségvédelmi és környezetvédelmi problémákra. A kísérletek kidolgozása során fontos szempont, hogy a tanulók megismerjék a laboratóriumi munka alapműveleteit, amelyek jól hasznosíthatók biológia és kémia irányú továbbtanulásuk során. Fontos oktatási és képzési szempont, hogy a mikrobiológiai gyakorlatok speciális anyag- és eszközigénye miatt a középiskolás diákok  csak egyetemi együttműködés során tudnak találkozni a projektben szereplő mikroorganizmusokkal, amelyek elméleti szinten viszont jelen vannak a középiskolai tananyagban is.

 

Fejlesztési követelmények

A mikrobiológia gyakorlatok célja, hogy a tanulók tájékozottságot szerezzenek a mikrobiális élőlények sokféleségéről, a patogén mikróbák által okozott betegségekről, a betegségek elleni védekezésről, egészségmegőrzésről, a mikróbák gazdasági, biotechnológiai és ökológiai szerepéről, valamint az egészségmegőrzésben betöltött szerepükről. 

A mikrobiológia gyakorlatok célja, hogy kialakítsa az új ismeretek önálló megszerzésének képességét, gyakorlati jártasságot biztosítson a tanulóknak a laboratóriumi vizsgálatokban, megtanítsa értelmezni a kísérletek során kapott eredményeket, és tudatos kérdésfeltevésre ösztönözze a diákokat.

            A tematika feldolgozása során a mindennapi élethez, a gyakorlathoz kapcsolódva teszi nyilvánvalóvá, hogy az elsajátítandó tudás nem csupán elméleti ismeretekhez, hanem gyakorlati készséghez is hozzásegíti a diákokat. A csoportos oktatási forma erősíti az együttműködésre vonatkozó készségek kialakítását, megkönnyíti a későbbi integrációt a felsőoktatásban, munkahelyen és elősegíti a társadalmi környezetbe való beilleszkedést.

A projekt során lehetőség nyílik kisebb csoportokban való munkára, egyes altémák kidolgozására és a gyakorlati csoport előtti bemutatásra. Ez a diákok szociális és kommunikációs készségeit, valamint előadókészségét is elősegíti.

            A tanulókban szeretnénk kifejleszteni egyfajta kritikus és logikus gondolkodást, hogy a későbbiekben ne befolyásolhassák őket azok a sokszor tudományosan nem megalapozott dolgok, melyekkel a médiában szereplő reklámokban, internetes oldalakon nap mint nap találkoznak. Olyan hétköznapi példákat említve, hogy tényleg elpusztít-e minden kórokozót az a szappan, vagy ténylegesen van-e, és ha igen, hány lactobacillus található a joghurtban.

A mikrobiológiai gyakorlatok során a tanulókban tovább szeretnénk fejleszteni azt a képességet, hogy tudják a biológiai objektumokról, jelenségekről szerzett ismereteiket elmondani, leírni, ábrázolni, valamint korábban megszerzett ismereteikkel összehasonlítani, rendszerezni.

A kísérletek kapcsán is legyenek képesek megállapítani, hogy mely tényezők miként változnak meg a kísérlet során, tanári segítséggel legyenek képesek rendezni a megfigyeléseiket, a kísérletek során nyert adatokat és értelmezzék a vizsgálatok, kísérletek eredményeit.

A tanulók segítséget kapnak ahhoz, hogy a megfigyelések, kísérletek eredményeit a legfontosabb szakkifejezéseket használva össze tudják foglalni, és írásban, rajzos formában, sematikus ábrákon rögzíteni tudják. Következő szintként pedig képesek legyenek a mikrobiológiai folyamatokkal kapcsolatos ábrák, diagramok, grafikonok információtartalmát leolvasni, értelmezni, valamint képesek legyenek kérdések feltevésével új kísérletek megtervezésére és a kapott eredmények ábrázolására, valamint tanári segítséggel ezek értelmezésére.

A koncepció a biológia és egészségnevelés tantárgyak oktatása során támasztott követelményeket messzemenőkig figyelembe veszi: a kidolgozandó projekt és a tervezett oktatási segédanyagok a diákok és a gyakorló pedagógusok képzését is elősegítik. A diákok az egészséges életmóddal, a betegségek prevenciójával és a higiéniai alapismeretekkel kapcsolatban szereznek majd megfelelő tájékozottságot, illetve az emberek egymás közötti, valamint az emberek és környezetük közötti kölcsönhatásokról és ezeknek következményeiről is információt kapnak. Fejlesztési követelményként a szociális és demográfiai hatások (pl. közösségek, migráció) egészségre, egészségmegőrzésre gyakorolt hatásának megismertetése, a betegségek elleni tudatos prevenció fontosságának hangsúlyozása (pl. vakcinák fontossága, bakteriális és virális eredetű megbetegedések kezelése, szexuális úton terjedő betegségek ismertetése és az ellenük való védekezés tudatosítása), valamint az egyén felelősségének hangsúlyozása a tervezett projekt célja. Tudatosítani szeretnénk a diákokban, hogy a biológiai ismeretek fejlődése a különböző népek, országok tudósainak egymásra épülő munkájából fakad, és ebben jelentős szerepet töltöttek be a magyar tudósok, kutatók is.

 

Tehetséggondozás

            A gyakorlati tematikát érdeklődő, biológia szakkörös és/vagy fakultációs csoportok számára készítettük, viszont a foglalkozások mellett lehetőséget biztosítunk a tehetséges diákoknak saját laboratóriumi projektre. A projekt során egy témakörhöz kapcsolódó feladaton lehet dolgozni, kísérletezni szaktanári és egyetemi oktatói irányítás mellett. A tehetséggondozásba bevont diákok begyakorolhatják a laboratóriumi eszközök használatát, a kísérletekhez szükséges oldatok és táptalajok elkészítését, valamint a laboratóriumi eszközök használatát.

A tervezett témák igazodnak az SZTE ÁOK Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet kutatási profiljához. A választható témák között szerepel illóolajok antibakteriális hatásának vizsgálata, a bakteriális kommunikáció vizsgálata, rákellenes vegyületek hatásának vizsgálata egészséges és tumoros sejtvonalakon.

 

Hátrányos helyzetű tanulók képzésének támogatása

Vannak azonban olyan tanulók is, akik hátrányos helyzetüknél fogva nem tudják ismereteiket elmélyíteni és bővíteni az iskolán kívül. Nekik lehet segítség, hogy a gyakorlati képzésben résztvevő diákkörös és PhD hallgatók mentorként támogathatják és segíthetik őket abban, hogy a tanulmányaikat a felsőoktatásban folytathassák.

 

 

 

Személyi feltételek

            A projekt megvalósítása Dr. Burián Katalin PhD tanszékvezető egyetemi docens vezetésével valósul meg. A projekt résztvevői még az SZTE ÁOK Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézetből Dr. Mosolygó Tímea egyetemi tanársegéd és Dr. Spengler Gabriella tudományos munkatárs. Mindhárman nagy szakmai tapasztalattal rendelkeznek az oktatás területén. Burián Katalin a reguláris tantermi és gyakorlati magyar és angol nyelvű oktatás mellett éves szinten 5-6 orvos- fogorvos- és gyógyszerészhallgató szakdolgozati munkáját irányítja. Munkacsoportjának fiatal tagjai még egyetemista korukban szakmai fórumokon, a Magyar Mikrobiológiai Társaság éves kongresszusain a „Legjobb fiatal előadó” díjban részesültek. A hallgatókkal kiváló kapcsolatot tart fenn, ezt az orvostanhallgatók által adományozott az Év Kiváló Oktatója cím odaítélése is tükrözi.

Prof. Dr. Hohmann Judit az SZTE Gyógyszerésztudományi Kar Farmakognóziai Intézetének tanszékvezető egyetemi tanára, a kar dékánja. A Farmakognóziai Intézet irodalmi, etnofarmakológiai adatok, vagy kémiai, farmakológiai szűrővizsgálatok alapján kiválasztott növényfajok vizsgálatával foglalkozik; a növényi nyersanyagból nyers kivonatokat állítanak elő, majd tisztítják és frakcionálják őket különböző kromatográfiás módszerek alkalmazásával, ezután pedig az izolált vegyületek farmakológiai vizsgálatát végzik el (más intézetekkel együttműködve). Fő kutatási területe terpenoidok, alkaloidok és fenolos anyagok izolálása Euphorbiaceae, Asteraceae, Amaryllidaceae, Rutaceae, Lamiaceae és Ranunculaceae fajokból. 

Dr. Spengler Gabriella PhD. tudományos munkatárs, biológiai tanári diplomával is rendelkezik. Kutatói és az intézeti oktatási tevékenysége mellett, korábban a Tömörkény István Gimnázium és Művészeti Szakközépiskolában biológiát tanított német nyelven a kéttannyelvű tagozaton tanulók számára. Spengler Gabriella jelenleg is irányítja tudományos diákkörösök munkáját. Korábbi munkahelye a Tömörkény Gimnázium és Szakközépiskola és Intézetünk között szoros kapcsolatot alakított ki. Az általa pályázott és elnyert Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj keretén belül vállalta gimnáziumi tanulók oktatását, ami itt folyt az Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet hallgatói laboratóriumaiban. Az általa megtartott órák nagy sikernek örvendtek.

Dr. Mosolygó Tímea PhD fiatal kora ellenére már komoly tapasztalatokkal rendelkezik az oktatás területén. Már negyedéves egyetemi hallgatóként részt vett a hallgatók oktatásában és tudományos munkát végzett. Így ő még jobban átéli a tehetséggondozás minél előbbi elkezdésének fontosságát. Jelenleg is több szakdolgozó és demonstrátor munkáját irányítja napi oktatási, kutatási munkája mellett.

 

A középiskolai pedagógusok részvétele nagy hangsúlyt kap a projektben. Vadászné Horváth Ildikó, dr. Kovács Józsefné, Udvarhelyi Brigitta és Kovács Veronika nagy tapasztalattal rendelkeznek a biológia, kémia és környezettan tárgyakhoz kapcsolódó oktatói és nevelői munkában, szakmódszertani jártasságuknak, felkészültségüknek ékes bizonyítéka a sok elnyert pályázat és a tanulmányi versenyeken, pályázatokon kimagasló eredményt elért diákok nagy száma. A biológia fakultációs diákok és a speciális környezetvédelmi képzésben résztvevő diákok felkészítését és tehetséggondozását is végzik a pedagógus kollégák. Fontos, hogy a közoktatásban dolgozó kollégák között van mentorpedagógus, így a kidolgozott gyakorlatok elméleti és gyakorlati megalapozottsága a középiskolai tantervekkel összhangban kerülhet később kipróbálásra és bevezetésre.

 

A gyakorlatok előkészítését Vigyikánné Váradi Anikó fogja végezni. A gyakorlati foglalkozások előkészítésében és kivitelezésében a projektben résztvevő egyetemi oktatók, kutatók mellett tudományos diákkörös gyógyszerész- és orvostanhallgatókat is be szeretnénk vonni. Ezen a ponton kapcsolódna össze a közoktatásban és a felsőoktatásban tanuló, tevékenykedő diákok, hallgatók gyakorlati munkája. A tudósutánpótlás szempontjából fontos, hogy a diákok korban hozzájuk közel álló fiatalok irányítása alatt sajátítsák el a laboratóriumi munka alapműveleteit. A diákkörös egyetemi hallgatók számára fontos teret biztosít a gyakorlat, hogy módszertani és pedagógiai gyakorlatra tegyenek szert, amelyek később demonstrátori munkájuk során tudnak majd hasznosítani, a gyógyszerész- és orvostanhallgatók mikrobiológia gyakorlati oktatása során.

 

Korábbi szakmai együttműködés

            2014 óta Dr. Spengler Gabriella a Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj keretén belül szervezett mikrobiológiai gyakorlatokat az Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet hallgatói laboratóriumaiban. A diákok és tanáraik szemléletes és egyszerű laboratóriumi vizsgálatok során nyertek betekintést a mikrobiológia és immunológia rejtelmeibe. A gyakorlatokon részt vett tanulók visszajelzései alapján az ott elsajátított tudás segítette őket a későbbiekben. Többen közülük természettudományi, egészségtudományi pályán tanulnak a felsőoktatásban

 

Pályaorientáció

            A mikrobiológia gyakorlatok során a középiskolás diákok betekintést nyerhetnek az egyetemi kutatásba, a gyógyszerész- és orvosképzésbe, valamint találkozhatnak egyetemi oktatókkal, kutatókkal és egyetemistákkal. Az SZTE ÁOK Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet demonstrátoraival és tudományos diákkörös hallgatóival minden gyakorlaton találkozhatnak és tőlük közvetlen információkat szerezhetnek az egyetemi képzésről. A személyes kapcsolat és tapasztalat nem csupán a tudósutánpótlás szempontjából fontos, hanem a pályaválasztás szempontjából is. A diákok így körültekintően tudnak mérlegelni, döntést hozni, amely később az élet minden területén hasznukra válik. Az elmúlt évek gyakorlata az volt, hogy a kar minden évben tartott nyílt napokat egy-egy középiskolában, ahol a negyedikes tanulók információt nyerhettek a kar munkájáról, lehetőségekről és mérlegelhették, hogy a hallottak alapján a Szegedi Tudományegyetemen folytatják-e tanulmányaikat. A természettudományi karok iráni érdeklődés napjainkban megcsappant, ebben szerepe lehet annak is, hogy idő hiányában a diákok nem kapnak elegendő információt az anyag megértéséhez és az adott tantárgy érdekességeinek feltárására. Azt gondoljuk, hogy talán ennek a pályázatnak a segítségével is változtathatunk ezen a rendszeren, mivel sokkal többet tudnánk adni a pálya szépségeiről, mint egy információs napon.

 

Tárgyi feltételek

            Az Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet rendelkezik három felszerelt hallgatói laboratóriummal, mely különböző mikroorganizmusokkal folytatott munkák végzésére alkalmas.

 

 

 

Gyakorlati tematika

Óraszám: 2 óra/gyakorlat

Tankönyv: Mikrobiológia gyakorlati jegyzet (a koncepció kidolgozása során valósulna meg)

 

1.    Általános tudnivalók és munkavédelmi előírások ismertetése (viselkedés, öltözet, kézmosás, törölköző-használat). Teendők kontamináció, tűz esetén. Eszközök bemutatása. Alapműveletek gyakorlása. Mikrobiológiai tenyészetek általános jellemzői, telepmorfológia, táptalajok ismertetése. Natív készítmények.

Bemutatás, gyakorlat: bunzenégő beállítása, laboratóriumi üveg- és műanyageszközök ismertetése, kacs leégetése, pipettázás (Pasteur-pipetta, automata pipetta használata)

 

2. A mikroszkóp részei és használata. Kenetkészítés, egyszerű festési eljárások és Gram festés

A mikroszkóp részeinek ismertetése. A fénymikroszkóp és az invert mikroszkóp bemutatása. Kenetkészítés folyékony táptalajról és szilárd táptalajról.                  Az elkészített kenetek festése metilénkékkel vagy vizes fukszinnal. Összetett festési eljárások I.: Gram festés ismertetése és elvégzése Bacillus cereus és Pseudomonas aeruginosa vegyes keneten.

Joghurtok vizsgálata Gram-festéssel: különböző joghurtok mikroorganizmusainak összehasonlítása és a megfigyelése rögzítése rajzos formában.

Joghurtok kémhatásának vizsgálata pH papírral. Az eredmények kiértékelése a 4. gyakorlatnál történik.

Belépő tevékenységformák: fénymikroszkóp használata, a látómezőben levő kép leírása, értelmezése oktatói segítséggel

                                                                                      

3. Mikróbák izolálása talajból. Összetett festési eljárások II.: Schaffer-Fulton-féle endospóra festés. Bacillus cereus tenyészetből kenet készítése és festése. Talajmintákból kenet készítése és festése.

Projektmunka: Biológiai fegyverek és az anthrax

Belépő tevékenységformák: baktériumok rendszertani helyének ismertetése, baktériumsejt felépítése, baktériumok elkülönítése morfológia és anyagcsere-folyamatok alapján; tanulói kiselőadás készítése témakutatással

 

4. Baktériumok biokémiai tevékenységének vizsgálata. Anaerob tenyésztés. Fermentáció és oxidáció. Az erjedés formái: alkoholos és tejsavas erjedés.

Az enzim fogalmának ismétlése és vizsgálata a gyakorlatban a baktériumok enzimtevékenysége alapján.

Baktériumok biokémiai tevékenységének vizsgálata: laktóz bontás, dextróz bontás, ureáz próba, H2S termelés, hemolizin aktivitás, lecitináz kimutatása előre elkészített biokémiai próbák alapján.

Oxidáz próba elvégzése Pseudomonas aeruginosa  és Escherichia coli tenyészeteken.

A kataláz enzim vizsgálata Staphylococcus aureus tenyészeten.

Hogyan működik az élesztő? Pékélesztő, kefír és sör laboratóriumi vizsgálata, a minták festése Gram szerint.

Belépő tevékenységformák: a kémia és a biológia tantárgyban tanult ismeretek összekapcsolása, felépítő és lebontó anyagcsere folyamatok jellemzése; tudatos táplálkozás, anyagcsere-betegségek háttere és a megfelelő diéta; háztartásban jelen levő gombák és baktériumok ismertetése, biológiai hasznuk; egészségkárosító szokások (alkoholfogyasztás) egyéni és társadalmi hátrányainak belátása

 

5. Baktériumszámlálási eljárások. A dezinficiálás módszerei. A baktériumok növekedésének vizsgálata az optikai denzitás mérésével.

Előre elkészített szélesztéses baktérium számlálás bemutatása és értékelése.

A fertőtlenítőszerek és a kézfertőtlenítők hatásának vizsgálata: mintavétel fertőtlenítőszerrel kezelt és nem kezelt felületekről, leoltás mosott, mosatlan és kézfertőtlenítővel bedörzsölt ujjakról. A gyakorlat során a diákok által hozott kézfertőtlenítők összehasonlítására is lehetőség nyílik.

Projektmunka: Semmelweis Ignác munkássága

Belépő tevékenységformák: az egészséges életmódot erősítő értékek felismerése és az egészséget fenntartó magatartás szokásrendszerének tudatosítása (egyéni higiénia, helyes otthoni higiéniai szokások kialakítása); tanulói kiselőadás készítése témakutatással

 

6. A baktériumok antibiotikum érzékenységének vizsgálata.

Antibiotikum érzékenység meghatározása papírkorong diffúziós módszerrel.

Bemutatás: előre elkészített rezisztencia vizsgálat korongmódszerrel Escherichia coli, Staphylocccus aureus, Staphylococcus epidermidis, Pseudomonas aeruginosa tenyészeteken. Gyakorlat: rezisztencia vizsgálat elvégzése E. coli és S. epidermidis húsleves tenyészetéből papírkorong módszerrel.

Projektmunka: Az antibiotikumok évszázada: előnyök és hátrányok

Belépő tevékenységformák: bakteriális fertőzések gyógyításának lehetőségei, a tudatos antibiotikum használat fontosságának megértése, bakteriális fertőzések prevenciója, vakcinák fontosságának tudatosítása; a lakosság egészségügyi mutatóinak megismerése, a veszélyeztető tényezők felismerése és tájékozottság a megelőzés gyakorlatában; tanulói kiselőadás készítése témakutatással

 

7. Illóolajok antibakteriális és antifungális hatásának vizsgálata.

Illóolajok: teafa, levendula, grapefruitmag, geránium, eukaliptusz

Agar lemezek beoltása Staphylococcus epidermidis vagy Candida albicans folyékony tenyészetével, majd steril papírkorongokra cseppentjük az illóolajokat. Értékelés: gátlási zónák leolvasása.

Projektmunka: Illóolajok előállítása és biológiai hatása

Belépő tevékenységformák: a növényi test szerveződésének, a növényi sejt felépítésének, a növények szerepének ismertetése a bioszférában; tanulói kiselőadás készítése témakutatással és kísérleti bemutatás (illóolaj előállítás) alapján.

Kooperációs munka a Lisszaboni Egyetem Gyógyszerésztudományi Karáról Prof. Dr. Maria José Umbelino Ferreira-val, akinek kutatási területe a bioaktív növényi eredetű vegyületek antibakteriális és rákellenes hatása.

 

8. Vírusok izolálása és szaporítása tenyésztéssel

 

Keltetett tyúktojás (5-14 napos) bemutatása, tojásoltás ismertetése

Sejtkultúrák bemutatása, hám jellegű sejtek, fibroblaszt típusú sejtek, limfocita sejtkultúra. Sejtkultúrák mikroszkópos vizsgálata és jellemzése.

Vírusszaporodás jeleinek vizsgálata.

A sejtosztódás folyamatának ismétlése, szövettani ismeretek és genetikai alapfogalmak ismétlése.

Projektmunka: A rák kialakulása.

                        Henrietta Lacks halhatatlan élete

                        A vírusok elleni védőoltások

                        Ebola-járvány

Belépő tevékenységformák: vírusok életciklusának és egészségügyi szerepének ismertetése, virális megbetegedések kezelése és prevenciója, vakcinák fontosságának hangsúlyozása; a betegség-megelőzés, a szűrővizsgálatok, a védőoltások egyéni és közösségi-társadalmi szükségességének belátása; állati sejtek felépítése, a sejt, szövet, szerv fogalmának értelmezése; állati szövetek főbb típusainak jellemzése; áltudományos és kereskedelmi célú sajtóanyagok kritikai elemzése

 

9. A gombák morfológiai vizsgálata. Mikroszkópos vizsgálatok

A gombasejt felépítése. A gombák rendszerezése.

Bemutatott tenyészetek: Candida albicans , Aspergillus niger , Penicillium purpurogenum, Mucor racemosus, Saccharomyces cerevisiae

Gombák vizsgálata celluxos készítményekben.

Celluxos mintavétel a környezetből: hűtőszekrény, fürdőszoba, tanterem             

Gyakorlat: pékélesztő és kefír festése Gram szerint

Projektmunka: Gombák biotechnológiai alkalmazása

                        Hogyan készül a sör?

                        A kenyérsütés biológiája és kémiája

                        A Candida albicans hüvelyi elszaporodásának okai

Belépő tevékenységformák: felépítő és lebontó anyagcsere folyamatok jellemzése; tudatos táplálkozás; háztartásban jelen levő gombák ismertetése, biológiai hasznuk; egészségkárosító szokások (alkoholfogyasztás) egyéni és társadalmi hátrányainak belátása; környezetben található gombák szerepe; tanulói kiselőadás készítése témakutatással

 

10. Bakteriális plazmid DNS izolálása

A bakteriális sejtalkotók. A DNS felépítésének ismétlése, a prokarióták és eukarióták közötti különbségek megbeszélése. A DNS mint genetikai információhordozó.

A gélelektroforézis bemutatása, felhasználási köre.

Gyakorlat: plazmid DNS kivonása Escherichia coliból, a kivont plazmid DNS detektálása agaróz gélelektroforézissel.

Projektmunka: Mitől helyszínelő a helyszínelő? DNS alapú diagnosztikai módszerek az igazságügyben

Belépő tevékenységformák: a kémia és a biológia tantárgyban tanult ismeretek összekapcsolása, baktériumsejt felépítése; a genetikai információ tárolásának megértése; tanulói kiselőadás készítése témakutatással

 

 

 

A koncepció kidolgozásának ütemezése 24 hónapra

A koncepció kidolgozását negyedéves bontásokban valósítanánk meg. Minden negyedévben a vonatkozó gyakorlati foglalkozások részletes anyagának, a gyakorlati jegyzetnek és a hozzá kapcsolódó középiskolai tartalmakra épülő tanegységeknek a kidolgozására kerülne sor a középiskolai pedagógusokból és az egyetemi oktatókból álló kutatócsoportban. Fontos, hogy a középiskolai pedagógusok jelezzék a biológia tantárgy oktatása során felmerült nehézségeket, problémákat, legyen szó a szemléltetésről, a tananyag elmélyítéséről és alkalmazásáról. Ezekre a problémákra fókuszálva, a mikrobiológiai témák feldolgozásának gyakorlati oldalát kiemelve dolgozzuk ki a koncepció elméleti és gyakorlati pontjait.

A koncepcióban helyet kapó projektmunka szakirodalmi anyagok feldolgozásán alapul. Mivel sok szakirodalmi forrás csak idegen nyelven érhető el, ezeket az anyagokat, szakirodalmi cikkeket, közleményeket le kell fordítani magyar nyelvre.

A koncepcióban kidolgozott gyakorlatokhoz segédanyagok készítését tervezzük annak függvényében, hogy ismeretterjesztő, szakköri jellegű foglalkozásról vagy az érdeklődő diákoknak készülő tehetséggondozásról, kutatómunkáról van-e szó.

Fontos hangsúlyozni, hogy a diákok csak a környezetből és saját flórájukból izolált, nem patogén mikroorganizmusokkal dolgoznak a gyakorlatok során.

 

 

 

1. negyedév (1-3 hónap)

1. gyakorlat kidolgozása: Általános tudnivalók és munkavédelmi előírások ismertetése. Eszközök bemutatása, az eszközökről dokumentáció, ábrák készítése. Alapműveletek gyakorlása, alapműveletekről dokumentáció készítése. Mikrobiológiai tenyészetek általános jellemzői, telepmorfológia, táptalajok ismertetése: ehhez fényképes prezentáció és ábrasor készítése. Natív készítmények bemutatása: dokumentáció és ábrák készítése.

 

2. gyakorlat kidolgozása: A mikroszkóp részei és használata. A fénymikroszkóp és az invert mikroszkóp bemutatása. A mikroszkóp részeinek ismertetése, tudománytörténeti aspektusok kiemelése. A gyakorlati foglalkozáshoz ábrák készítése, valamint a fontos fizikai és biológiai ismeretek rögzítése a diákoknak szánt anyagnak.

Kenetkészítés, egyszerű festési eljárások és Gram-festés ismertetése: az eljárás gyakorlati és tudománytörténeti jelentőségének kiemelése, a baktériumok sejtfalának jellemzése.

Joghurtok vizsgálata Gram-festéssel: különböző joghurtok mikroorganizmusainak összehasonlítása és a megfigyelése rögzítése rajzos formában. Joghurtok kémhatásának vizsgálata pH papírral. Kidolgozandó feladat prezentációs anyag összeállítása a joghurt készítésének biológiai hátteréről, valamint az „élőflóra” fogalom magyarázata gyakorlati példákon keresztül.

                                                                                      

3. gyakorlat kidolgozása: Mikróbák izolálása talajból. Összetett festési eljárások II.: Schaffer-Fulton-féle endospóra festés Bacillus cereus tenyészetből. Talajmintákból készített kenet készítése és festése. A gyakorlat tervezésénél építeni kell a diákok korábbi földrajzi, kémiai és biológiai ismereteire, ehhez kapcsolódva kell bevezetni a talajban élő mikróbák és potenciális patogén mikróbák jelentőséget. Külön hangsúllyal kell megjelennie a környezetvédelmi és a természetvédelmi tartalmaknak. A projekt előkészítéséhez szükséges szakirodalmi források lefordítása, elkészítése a diákok számára, külön kiemelve a szegedi tudománytörténeti vonatkozásokat, Prof. Dr. Ivánovics György anthrax-szal kapcsolatos munkásságát a Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézetben.

 

2. negyedév (4-6 hónap)

4. gyakorlat kidolgozása: Baktériumok biokémiai tevékenységének vizsgálata. Anaerob tenyésztés. Fermentáció és oxidáció. Az erjedés formái: alkoholos és tejsavas erjedés.

Az enzim fogalmának ismétlése és vizsgálata a gyakorlatban a baktériumok enzimtevékenysége alapján. Az enzimek jelentőségének ismertetése a mindennapi életben.

Baktériumok biokémiai tevékenységének vizsgálata: laktóz bontás, dextróz bontás, ureáz próba, H2S termelés, hemolizin aktivitás, lecitináz, oxidáz, kataláz kimutatása előre elkészített biokémiai próbák alapján. Amiláz és kazeináz aktivitás vizsgálata.

A fermentáció és az oxidáció fogalma és gyakorlati jelentőségének ismertetése konkrét példák alapján, ehhez dokumentáció és ábrák, folyamatábrák készítése. Az élesztő működésének biokémiai háttere, az ehhez kapcsolódó szöveges és ábrás gyakorlati fejezet elkészítése. A pékélesztő, a kefír és sör vizsgálatának gyakorlati feladatainak kidolgozása.

 

5. gyakorlat kidolgozása: Baktériumszámlálási eljárások. A dezinficiálás módszerei. A baktériumok növekedésének vizsgálata az optikai denzitás mérésével.

A baktériumok növekedési sajátosságainak ismertetése, demonstrációs anyag és grafikonok segítségével. A fertőtlenítőszerek és a kézfertőtlenítők hatásának vizsgálata: a kézmosás és kézfertőtlenítés egészségügyi jelentőségének kiemelése, a higiéniai intézkedések jelentőségének bemutatása gyakorlati példákon keresztül, a lehetséges fertőző mikroorganizmusok ismertetése során (kórház, étterem). A gyakorlat során a diákok által hozott kézfertőtlenítők összehasonlítására is lehetőség nyílik.

A projektmunka során Semmelweis Ignác munkásságának feldolgozása történik majd, ehhez szakirodalmi anyagok és ismeretterjesztő cikkek, vizuális alkotások összegyűjtése.

 

3. negyedév (7-9 hónap)

6. gyakorlat kidolgozása: A baktériumok antibiotikum érzékenységének vizsgálata.

Antibiotikum érzékenység meghatározása papírkorong diffúziós módszerrel. Az antibiotikumok hatásmechanizmusának ismertetése, ehhez ábraanyag és dokumentáció elkészítése a gyakorlati jegyezet számára. Az élőlények közötti kölcsönhatások ismétlése, valamint konkrét példákon keresztüli ismertetése. A mikrobiota fogalmának bevezetése és magyarázata.

A projektmunka során az antibiotikumok felfedezését és a használatukból fakadó előnyöket és hátrányokat dolgozná fel, ehhez szakirodalmi forrásokat és ismeretterjesztő cikkeket gyűjtenek össze a kutatócsoport munkatársai.

 

7. gyakorlat kidolgozása: Illóolajok antibakteriális és antifungális hatásának vizsgálata.

A diákok Staphylococcus epidermidis vagy Candida albicans tenyészeteken vizsgálják az illóolajok antimikrobiális aktivitását, a gátlási zónák leolvasásával. Ehhez gyakorlati feladatlap kidolgozását tervezzük. Fontos az illóolajok biológiai jelentőségének hangsúlyozása, itt a diákok korábbi növényrendszertani és növényszervezettani ismereteire alapozva kerül bevezetése az új gyakorlati tartalom.

A gyakorlathoz kapcsolódó projektmunka az illóolajok előállítását és biológiai hatását mutatja be, ehhez az SZTE ÁOK Orvosi Mikrobiológiai és Immunológiai Intézet már megjelent közleményeit dolgozzuk fel, valamint az SZTE Gyógyszerésztudományi Karának Farmakognóziai Intézetével közös kutatási eredményeinket is ismertetjük, a diákok számára közérthető formában.

Ennél a témakörnél kezdhetjük el a tényleges tehetséggondozást, az alapkészségeket már elsajátított és érdeklődést mutató diákok bevonásával. A kutatási téma Intézetünk korábban elkezdett, az illóolajok antibakteriális, antifungális hatását vizsgáló témájába integrálódnának be.

 

 

4. negyedév (10-12 hónap)

8. gyakorlat kidolgozása: Vírusok izolálása és szaporítása tenyésztéssel. A vírusok morfológiájának ismertetése, a rendszertani ismereteket alapul véve, amellyel már rendelkeznek a diákok. A sejtosztódás folyamatának ismétlése, szövettani ismeretek és genetikai alapfogalmak ismétlése. A gyakorlathoz dokumentáció és fotó- valamint ábraanyag elkészítése a bemutatott sejtkultúrákról. A vírusszaporodás jeleinek felismeréséhez és írásos rögzítéséhez feladatlap készítése a diákoknak.

A projektmunka során aktuális témákat dolgozhatnak fel a diákok (pl. rák kialakulása, Ebola-járvány, védőoltások), az ehhez kapcsolódó angol nyelvű szakirodalmi források lefordítása, rendszerezése. A tervezett külföldi konferencia részvétel (ECCMID 2017, Európai Klinikai Mikrobiológiai és Fertőző Betegségek Kongresszusa) is elősegíti az egyetemi oktatókat, hogy naprakész szakirodalmi ismereteket tudjanak a diákok rendelkezésére bocsátani.

 

9. gyakorlat kidolgozása: A gombák morfológiai vizsgálata.

A gombasejt felépítése. A gombák rendszerezése. Gombák vizsgálata celluxos készítményekben, ehhez ábraanyag és feladatlap készítése. Gombák morfológiájának bemutatása Power Point prezentációval, az ehhez szükséges ábrák, képek összegyűjtése, rendszerezése. A projektmunka a gombák biotechnológiai jelentőségét hangsúlyozza, ehhez források gyűjtése, valamint gyakorlati példák összefoglalása folyamatábrák segítségével (sör készítése, kenyér készítése).

           

10. gyakorlat: Bakteriális plazmid DNS izolálása. A bakteriális sejtalkotók ismertetése, ábraanyag készítése. A DNS felépítésének ismétlése, a prokarióták és eukarióták közötti különbségek megbeszélése. A DNS mint genetikai információhordozó: erre vonatkozó tudománytörténeti mérföldkövek ismertetése, Power Point vetítés keretében.

A gélelektroforézis bemutatása, felhasználási köre: ehhez ábraanyag, feladatlap készítése, a balesetvédelmi oktatás kiegészítése, az eszköz működésének és működtetésének ismertetése, ehhez dokumentáció készítése. A gyakorlati feladat a plazmid DNS kivonása Escherichia coliból, ehhez a kísérleti protokoll lépéseinek írásos rögzítése a gyakorlati jegyzet számára.

A projektmunka a DNS alapú diagnosztikai módszereket dolgozza fel az igazságügyben, ehhez szakirodalmi, ismeretterjesztő és vizuális anyagok gyűjtése.

 

A koncepció kipróbálása a pedagógiai műhely résztvevőinek közreműködésével: (12-24. hónap)

            Nagyon fontosnak tartjuk, hogy mielőtt a tanulók megérkeznének a mikrobiológiai laboratóriumba, az őket kísérő pedagógusok is megismerhessék tárgyi feltételeket, és jártasságot szerezzenek a gyakorlatokon alkalmazott mikrobiológiai módszerekben. A pályázat ezen időszakában a már kidolgozott gyakorlati és elméleti anyagot áttekintjük, kipróbáljuk a pedagógusokkal. Igen nagy jelentőséget tulajdonítunk annak, hogy a későbbiekben a tanulók által használandó eszközöket, műszaki berendezéseket a projektben szereplő középiskolai pedagógusok is megismerhessék és kipróbálják, mert képzésük során nem mindig volt lehetőségük ezeknek az eszközöknek a használatára. Ez az időszak szolgál arra is, hogy a módszerünket és gyakorlatainkat „élesben” teszteljük a pedagógusokkal és feltárjuk az esetleges hiányosságokat.

 

A koncepció gyakorlati kipróbálása: 24-36. hónap

            A diákok szaktanáraikkal együtt vesznek részt a kidolgozott gyakorlati foglalkozásokon, amelyek két diákcsoportot céloznak meg: egyrészt ismeretterjesztést, amely a természettudományos ismeretszerzéshez, a megfigyeléshez és a kísérletezéshez csinálna kedvet, másrészt a tehetséges diákok számára lehetőséget biztosítana új elméleti és gyakorlati ismeretek megszerzésére, kutatómunka végzésére és az előadói készségek fejlesztésére.

Kiemelendő, hogy a koncepció alapkutatáshoz kapcsolódó jellege sem maradna el, mivel a diákoknak és szaktanáraiknak rövid workshop keretében lehetőségük lenne betekintést nyerni a projektben résztvevő egyetemi oktatók kutatási munkájába, amelyet közérthető formában prezentálnánk a diákok és szaktanáraik felé.

 

A koncepció eredményeinek összegzése, ismertetése: 36-48. hónap

            A koncepció eredményeit foglalja össze az utolsó év, a szakirodalmi módszertani fejlesztéseket konferencia keretében szeretnénk prezentálni a gyakorló pedagógusok számára. Fontos, hogy a diákoktól kapott visszajelzéseket is integráljuk az általunk kifejlesztett új módszertani koncepcióba, igazodva véleményükhöz, pozitív és negatív visszajelzéseikhez.

Az eredmények között várhatóan sikerül egy korszerű, a jelenlegi szakirodalmi ismereteken alapuló pedagógus továbbképzési program tematikájának összeállítása, amelyet be tudunk mutatni a konferencián. Sajnos a korszerű, naprakész tudás megszerzése a túlterhelt pedagógusi munka során szinte lehetetlen, viszont a mikrobiológia, immunológia, gyógynövényismeret, farmakognózia, kémia és környezettan dinamikusan fejlődő természettudományok.

Terveink között szerepel egy olyan nemzetközi könferencia megrendezése is, mely során a projektben szereplő szakterületek elismert képviselői tartanának előadást. A Lisszaboni Egyetem Gyógyszerésztudományi Karáról Prof. Dr. Maria José Umbelino Ferreira beszélne kutatásairól a bioaktív növényi eredetű vegyületekkel kapcsolatban, továbbá az intézetünkben korábban PhD fokozatot szerzett és az Ebola-járvány alatt afrikai misszióban dolgozó Dr. Kis Zoltán (Országos Epidemiológiai Intézet) is előadást tartana, ezen téma fontosságára utal, hogy a TIME magazin a 2014-es évben az Év Embereinek választotta az Ebola-ellen küzdő szakembereket. További külföldi és hazai szakemberek bevonásával szeretnénk a mikrobiológiai kutatásokat közérthetővé tenni, továbbá a szakmai alapot megadni a médiumokban megjelenő, sokszor nem pontos forráson alapuló hírek helyes értelmezéséhez. Évről évre igyekeznénk a legnagyobb érdeklődésre számot tartó témákra is fókuszálni, a 2015/16-os évben ez mindenképpen a Zika vírus által okozott járvány és a fertőzés szövődményei. A továbbképzés lehetőséget teremtene a közoktatás és a felsőoktatás közötti párbeszéd és kölcsönös információcsere elősegítésére is.

 

A koncepció várható hasznosulása, eredményessége

A tervezett koncepció akkor lesz eredményes, ha a gyakorlatokon résztvevő diákok jártasságot szereznek a laboratóriumi alapműveletekben, képesek lesznek kiszámítani, összemérni a kísérleteikhez szükséges oldatokat, táptalajokat.

A gyakorlatok során ismétlésre kerülnek a biológia órán már megtanult fogalmak az élőlények rendszerezése, a sejtbiológia, a biokémia, a szövettan és az ember életműködéseinek témaköréből. Az elméleti háttérhez gyakorlati jártasságot is szereznek a diákok, megtanulják biztonságosan kezelni és használni a mikroszkópot, képesek lesznek mikroszkópos festett kenetek elkészítésére, a tapasztalatok rögzítésére és interpretálására.

A tehetséges diákok a koncepció időtartama alatt saját laboratóriumi projekten dolgozhatnak, amelyről a gyakorlatok végén be is számolhatnak az egész csoport és pedagógusaik előtt is.

A gyakorlati tematikát követi egy elméleti, ismeretterjesztő tematika is, amelyek kisebb csoportokban, projektszerűen dolgoznak fel a diákok. Ehhez segédanyagokat, szakirodalmi forrásokat bocsátunk a rendelkezésükre. Az elméleti projektek során egy témát járnak körül a diákok, ez lehetőséget teremt a szakirodalom feldolgozására közösen, az interperszonális készségek, kompetenciák fejlesztésére, a stressz és a konfliktusok kezelésére. Az elméleti projekt egy szóbeli, Power Point alapú előadással zárulna, amely a diákok előadói és kommunikációs készségeinek fejlesztését is szolgálja.

A projektbe bevont tudományos diákkörös egyetemi hallgatók módszertani és pedagógiai tapasztalatokkal lesznek gazdagabbak, ezeket a későbbiekben oktatói munkájukban tudják hasznosítani.

Fontos szempont a megfelelő visszajelzés a diákok és a projektbe bevont tudományos diákkörös hallgatók részéről. A gyakorlatok lezárását követően kérdőíves rendszerrel szeretnénk mérni az elégedettséget, rákérdezni a hiányosságokra és a gyakorlatok közben felmerült igényekre.

 

A koncepció követi az SZTE ÁOK Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet orvosi mikrobiológia gyakorlati tematikáját, amelyet gyógyszerész-, orvostan- és fogászhallgatók számára biztosít, a középiskolások tudásához és gyakorlati jártasságához igazodva. Terveink között szerepel a gyakorlatokhoz tartozó munkafüzet és olvasókönyv kidolgozása és a projektmunkához kapcsolódó szakirodalmi anyagok összeállítása.

           

            A koncepcióban kidolgozott tantervi struktúrákat, gyakorlatokat, szemléletformáló elképzeléseket magyar és nemzetközi módszertani szakfolyóiratokban készülünk publikálni. (Hazai folyóirat: A biológia tanítása (módszertani folyóirat) vagy Magyar Pedagógia. Külföldi folyóirat: Journal of Biological Education)

 

A koncepció segítséget nyújthat a biológiai szakmódszertan megújításához, mert a mikrobiológia jelen van a mindennapokban, legyen szó konyhatechnikáról, háztartásról, környezetvédelemről, élelmiszeriparról, gyógyszer- és vakcinagyártásról. A biológiai tananyaghoz szervesen kapcsolhatók a mikrobiológiai gyakorlatokon megszerzett elméleti és gyakorlati ismeretek. A középiskolai tananyagot kiegészítő tananyag, de akár a törzsanyag szintjén is lehetne bővíteni a projektben kidolgozott tartalmakkal. A mikrobiológiai aktuális kérdéseinek felvetése, az interdiszciplinaritás és multidiszciplinaritás kiemelése, a tehetséggondozás, a diákok és egyetemi hallgatók személyiségének fejlesztése, a kommunikációs és szociális készségek fejlesztése teszi hiánypótlóvá a vázolt koncepciót.