从意大利面到结构
教学生分子可视化的艺术
教学生分子可视化的艺术
Didem Vardar-Ulu每学期有200名学生,在她的CAS CH373:“生物化学原理”课程的第一天,她会放一张幻灯片,上面有一个分子的视觉表现,并要求她的学生识别它。
这张图片(见下图)代表了DNA链与伴侣蛋白结合的片段,但对于没有受过教育的人来说,它看起来有点像意大利面。
Vardar-Ulu的目标是,在课程的最后一天,她的学生将理解图像代表什么,并能够讲述一个澳门威尼斯人注册分子结构对其功能意味着什么的故事。
瓦尔达-乌鲁说:“当我看到阿尔法螺旋时,我可以讲述一个澳门威尼斯人注册那里的巨大故事——有多少碳、氧,它们之间的相互作用,这些都隐藏在那条丝带里。”“这种能够破译你所看到的东西的技能,就是分子可视化。”
瓦尔达-乌鲁说,就像医生需要能够解读x射线一样,生命科学专业的学生也需要能够解读细胞、蛋白质和分子的视觉效果图。但是大多数教材依赖于二维图形,随着科学材料变得越来越复杂,学生很难理解。所以学生们经常依赖别人对这些数字的解释,而不是形成自己的解释。
瓦尔达-乌鲁正试图改变这一点。作为一名化学高级讲师,瓦尔达-乌鲁热衷于教学生如何更好地理解和解释复杂的分子视觉效果,因为他们正在学习更高水平的科学课程,她正在努力创建学习和评估材料。
“多年来,我的个人兴趣一直是如何将分子可视化技术引入教学课程,”她说。“学生应该能够看到具体的表征,能够讲述分子的故事,但没有专门的课程教他们这样做。”
Vardar-Ulu正在与Molecular CaseNet合作,Molecular CaseNet是一个由教育工作者和学者组成的社区,致力于创建分子案例澳门威尼斯人注册网站研究,学生可以将分子置于现实环境中;BioMolViz是一个由教育工作者、评估专家和生物分子可视化爱好者组成的社区,他们试图了解学生在看图像时真正看到了什么,以及他们如何将图像融入到学习中。如何最好地评估他们的学习和发展分子可视化技能。
在美国国家科学基金会的资助下,BioMolViz开发了一个视觉素养框架,指导将生物分子可视化技能纳入大学生物化学和分子生物学课程,使毕业生在生命科学方面更加成功,并开发了一个评估库,与有兴趣在课堂上推广这些技能的澳门威尼斯人注册网站广泛分享
瓦尔达-乌鲁说,有了人工智能,学生们将需要花更多的时间来确保对图像的正确解读,并将使用更多的视觉分析技能来分辨对错,这一点也越来越明显。
她说:“我希望我们的年轻一代真正了解这些照片是如何创作的,它们代表什么,以及为什么要这样做,而不是盲目地相信别人告诉他们的话。”“我想让他们明白,即使是我们都熟悉的事物,当你是一个新手时,你也有一种看待事物的方式;当你是专家时,你会用不同的方式看待它。这不仅仅是学习一种新事物,而是学习从分子水平上以不同的方式看待你一直以来看到的东西。”
——Catlin Reidy (COM ' 25艾比·范·塞卢斯(COM ' 24)对本文也有贡献。