Rozsáhlý výzkum ukazuje, že aktivní výuka zvyšuje výsledky studentů (3). Tyto výsledky byly prokázány v celé řadě oborů, včetně anatomie a fyziologie (6, 15). Navzdory převažujícím důkazům pro přijetí aktivnějšího a na studenta zaměřeného stylu výuky je nejčastěji využívaným zdrojem spojeným s vysokoškolskými kurzy stále učebnice (22). Pokud student předložené látce nerozumí, je často nucen jít nad rámec učebnice a prozkoumat online zdroje v podobě videí, výukových programů a kvízových systémů (7). Ačkoli existují velmi dobře zpracovaná online videa (10, 11), mnohá z nich nemůže instruktor kurzu opatřit vyprávěním bez dodatečné úpravy videa. Absence vyprávění instruktora kurzu způsobuje, že materiál je méně osobní a méně přizpůsobený danému kurzu (9). Navíc tato videa často nejsou vyučována stejným způsobem, ať už za použití jiné terminologie nebo jiné hloubky znalostí, než jaká je používána ve výuce, což vede k vytváření mylných představ (18). Studenti často používají statická znázornění, aby se pokusili lépe porozumět materiálu prezentovanému na přednášce, ať už jde o jeho nakreslení nebo schéma jiným způsobem (12). Nicméně, ačkoli jsou užitečná k tomu, aby pomohla vizualizovat základní funkčnost statických nebo lineárních procesů, může být pro studenty obtížné získat pochopení někdy složitých interakcí probíhajících v rámci fyziologie (20).

Jedním z hlavních témat probíraných v úvodním kurzu fyziologie je fyziologie rozhraní mezi motoneuronem a svalovým vláknem: nervosvalové spojení (NMJ). Tento fyziologický proces umožňuje inervaci svalových vláken po akčním potenciálu a uvolnění synaptického neurotransmiteru z presynaptického neuronu (2). (Obecné znázornění NMJ, které je podobné znázornění v mnoha učebnicích, viz obr. 1). NMJ umožňuje studentům prozkoumat mnoho základních pojmů fyziologie, včetně úlohy buněčné membrány při vytváření a udržování koncentračních gradientů, chemických a elektrických koncentračních gradientů a komunikace mezi buňkami (16). Přesné a důkladné pochopení NMJ umožňuje studentům pochopit i složitosti, které se vyskytují v dalších tématech napříč fyziologií, jako je uvolňování neurotransmiterů, depolarizace membrány a aktivace kanálů vázaných na membránu (17). Při představování těchto zásadních pojmů v kontextu NMJ však mohou být studenti zahlceni její složitostí (8, 13, 23). Například se ukázalo, že studenti fyziologie se často domnívají, že akční potenciály samy procházejí synapsi a inervují svalové vlákno, a ne že k přenosu tohoto elektrického impulsu využívají neurotransmitery (8). Doufáme, že pomocí pohyblivého vizuálního znázornění NMJ můžeme některé z těchto mylných představ zmírnit.

V úvodní hodině anatomie a fyziologie na The University of Minnesota Rochester (UMR) se při výuce fyziologických pojmů používá řada vysoce účinných výukových technik. V rámci tohoto mnohostranného výukového prostoru studenti získávají informace v částečně převrácené třídě, což znamená, že čas ve třídě je rozdělen mezi práci na aktivitách využívajících znalosti z předchozích hodin nebo učebnice a tradiční přednášky ve třídě. Tento postup umožňuje zkoumání pojmů prostřednictvím skupinového učení při zachování individuální odpovědnosti. Při výuce o NMJ jsou studenti nejprve přímo vystaveni informacím prostřednictvím série přerušovaných minipřednášek a společných skupinových diskusí vycházejících z předchozí výuky. Poté následuje případová studie, která se zaměřuje na vliv neurotoxinů na funkčnost NMJ (19). Na základě určení místa, kde toxin působí, mohou studenti zpětně odvodit, jak by byla ovlivněna svalová kontrakce. Při interpretaci těchto interakcí neurotoxinů mají studenti často problém představit si, jak zasahují do standardního mechanismu NMJ.

Abychom studentům pomohli lépe pochopit kroky zapojené do procesu NMJ, vyvinuli jsme a sestavili model založený na LED (obr. 2C). (Doplňkové video naleznete na https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12379748.) Tento projekt byl vyvinut ve spolupráci mezi vysokoškolskými akademickými asistenty (UAA), kteří již dříve absolvovali tento kurz, a jejich fakultním mentorem. Na UMR působí UAA podobně jako asistenti při výuce (learning assistants, LA): pomáhají ve třídě tím, že odpovídají na otázky a hodnotí materiály. Je však prokázáno, že nevedou výuku sami, ale poskytují studentský pohled na výuku a zapojují do výuky více studentů (14). Protože UAA řídili proces a vytvářeli pokládané experimentální otázky, mohlo to být využito jako příležitost k učení jak pro UAA, tak pro studenty ve třídě. Konkrétně to pro vysokoškolské výzkumníky znamenalo příležitost získat porozumění pro tvorbu výzkumných otázek/hypotéz, získání nových dovedností a vytvoření nástroje, který lze využít ve třídě i mimo ni. Přínosné výsledky modelu založeného na LED sahají daleko za hranice třídy, protože jej lze vystavit mnoha zájemcům, včetně dárců, univerzitních administrátorů a budoucích studentů, jako fyzický příklad výuky ve třídě (obr. 3C). Tento model NMJ založený na LED diodách je užitečným a kreativním nástrojem. Jeho schopnost poskytovat pohyblivé mechanismy umožňuje volitelné nahrávání a opětovné nahrávání studenty. Široká škála barev LED světel poskytuje vizuální složku, která je přínosem pro studenty aktivně se učící fyziologii tím, že označuje různé typy zapojených molekul. Poskytnutím pohyblivých částí a vizuálně přitažlivé palety barev se předpokládalo, že studenti budou schopni lépe interpretovat a pochopit složitosti, které v NMJ existují.