Grundlagender Bio- und Gentechnologie werden Studierenden im allgemeinen durch Vorlesungen und Lehrbücher vermittelt. Die praktische Umsetzung, d.h. das wissenschaftliche Experimentieren, erfolgt in gesonderten Praktika in Laboren. Ein gezieltes Eingehen auf spezielle Fragen, Probleme und Bedürfnisse einzelner Studierender seitens der Lehrenden ist dabei jedoch aus Zeitgründen oft nicht möglich.

Im einem virtuellenGenlabor dagegen können sich Gentechniker gezielt und umfassend auf reale Versuche vorbereiten und darüber hinaus mit Experimenten vertraut machen, die aus Zeit- oder Kostengründen überhaupt nicht im Studium durchgeführt werden können. Weiterhin kann ein virtuelles Genlabor zur Aufwandsreduktion sowohl im Ausbildungs- als auch im industriellen Bereich beitragen, weil durch die gezielte Vorbereitung auf Versuche diese in der praktischen Ausführung häufiger direkt gelingen und nicht unnötig Materialien und Zeit durch eine eventuell notwendige Wiederholung der Versuche verschwendet werden. Letzteres kann auch unter Umweltschutzaspekten positiv gesehen werden, da weniger Chemikalien verbraucht werden bzw. entsorgt werden müssen. Diese Möglichkeiten werden nicht zuletzt durch den Einsatz aktueller multimedialer Technologien - als Ergänzung zu Vorlesungen und Praktika - eröffnet.

 

Im dem vom Bundesforschungsministeriumund mit eigenen OFFIS-Mitteln geförderten Projekt Multimediales Gentechnisches Praktikum, das in Zusammenarbeit mit Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg und dem Institut für Mikrobiologie der Universität Düsseldorf durchgeführt wird, soll auf inhaltlicher und didaktischer Ebene ein Experimentalpraktikum entwickelt werden, das die allgemeinen Grundlagen des praktischen Arbeitens im Bereich der Gentechnologie vermittelt. Die Wissensvermittlung soll also nicht wie bisher ausschließlich durch Vorlesungen, Lehrbücher und reale Praktika erfolgen, sondern mit dem Einsatz multimedialer Technologien verknüpft werden. Durch multimediale Anwendungen bzw. Systeme lassen sich die Zusammenhänge zwischen Theorie und Praxis besser erklären, Versuche können gezielt vorbereitet werden, Versuchsergebnisse lassen sich protokollieren und können unmittelbar ausgewertet werden, kostspielige Versuche können im Rechner zumindest simuliert werden. Über das Internet lassen sich sogar Probleme und die bei ihrer Lösung erzielten Ergebnisse austauschen und diskutieren. Die Integration einer Internetschnittstelle ermöglicht dem Benutzer darüber hinaus komfortable Aktualisierungsmöglichkeiten.

 

Gegenüber Büchernhaben multimediale Anwendungen den weiteren Vorteil, dass sie einen wesentlich flexibleren Zugang zum Lernstoff bieten, der viel mehr auf die persönlichen Bedürfnisse der Studierenden zugeschnitten werden kann. Das Kernstück des Projektes bildet die virtuelle Umsetzung eines Genlabors. Hierbei wird ein reales Genlabor mit den benötigten Geräten und Chemikalien im Rechner modelliert und grafisch auf dem Bildschirm präsentiert. Nutzern wird die Möglichkeit gegeben, per Maussteuerung gentechnische Experimente analog zu den Abläufen im realen Labor durchzuführen. Nutzer können sich z.B. im Labor bewegen, Geräte bedienen und Chemikalien pipettieren. Versuchsergebnisse werden direkt präsentiert und Protokolle automatisch erstellt. Die Nutzer können sich im virtuellen Genlabor einerseits die Durchführung gängiger gentechnischer Experimente via Videos und Animationen demonstrieren lassen.

 

Andererseits könnendie Nutzer auch selbst Versuche interaktiv am Rechner durchführen. Eine Unterstützung während der Versuchsdurchführung seitens des Rechners ist dabei auf unterschiedlichen Ebenen denkbar. Sie kann sehr extensiv sein mit einer vollständigen Präsentation der Versuchsanleitungen, einer automatischen Bereitstellung benötigter Geräte und Chemikalien sowie einer strengen Kontrolle sämtlicher Versuchsschritte. Alternativ können dem Nutzer bestimmte Freiheiten gewährt werden, indem er beispielsweise selbstverantwortlich die Versuche durchführt und von dem System nur auf Fehler aufmerksam gemacht wird bzw. auf Anforderung hin Hilfestellung angeboten bekommt. Je nach Kenntnisstand des Benutzers könnte das Programm somit entweder als Tutor oder als Beobachter des Nutzers eingesetzt werden.