Pewnego majowego poranka Atiyah Schroeter rozpoczęła swoją pierwszą lekcję biologii w Capital City Public Charter School w Waszyngtonie, prezentując gościnnego mówcę. Dr Ting Wu, wyjaśniła 16 dziewiątym równiarkom siedzącym przy stołach laboratoryjnych, jest ekspertem w dziedzinie genetyki z Harvard University.
Z ręcznie wykonanych podwójnych helis zwisających z białej tablicy było jasne, że klasa była w trakcie studiowania genetyki. Uczniowie byli dobrze zaznajomieni z DNA i zrozumieli, że jego dwa skręcające się pasma składają się z nukleotydów zwanych guaniną, adeniną, tyminą i cytozyną - lub, w skrócie, G, A, T i C.
Ale Wu chciał porozmawiać o czymś, co nie jest często uwzględniane w programach nauczania przedmiotów ścisłych. Była w szkole, aby omówić genetykę osobistą - oraz kwestie etyczne i prawne, które pojawiają się, gdy osoby mogą sekwencjonować swoje DNA.
Genetyk jest niskiego wzrostu, ale nawet z wyluzowanym i rozmownym stylem, zwraca uwagę nastolatków.
„Ilu z was widziało film My Sister's Keeper ?” Zapytała.
Kilka rąk podniosło się.
„Czy chciałbyś podsumować klasie, o czym był ten film?” Wu zapytał młodą dziewczynę kilka rzędów wstecz.
„No cóż, w zasadzie starsza siostra miała raka, a młodsza siostra była jedyną, która miała rodzaj narządów lub krwi pasujących do starszej siostry, więc chcieli użyć jej narządów lub krwi. Ale młodsza siostra już nie chciała, więc ma prawnika. Pokazują tylko wszystkie zmagania, które dziewczyna z rakiem przeżyła z rodziną - powiedział student.
„Czy wiesz, że opiera się na prawdziwej historii?” Powiedział Wu.
Wu wskazała na fotografię Molly Nash, małej dziewczynki w niebieskim dżinsowym kombinezonie, całującej swojego młodszego brata, Adama, wyświetlaną na ekranie przed klasą. „Chcesz, żebym opowiedział ci tę historię?” Zapytała.
Kilku studentów przytaknęło.
***
W 2007 r. Wu założył Personal Education Genetics Education Project (pgEd). Jej celem było zmniejszenie przepaści, którą widziała między tym, co naukowcy mogą zrobić, a tym, co społeczeństwo jest świadome, że mogą zrobić. Uważała, że klasy licealne są najlepszym kanałem wymiany opinii publicznej na temat postępów genetyki, dlatego stworzyła mały zespół naukowców i nauczycieli, którzy opracowali plany lekcji.
PgEd zapewnia nauczycielom bezpłatne plany lekcji - składające się z zajęć, materiałów do czytania i prezentacji PowerPoint na temat genetyki osobistej oraz tego, w jaki sposób dotyczą one takich zagadnień, jak rozmnażanie, opieka zdrowotna, sport, egzekwowanie prawa i dyskryminacja - Od czasu do czasu Wu i inni członkowie zespołu odwiedzają szkoły w całym kraju, aby uczyć gości samych lekcji.
Kiedy Wu nie rozmawia z nastolatkami w roli dyrektora pgEd, uczy genetyki w Harvard Medical School. W „Wu Lab” ona i jej zespół doktorów habilitowanych, doktorantów, asystentów i techników badają pozycję i zachowanie chromosomów oraz to, jak to wygląda w dziedziczeniu.
„Zawsze byłem zaangażowany w dyskusję na temat tego, dokąd zmierza ta dziedzina i jak my, genetycy, możemy najlepiej upewnić się, że sekwencjonowanie będzie korzystne i jednakowo dostępne dla wszystkich, bez względu na ich status społeczno-ekonomiczny”, powiedział Wu.
Wraz ze zwiększoną dostępnością do technologii sekwencjonowania DNA pojawia się oczywiście potrzeba rozważenia, w jaki sposób społeczeństwo powinno korzystać z niej w sposób odpowiedzialny. Czy ludzie powinni mieć możliwość testowania zarodków pod kątem bolesnych, śmiertelnych chorób rozwijających się na różnych etapach życia? Czy rodzice mogą testować zarodki pod kątem wariantów genetycznych związanych z agresywnym zachowaniem? Wu zadaje te i inne pytania w ankiecie, którą rozdaje podczas zajęć, które odwiedza.
„W ciągu życia, wśród ich przyjaciół, istnieje uzasadniona szansa, że kogoś poznają lub sami staną przed dylematem polegającym na dostarczeniu informacji genetycznej do rozwiązania. W tych momentach chcesz, aby mieli coś w pamięci, aby pomóc im wiedzieć, że często nie ma właściwej odpowiedzi - że jeśli podejmą decyzję, która jest dla nich dobra, to mają prawo trzymać się jej . ”
Wu lubi używać historii, która była podstawą Opiekunki mojej siostry, kiedy uczy licealistów.
Molly Nash urodziła się z niedokrwistością Fanconi, chorobą, która sprawiła, że jej ciało nie było w stanie naprawić błędów w swoim DNA. W rezultacie była bardzo narażona na raka. Rodzice przeszukali świat w poszukiwaniu dawcy szpiku kostnego w nadziei, że ich córka dostanie przeszczep, którego potrzebowała, aby przeżyć, ale nie byli w stanie znaleźć odpowiedniego odpowiednika. Zasadniczo przygotowywali się do Molly, aby zachorować i umrzeć, gdy dostępna będzie nowa technika zwana diagnostyką genetyczną przed implantacją.
Korzystając z zapłodnienia in vitro, lekarze z University of Minnesota utworzyli kilka zarodków z jaj i rodziców nasienia Molly. Przyjrzeli się DNA w każdym zarodku i na szczęście znaleźli taki, który byłby żywym dopasowaniem szpiku kostnego, a nie nosicielem choroby. Wu tłumaczy uwięzionej publiczności, że zarodek ten został wszczepiony matce Molly, a kiedy urodziło się dziecko, Adam, krew pępowiny wykorzystano do uratowania życia jego siostrze.
„Co sądzisz o tym sposobie ocalenia kogoś?” Zapytała w klasie w DC „Pamiętajcie, że nie ma dobrej lub złej odpowiedzi”.
***
W marcu Smithsonian i Pew Research Center połączyli siły, aby sprawdzić, czy Amerykanie rozumieją podstawową naukę. Ankieta, przeprowadzona przez ponad 1000 dorosłych, składała się z 13 pytań. Jaka jest na przykład główna funkcja czerwonych krwinek i jaki gaz, zdaniem większości naukowców, powoduje wzrost temperatury w atmosferze? Średnia ocena z quizu wynosiła D +.
Niepokojące 46 procent ankietowanych stwierdziło, że głównym powodem, dla którego młodzi ludzie nie studiują nauk ścisłych i matematyki, jest to, że przedmioty te są „zbyt trudne”. To powiedziawszy, wielu liderów uważa, że przyszły sukces kraju jeździ po szkołach produkujących większą i lepszą siłę roboczą osób w dziedzinach związanych z nauką, technologią, inżynierią i matematyką (STEM). Według Bureau of Labor Statistics zatrudnienie w nauce i inżynierii wzrośnie o 20, 6 procent w latach 2008-2018, w porównaniu do ogólnej stopy wzrostu zatrudnienia wynoszącej 10, 1 procent.
Co więc daje? W jaki sposób system edukacji w Stanach Zjednoczonych może sprostać tym wymaganiom?
Jedną ze strategii, o czym świadczy projekt Personal Genetics Education Project, było wprowadzenie naukowców do sal lekcyjnych w nadziei, że mogą one wzmocnić program nauczania, nawiązać współpracę z nauczycielami i, co najważniejsze, rozpalić w uczniach pasję do nauki.
Przez 12 lat Narodowa Fundacja Nauki realizowała tę strategię na dużą skalę wraz ze stypendystami nauk ścisłych, technologii, inżynierii i matematyki (STEM) w programie edukacyjnym K-12, bardziej znanym jako program GK-12. W ramach programu przyznano 5-letnie granty uniwersytetom, aby co roku od ośmiu do dziesięciu absolwentów nauk ścisłych mogło współpracować z nauczycielami w lokalnych klasach K-12. Porozumienie, przynajmniej anegdotycznie, przyniosło korzyści wszystkim zaangażowanym stronom. Ludzie stali się lepszymi komunikatorami nauki. Wzmocniła się wiedza nauczycieli na ich temat, podobnie jak ich poziom komfortu w prowadzeniu eksperymentów, a także poprawiło się podekscytowanie uczniów nauką. Ponad 10 000 stypendystów GK-12 pracowało w 5000 szkołach w całym kraju, obsługując ponad pół miliona uczniów, zanim program zakończył się w 2011 r. Z powodu cięć budżetowych.
Niektóre uczelnie uczestniczące w programie GK-12 znalazły sposoby na utrzymanie wysiłku, nawet bez finansowania z NSF. Na przykład naukowiec z Uniwersytetu Vanderbilt w Programie Partnerskim w Klasie, współpracuje z doktorantami i doktorantami na wydziałach STEM na pięciu lokalnych uniwersytetach wraz z nauczycielami w Metropolitan Nashville Public Schools. Przez dziesięć dni w okresie letnim naukowcy z różnym doświadczeniem - w dziedzinie nauk rolniczych, biochemii i inżynierii lądowej, by wymienić tylko kilka - spotykają się z nauczycielami K-12, aby wspólnie opracować plany lekcji. Następnie w ciągu roku szkolnego naukowcy spędzają jeden dzień w tygodniu w klasie, organizując ćwiczenia praktyczne. Dla dzieci ze szkoły podstawowej eksperymentem może być wytwarzanie lodów przy użyciu ciekłego azotu; dla gimnazjalistów być może bada się osmozę w plasterku ziemniaka, a licealiści mogą nauczyć się dziedziczenia i pobierania krwi. W tym roku program rozdał 20 naukowców do dziewięciu różnych szkół publicznych w Nashville.
Według koordynatora programu, Jeannie Tuschl, wyniki osiągnięte w nauce w ubiegłym roku w Hattie Cotton STEM Magnet Elementary, jednej ze uczestniczących szkół, podwoiły się. Wstępne testy wskazują, że wyniki w tym roku podwoją się jeszcze raz. Mówi także, że szkoły często zgłaszają większą frekwencję w dniach, w których naukowcy są.
„Posiadanie naukowca w klasie wzbudza zainteresowanie nauką, która nigdy wcześniej nie została odkryta dla niektórych z tych dzieci. To niesamowite, jak nagle odkryli, że nauka jest naprawdę fajna ”- mówi Tuschl.
W przeciwieństwie do jednorazowej wizyty typu Dzień Kariery, cotygodniowe wizyty stypendystów dają studentom możliwość budowania relacji z naukowcami. „Wielu z nich nigdy nie spotkało żadnego naukowca”, mówi Tuschl. „Nie widząc naukowca, nie myślisz o zostaniu naukowcem. Daje im to możliwość uznania nauki jako możliwej do osiągnięcia kariery ”.
Organizacje non-profit, muzea i inne organizacje również znalazły sposoby na włączenie naukowców do klasy. Na przykład ReSET to 25-letnia organizacja non-profit w Waszyngtonie, która rekrutuje głównie emerytowanych botaników, biochemików, inżynierów kosmicznych, statystyk i innych naukowców. Wolontariusze odbywają sześć jednogodzinnych wizyt w miejskich szkołach publicznych w ciągu semestru, a jako swego rodzaju finał prowadzą wycieczki terenowe do miejsc takich jak Goddard Space Center, National Zoo lub lokalnej elektrowni.
W innym modelu Smithsonian Environmental Research Center (SERC) w Edgewater w stanie Maryland wprowadza naukowców do sal lekcyjnych na całym świecie poprzez wideokonferencje. Mark Haddon, dyrektor ds. Edukacji w SERC i naukowcy z Smithsonian organizują półgodzinne lub godzinne interaktywne lekcje z tej dziedziny.
„Uczniowie muszą wiedzieć, gdzie jest SERC na mapie. Zwykle korzystam z Google Earth, aby przejść ze szkoły do zatoki Chesapeake, aby mogli zobaczyć, gdzie jestem względem nich ”- mówi Haddon. Podejmuje takie tematy, jak biologia kraba niebieskiego, ekologia lasu, gatunki inwazyjne i globalne ocieplenie, które łączą się z ciągłymi badaniami naukowców Smithsona. „W miarę możliwości jestem na zewnątrz. Jeśli mówię o zatoce Chesapeake, jestem na stacji dokującej. Mam obok siebie niebieskie kraby w wiadrach i podciągam je - dodaje.
Jedną z mocnych stron programu nauczania na odległość SERC jest to, że umożliwia uczniom obserwowanie naukowców w akcji. „Nie mają na sobie fartuchów laboratoryjnych. Noszą wodery na biodrach. Robią się brudne i mokre i patrzą na różne zwierzęta. Albo znajdują się w koronach drzew ”- mówi Haddon. „Myślę, że korzyścią jest powiedzenie:„ Patrz, to jest nauka. To naprawdę interesujące i robi to wielu młodych ludzi. ”
***
Na razie powodzenie programów, które wprowadzają pracujących naukowców do klas podstawowych, gimnazjalnych i licealnych, w dużej mierze zależy od historii udostępnionych przez zaangażowanych osób, a nie od twardych danych. Ale, jak zauważa Jeannie Tuschl: „Czasami liczby po prostu nie pokazują, co naprawdę dzieje się między nauczycielem a naukowcem, a naukowcem i studentami”.
Po tym, jak zadzwonił dzwonek, sygnalizując koniec lekcji Ting Wu, zebrałem grupę uczniów, aby uzyskać ich opinie. Zapytałem ich, czy uważają, że dobrym pomysłem dla szkół jest zapraszanie naukowców do prowadzenia lekcji, a ja dostałem głośne „Tak”.
„Jeśli jakiś naukowiec lub badacz wejdzie na zajęcia, może całkowicie zmienić twoją perspektywę lub całą przyszłość, ponieważ możesz nagle poczuć, że chcesz zagłębić się w genetykę”, powiedziała jedna młoda kobieta.
Pewien dość poważny student przyznał, że nie był pewien, jaką ścieżkę kariery będzie podążał, ale po wysłuchaniu rozmowy Wu o spersonalizowanej medycynie wyobrażał sobie, że jest genetykiem.
Najbardziej uderzył mnie jednak młody człowiek, który już uważał się za naukowca. „Szczerze dowiedziałem się o nowych niesamowitych sposobach, w jakie my, naukowcy, możemy pomóc ludzkości” - powiedział w odpowiedzi na wizytę Wu. „Zamiast pozwolić dzieciom umrzeć, odkryliśmy nowy sposób, aby pomóc ludziom żyć. Wszystko mnie dzisiaj zainteresowało. ”
Dziewiąta równiarka była naprawdę inspirowana. „ Możemy odkryć jeszcze więcej” - powiedział.
