SlideShare a Scribd company logo
1 of 3
Download to read offline
Computational Thinking Course:​​Computing DNA
degeneracy
 
Project plan at a glance...
Core subject(s)  Science 
Subject area(s)  A level Biology, DNA structure and Genomics. 
Suggested age  16 to 18 years old 
Prior knowledge  Understanding of genetic transcription and translation. N.b No 
prior understanding of Python programming required. 
Time  Curriculum: 90 minutes 
Extracurricular: 4 x 90 minutes. 
Standards  Core Subject: ​GCE Biology​ (UK) 
Computer Science: ​UK 
 
Project Overview
 
The project will be titled: "Degenerate DNA code: The search for genetic resilience." The 
purpose of the project is for students to discover which nucleotide sequences are the most 
resilient to the effects of mutations. The students will apply the computational thinking skills 
(CTS) of ​decomposition​, ​pattern recognition​, ​abstraction​ and ​algorithm design​ in order 
to further define the problem, create Python based solutions and formulate a conclusion.  
 
 
Learning outcomes
 
Students will be expected to be able to: 
● Communicate the ideas of the triplet code, degeneracy and genetic mutations. 
○ State the central dogma of biology. 
○ Describe how the triplet code has 64 possibilities, but encodes for only 20 
amino acids. 
○ Explain the significance of different mutations. 
● Create, edit and test Python code that can solve the project question. 
○ Create functions and variables. 
○ Use loops and conditional logic. 
○ Create and search data structures such as arrays. 
 
 
 
Project lesson plan
 
Lesson content  Potential structure/ suggested activities 
1: Decomposition ­ 
Intro to DNA 
mutations. 
Introduction to the idea of DNA degeneracy and the project aims/objectives by 
the teacher (presentation). 
 
Students (self) organise into groups and each student researches a particular 
mutation. CTS ­ decomposition. 
 
Students are tasked with breaking down the problem into subproblems. CTS ­ 
decomposition. 
 
Potential project decomposition given and groups create an analysis and 
suggest improvements. 
 
2: Pattern 
recognition ­  
DNA degeneracy 
Basic combinatorics worksheet/’practical’ activity using different coloured 
counters and students, linking to the idea of codon degeneracy. 
 
Students are given a variety of nucleotide sequences and using dice and or a 
spreadsheet application create some nucleotide sequences that ‘appear’ 
resilient to random mutations. Students are guided to identify potential 
patterns in the different nucleotide sequences. CTS ­ Pattern recognition. 
 
Discussion surrounding which nucleotide sequences are the most resistant to 
random mutations. 
 
3: Abstraction ­  
DNA degeneracy 
and interspecies 
genetic 
conservation. 
Students asked to input their most resistant nucleotide sequences into a 
random mutation Python program. 
 
Students mind map generalisations. Students use a template Python program 
that manipulates text strings in order to test generalisations. 
 
 
Peer assess solutions and suggest improvements. 
 
4: Algorithmic 
design ­ Genomic 
databases and 
BLAST 
Students are given different snippets of pseudo code and are asked to arrange 
them into a logical sequence (card sort type activity). Students create pseudo 
code for their Python programs.  
 
Students start writing their program. CTS ­ algorithm design. 
 
Students present preliminary findings and teacher comments on code design 
(via an online feedback system). 
 
5: Algorithmic 
design ­  
Self directed problem solving and coding. 
 
Poster presentation of findings. 
 
 
 
Assessment
 
Students will complete and be questioned about a scientific poster presentation. This 
presentation will be assessed against the learning outcomes and verbal feedback will be 
provided.   
 
Students will also complete a project feedback google form 
(​https://docs.google.com/forms/d/1wukHu1ZmZ7nLD9v12hYj2yEUnSOfhmTbdbMIpjHw_Aw/
viewform?usp=send_form​). 
 
 
Additional Resource Links
 
● Python ­ (​https://www.python.org​/) 
● Python programming introductory course, Udacity ­ 
(​https://www.udacity.com/course/programming­foundations­with­python­­ud036​) 
● Codon degeneracy, Wikipedia ­ (​https://en.wikipedia.org/wiki/Codon_degeneracy​) 
● Evolution as a sequence of mistakes ­ (​http://rosalind.info/problems/hamm/​)  
● Local sequence alignment, BLAST ­ (​http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi​) 
 
 

More Related Content

Viewers also liked

Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012
Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012
Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012
Daniel Tagg
 
Sports Science_Research_Presentation evening
Sports Science_Research_Presentation eveningSports Science_Research_Presentation evening
Sports Science_Research_Presentation evening
Daniel Tagg
 
k- blending onset and rime- ab Word Family
k- blending onset and rime- ab Word Familyk- blending onset and rime- ab Word Family
k- blending onset and rime- ab Word Family
Leticia Alcala
 

Viewers also liked (7)

The Strategic Business Analyst: Aligning Projects with Organizational Goals
The Strategic Business Analyst: Aligning Projects with Organizational GoalsThe Strategic Business Analyst: Aligning Projects with Organizational Goals
The Strategic Business Analyst: Aligning Projects with Organizational Goals
 
Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012
Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012
Final Year Project - Presentation - 18th Jan 2012
 
Business Analyst vs. Project Manager - Eliminating the Confusion!
Business Analyst vs. Project Manager - Eliminating the Confusion!Business Analyst vs. Project Manager - Eliminating the Confusion!
Business Analyst vs. Project Manager - Eliminating the Confusion!
 
Sports Science_Research_Presentation evening
Sports Science_Research_Presentation eveningSports Science_Research_Presentation evening
Sports Science_Research_Presentation evening
 
7 Ways to Avoid Being a Project "Micro" Manager
7 Ways to Avoid Being a Project "Micro" Manager7 Ways to Avoid Being a Project "Micro" Manager
7 Ways to Avoid Being a Project "Micro" Manager
 
k- blending onset and rime- ab Word Family
k- blending onset and rime- ab Word Familyk- blending onset and rime- ab Word Family
k- blending onset and rime- ab Word Family
 
Best Practices for Running More Effective Meetings
Best Practices for Running More Effective MeetingsBest Practices for Running More Effective Meetings
Best Practices for Running More Effective Meetings
 

ComputationalThinkingCourseComputingDNAdegeneracy

  • 1. Computational Thinking Course:​​Computing DNA degeneracy   Project plan at a glance... Core subject(s)  Science  Subject area(s)  A level Biology, DNA structure and Genomics.  Suggested age  16 to 18 years old  Prior knowledge  Understanding of genetic transcription and translation. N.b No  prior understanding of Python programming required.  Time  Curriculum: 90 minutes  Extracurricular: 4 x 90 minutes.  Standards  Core Subject: ​GCE Biology​ (UK)  Computer Science: ​UK    Project Overview   The project will be titled: "Degenerate DNA code: The search for genetic resilience." The  purpose of the project is for students to discover which nucleotide sequences are the most  resilient to the effects of mutations. The students will apply the computational thinking skills  (CTS) of ​decomposition​, ​pattern recognition​, ​abstraction​ and ​algorithm design​ in order  to further define the problem, create Python based solutions and formulate a conclusion.       Learning outcomes   Students will be expected to be able to:  ● Communicate the ideas of the triplet code, degeneracy and genetic mutations.  ○ State the central dogma of biology.  ○ Describe how the triplet code has 64 possibilities, but encodes for only 20  amino acids.  ○ Explain the significance of different mutations.  ● Create, edit and test Python code that can solve the project question.  ○ Create functions and variables.  ○ Use loops and conditional logic.  ○ Create and search data structures such as arrays.       
  • 2. Project lesson plan   Lesson content  Potential structure/ suggested activities  1: Decomposition ­  Intro to DNA  mutations.  Introduction to the idea of DNA degeneracy and the project aims/objectives by  the teacher (presentation).    Students (self) organise into groups and each student researches a particular  mutation. CTS ­ decomposition.    Students are tasked with breaking down the problem into subproblems. CTS ­  decomposition.    Potential project decomposition given and groups create an analysis and  suggest improvements.    2: Pattern  recognition ­   DNA degeneracy  Basic combinatorics worksheet/’practical’ activity using different coloured  counters and students, linking to the idea of codon degeneracy.    Students are given a variety of nucleotide sequences and using dice and or a  spreadsheet application create some nucleotide sequences that ‘appear’  resilient to random mutations. Students are guided to identify potential  patterns in the different nucleotide sequences. CTS ­ Pattern recognition.    Discussion surrounding which nucleotide sequences are the most resistant to  random mutations.    3: Abstraction ­   DNA degeneracy  and interspecies  genetic  conservation.  Students asked to input their most resistant nucleotide sequences into a  random mutation Python program.    Students mind map generalisations. Students use a template Python program  that manipulates text strings in order to test generalisations.      Peer assess solutions and suggest improvements.    4: Algorithmic  design ­ Genomic  databases and  BLAST  Students are given different snippets of pseudo code and are asked to arrange  them into a logical sequence (card sort type activity). Students create pseudo  code for their Python programs.     Students start writing their program. CTS ­ algorithm design.    Students present preliminary findings and teacher comments on code design  (via an online feedback system).    5: Algorithmic  design ­   Self directed problem solving and coding.    Poster presentation of findings.       
  • 3. Assessment   Students will complete and be questioned about a scientific poster presentation. This  presentation will be assessed against the learning outcomes and verbal feedback will be  provided.      Students will also complete a project feedback google form  (​https://docs.google.com/forms/d/1wukHu1ZmZ7nLD9v12hYj2yEUnSOfhmTbdbMIpjHw_Aw/ viewform?usp=send_form​).      Additional Resource Links   ● Python ­ (​https://www.python.org​/)  ● Python programming introductory course, Udacity ­  (​https://www.udacity.com/course/programming­foundations­with­python­­ud036​)  ● Codon degeneracy, Wikipedia ­ (​https://en.wikipedia.org/wiki/Codon_degeneracy​)  ● Evolution as a sequence of mistakes ­ (​http://rosalind.info/problems/hamm/​)   ● Local sequence alignment, BLAST ­ (​http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi​)