Дисциплина «Биохимия» является одной из самых сложных теоретических дисциплин для студентов медицинских, а также политехнических и химических ВУЗов. По мнению большинства студентов, трудность заключается в написании и запоминании формул соединений, понимания сути их строения, а, следовательно, и свойств. Поэтому вопрос облегчения понимания структуры веществ, принимающих участие в протекании тех или иных процессов в организме, является весьма актуальным.

Целью данной работы было рассмотреть интерактивные методы и средства, ориентируясь на личность, заинтересованность и мотивацию современного студента.

В большинстве случаев простого написания формул на бумаге недостаточно для понимания структуры в целом. Поэтому в настоящее время существует несколько разных интерактивных подходов для изучения строения и свойств веществ. Рассмотрим их подробнее.

В первую очередь хотелось бы обратить внимание на различные мобильные приложения, которые уже разработаны в помощь обучающимся. В них содержатся как теоретические данные, так и формульный набор. Вот некоторые из них:

«Biochemistry Dictionary» — словарь по биохимии. В данном приложении, которое работает автономно, загружены тысячи биохимических терминов на английском языке.

«Аминокислоты — Все структуры» — это приложение, которое позволяет запомнить структуры, сокращения и свойства 20 стандартных аминокислот (аргинин, гистидин и т.д.) и более 20 родственных соединений (таурин, L-ДОФА и т.п.). Кроме обычных формул там можно найти цветные структурные формулы, трехбуквенные названия, значения изоэлектрических точек. Кроме того, есть возможность проверить свои знания с помощью: тестов с вариантами ответов, игр на время, отгадывания слова по буквам: «Структура — Название».

«Biochemistry» — иллюстрированный учебник по биохимии, который включает 5 разделов, посвященных вопросам по основам органической химии, аминокислотам и белкам, углеводам, нуклеиновым кислотам, липидам. Язык приложения – английский.

«Ферменты — краткая классификация».

В приложении содержится описание ферментативных структур, собранных в алфавитном порядке. Интерфейс позволяет найти необходимое соединение благодаря удобному поиску (включая голосовой). Приложение будет полезно как краткий справочник студентам медицинских ВУЗов, при подготовке к биологической химии и физиологии.

«Biochemistry Prep: Practice Tests and Flashcards — флешкарты по биохимии». Данная программа предлагает инструменты для изучения биохимии, которые представлены диагностическими тестами, мнемоническими карточками, вопросами дня и т.д. Язык приложения – английский.

«Стероиды — Химические формулы»

Это приложение поможет студентам познакомиться с химическими формулами важнейших природных и синтетических стероидов. Приложение устроено в виде обучающих игр с несколькими режимами: отгадать слово, тесты, флеш-карточки.

Кроме приложений существует большое количество специальных программ для построения структурных формул химических соединений. Самые известные среди них: ISIS Draw, ChemSketch, ChemDraw, Chem3D, ChemFinder, HyperChem. В каждой из них есть возможность как создавать с нуля молекулы самой разной сложности, так и демонстрировать уже готовые молекулы для лучшего понимания структуры, этапов синтеза. Также есть специальная программа CarboDraw, с помощью которой можно создавать формулы всевозможных моно-, олиго-, полисахаридов.

Виртуальное построение молекул не всегда является удобным для студентов и преподавателей в каждом конкретном случае. Поэтому в режиме реального времени можно пробовать конструировать модели соединений с помощью Lego. Перед студентами ставится конкретная учебная цель и обозначаются образовательные задачи. Студенты ищут пути решения через выполнение творческой работы.

Например, можно использовать кирпичи Lego с 8 шипами, чтобы представить углерод, кислород, коэнзим А, с 2 шипами – водород. Лля моделирования этих атомов можно использовать кирпичи Lego разных цветов. Пара соседних шипов на кирпиче представляет собой пару электронов, которая демонстрирует образующуюся химическую связь. Таким образом, кирпичи Lego с 8 шипами могут использоваться для построения моделей малых биологических молекул, таких как аминокислоты, жирные кислоты, различные промежуточные метаболиты (Рисунок 1 и Рисунок 2).

Рисунок 1. Молекула α-кетоглутарата (вид сверху)

Рисунок 2. Молекула α-кетоглутарата (вид сбоку)

При помощи Lego можно моделировать такие метаболические пути, как β-окисление и ЦТК (Рисунок 3 и Рисунок 4).

Рисунок 3. β-окисление

Рисунок 4. Цикл трикарбоновых кислот

С точки зрения обучения, модели Lego делают абстрактные темы более конкретными. Упражнение по сборке Lego помогают для запоминания структур, не будучи слишком сложными. При использовании моделей важно иметь открытый учебник, чтобы подтвердить, что структуры правильно построены. И наоборот, при изучении учебника полезно иметь под рукой кирпичи Lego, чтобы строить соединения. С точки зрения обучения, модели облегчают образ того, как соединения и пути связаны друг с другом.

Таким образом, для лучшего понимания структуры сложных биохимических молекул, а также их превращений в организме, можно использовать не только классическое изображение их на бумаге, но и различные мобильные приложения и компьютерные программы. Кроме того, студентам можно предлагать и творческую работу в виде сборки молекул из деталей конструктора  LEGO.