Kiterjedt kutatások bizonyítják, hogy az aktív tanulási pedagógia növeli a diákok eredményeit (3). Ezeket a nyereségeket számos tudományágban kimutatták, beleértve az anatómiát és az élettant is (6, 15). Az aktívabb és diákközpontúbb oktatási stílus elfogadása mellett szóló elsöprő bizonyítékok ellenére a főiskolai kurzusokhoz kapcsolódó leggyakrabban használt forrás még mindig a tankönyv (22). Ha egy hallgató nem érti a bemutatott anyagot, gyakran kénytelen a tankönyvön túlmutatni, és online forrásokat keresni videók, oktatóanyagok és kvízrendszerek formájában (7). Bár léteznek nagyon jól elkészített online videók (10, 11), ezek közül sokat nem tud a kurzus oktatója narrációval ellátni a videó extra szerkesztése nélkül. A kurzus oktatói narráció hiánya miatt az anyag kevésbé személyes és kevésbé a kurzusra szabott (9). Ráadásul ezeket a videókat gyakran nem ugyanúgy tanítják, vagy más terminológiát használnak, vagy más mélységű ismereteket, mint az osztályteremben, ami félreértések kialakulásához vezet (18). A hallgatók gyakran használtak statikus reprezentációkat, hogy megpróbálják jobban megérteni az előadáson bemutatott anyagot, akár rajzolva, akár más módon ábrázolva azt (12). Azonban, bár hasznosak a statikus vagy lineáris folyamatok alapvető működésének vizualizálásában, a hallgatók számára nehézséget jelenthet az élettanban zajló, olykor összetett kölcsönhatások megértése (20).

A bevezető élettani kurzus egyik fő témája a motoneuron és az izomrost közötti kapcsolódási pont, a neuromuszkuláris csomópont (NMJ) élettana. Ez a fiziológiai folyamat lehetővé teszi az izomrostok innerválását az akciós potenciált és a preszinaptikus neuronból történő szinaptikus neurotranszmitter felszabadulást követően (2). (Az NMJ általános ábrázolását lásd az 1. ábrán, amely hasonló a számos tankönyvben található ábrázolásokhoz). Az NMJ lehetővé teszi a tanulók számára az élettan számos alapfogalmának felfedezését, beleértve a sejtmembrán szerepét a koncentrációs gradiensek létrehozásában és fenntartásában, a kémiai és elektromos koncentrációs gradienseket és a sejtek közötti kommunikációt (16). Ennek kiterjesztésével az NMJ pontos és alapos megértése lehetővé teszi a tanulók számára, hogy megértsék az élettan más témáiban, például a neurotranszmitterek felszabadulásában, a membrán depolarizációjában és a membránhoz kötött csatornák aktiválásában található komplexitásokat is (17). Amikor azonban ezeket a létfontosságú fogalmakat az NMJ kontextusában mutatják be, a diákokat túlterhelheti annak összetettsége (8, 13, 23). Kimutatták például, hogy az élettanhallgatók gyakran azt hiszik, hogy az akciós potenciálok maguk haladnak át a szinapszison és innerválják az izomrostot, ahelyett, hogy neurotranszmitterek segítségével továbbítanák ezt az elektromos impulzust (8). Az NMJ mozgó vizuális ábrázolásával reméljük, hogy enyhíthetjük e tévhitek egy részét.

A Minnesotai Rochesteri Egyetem (UMR) bevezető anatómia és élettan óráján különböző, nagy hatású tanulási technikákat alkalmaznak az élettani fogalmak tanításához. Ezen a sokrétű oktatási téren belül a diákok az információkat részben fordított osztálytermi környezetben kapják meg, ami azt jelenti, hogy az órai idő megoszlik a korábbi órákon vagy a tankönyvből szerzett ismeretek felhasználásával végzett tevékenységek és a hagyományos osztálytermi előadások között. Ez a gyakorlat lehetővé teszi a fogalmi feltárást a csoportos tanuláson keresztül, miközben az egyéni elszámoltathatóságot is fenntartja. Az NMJ-ről való tanulás során a diákok először közvetlenül ismerkednek meg az információkkal egy sor szaggatott mini-előadáson és az előzetes oktatásból származó, együttműködésen alapuló csoportos megbeszéléseken keresztül. Ezt követi egy esettanulmány, amely a neurotoxinoknak az NMJ működésére gyakorolt hatására összpontosít (19). Azáltal, hogy azonosítják, hol hat a toxin, a tanulók visszafelé haladva következtethetnek arra, hogyan befolyásolja az izomösszehúzódást. Amikor szembesülnek ezeknek a neurotoxin kölcsönhatásoknak az értelmezésével, a diákok gyakran küzdenek azzal, hogy megjelenítsék, hogyan avatkoznak be a standard NMJ-mechanizmusba.

Azért, hogy a diákok jobban megértsék az NMJ folyamatának lépéseit, kifejlesztettünk és megépítettünk egy LED-alapú modellt (2C. ábra). (Kiegészítő videó található a https://doi.org/10.6084/m9.figshare.12379748 címen.) Ezt a projektet a kurzust korábban elvégzett egyetemi egyetemi tanársegédek (UAA-k) és kari mentoruk partnerségében dolgoztuk ki. Az UMR-ben az UAA-k a tanulási asszisztensekhez (LA-k) hasonlóan járnak el: kérdésekre válaszolva és anyagokat osztályozva segítenek az osztályteremben. Mivel azonban ők maguk nem vezetnek órát, bebizonyosodott, hogy hallgatói szemléletet biztosítanak az órákhoz, és több hallgatót vonnak be az osztályterembe (14). Mivel az UAA-k irányították a folyamatot, és ők állították össze a feltett kísérleti kérdéseket, ez tanulási lehetőségként szolgálhatott mind az UAA-k, mind a diákok számára az osztályteremben. Konkrétan lehetőséget biztosított az egyetemi hallgatók számára, hogy megismerjék a kutatási kérdések/hipotézisek kidolgozását, új készségeket sajátítsanak el, és olyan eszközt hozzanak létre, amelyet az osztályteremben és azon túl is fel lehet használni. A LED-alapú modell jótékony eredményei messze túlmutatnak az osztálytermen, mivel az osztálytermi tanulás fizikai példájaként számos érdekelt fél, köztük adományozók, egyetemi adminisztrátorok és leendő hallgatók számára is bemutatható (3C. ábra). Ez a LED-alapú NMJ-modell hasznos és kreatív eszköz. Az a képessége, hogy mozgó mechanizmusokat biztosít, lehetővé teszi a diákok számára az opcionális rögzítést és újraszinkronizálást. A LED-fények széles színtartománya olyan vizuális komponenst biztosít, amely a különböző molekulatípusok jelölésével a fiziológiát aktívan tanuló diákok számára előnyös. A mozgó alkatrészek és a vizuálisan vonzó színpaletta biztosításával azt feltételeztük, hogy a tanulók jobban tudják értelmezni és megérteni az NMJ-ben rejlő összetettséget.