Ühel mai hommikul alustas Atiyah Schroeter oma esimest perioodi bioloogia tundi Washingtoni pealinna Capital City Public Charter Schoolis, tutvustades külalisesinejat. Dr Ting Wu selgitas 16-le klassilaua taga istuvatele üheksandale klassile, kes on Harvardi ülikooli geneetikaekspert.
Valge tahvli küljest rippuvate käsitööna valminud topelthelikide põhjal oli selge, et klass oli keset geneetikat õppimas. Õpilased olid DNA-ga hästi kursis ja mõistsid, et selle kaks keerduvat ahelat koosnesid nukleotiididest, mida nimetatakse guaniiniks, adeniiniks, tümiiniks ja tsütosiiniks - või lühidalt G, A, T ja C.
Kuid Wu tahtis rääkida millestki, mida keskkooli loodusteaduste õppekavades sageli ei sisaldu. Ta oli koolis, et arutada isikliku geneetika ning eetiliste ja juriidiliste probleemide üle, mis tekivad siis, kui inimestel on võimalik oma DNA järjestus sekveneerida.
Geneetik on väikese kehaehitusega, kuid isegi tagasihoidliku ja vestlusstiiliga juhib ta teismeliste tähelepanu.
"Kui paljud teist on näinud filmi" Minu õe pidaja "?" Küsis ta.
Paar kätt tõusid üles.
“Kas soovite klassi jaoks kokku võtta, millest see film rääkis?” Küsis Wu noorelt tüdrukult paar rida tagasi.
“Noh, põhimõtteliselt oli vanemal õel vähktõbi ja noorem õde oli ainus, kellel vanemate õega oli sama tüüpi organeid või verd, nii et nad tahtsid kasutada tema organeid või verd. Kuid väike õde ei tahtnud enam, nii et ta sai advokaadi. Nad näitavad lihtsalt kõiki võitlusi, mille puhul vähihaige tüdruk perega läbi käis, ”rääkis tudeng.
"Kas teadsite, et see põhineb päriselul?" Ütles Wu.
Wu osutas fotole, kus Molly Nash oli väike sinise teksapüksiga tüdruk, kes suudles oma last vend Adamsi, projitseerides klassiruumi ees olevale ekraanile. “Kas soovite, et ma teile selle loo räägiksin?” Küsis naine.
Mitmed õpilased noogutasid.
***
2007. aastal asutas Wu isikliku geneetika haridusprojekti (pgEd). Tema eesmärk oli vähendada lõhet, mida ta nägi selle vahel, mida teadlased saavad teha ja mida avalikkus teab, mida nad saavad teha. Ta leidis, et keskkooli klassiruumid olid parimad kanalid, mille kaudu jagada üldsusele teavet geneetika arengu kohta, ja seetõttu moodustas ta tunnikavade koostamiseks väikese teadlaste ja koolitajate meeskonna.
PgEd pakub õpetajatele tasuta tunniplaane - mis koosnevad tegevustest, lugemismaterjalidest ja PowerPointi esitlustest isikliku geneetika ja selle kohta, kuidas see on seotud paljunemise, tervishoiu, spordi, korrakaitse ja diskrimineerimisega - õpetajatele. Nii sageli käivad Wu ja teised meeskonnaliikmed üle kogu riigi koolides, et ise külalistunde õpetada.
Kui Wu ei räägi teismelistega pgEdi direktori rollis, õpetab ta Harvardi meditsiinikoolis geneetikat. „Wu Labis” uurib ta koos oma järeldoktorantide meeskonna, kraadiõppurite, uurimisassistentide ja tehnikutega kromosoomide positsioneerimist ja käitumist ning seda, kuidas see pärandina mängib.
"Olen alati olnud arutelus selle üle, kuhu see valdkond läheb ja kuidas saaksime geneetikutena kõige paremini veenduda, et sekveneerimine oleks kasulik ja võrdselt kättesaadav kõigile sõltumata nende sotsiaalmajanduslikust seisundist, " ütles Wu.
Tänu paremale juurdepääsetavusele DNA sekveneerimise tehnoloogiale tuleb muidugi mõistatada, kuidas ühiskond peaks seda vastutustundlikult kasutama. Kas inimestel peaks olema lubatud embrüosid testida valulike, surmavate haiguste osas, mis arenevad erinevatel eluetappidel? Kas vanemate embrüote geneetiliste variantide testimine vägivaldse käitumisega on sobilik? Wu küsib neid küsimusi ja teisi küsitlusel, mille ta jagab tundides, mida ta külastab.
“Elu jooksul on nende sõprade seas mõistlik võimalus, et nad tunnevad kedagi või saavad nad ise dilemma, mis hõlmab geneetilise teabe toomist lahendamiseks. Just nendel hetkedel soovite, et neil oleks midagi nende mällu aidanud, et nad teaksid, et sageli pole õiget vastust - kui nad langetavad otsuse, mis on neile hea, siis on neil õigus sellest kinni pidada. . ”
Wule meeldib keskkooliõpilasi õpetades kasutada lugu, mis oli Minu õe pidaja aluseks.
Molly Nash sündis Fanconi aneemiast - haigusest, mille tõttu ta keha ei suutnud parandada oma DNA vigu. Selle tagajärjel oli tal tohutu risk haigestuda vähki. Tema vanemad otsisid maailmast luuüdi doonorit lootuses, et nende tütar võib saada ellujäämiseks vajaliku siirdamise, kuid ei leidnud vastet. Sisuliselt valmistusid nad Molly haigeks jäämiseks ja suremiseks, kui sai kättesaadavaks uus tehnika, mida nimetatakse implantatsiooni eelseks geneetiliseks diagnoosimiseks.
Kasutades in vitro viljastamist, lõid Minnesota ülikooli arstid Molly vanemate munadest ja seemnerakkudest mitu embrüot. Nad vaatasid iga embrüo DNA-d ja leidsid õnneks ühe, mis oli elujõuline luuüdi vaste ega olnud haiguse kandja. Wu selgitab oma vangistatud publikule, et see embrüo implanteeriti Molly emale ja kui laps Adam sündis, kasutati nabaväädivere tema õe elu päästmiseks.
"Mida arvate sellisest kellegi päästmise viisist?" Küsis ta DC-is klassiruumist. "Pea meeles, et pole õiget või valet vastust."
***
Selle möödunud aasta märtsis pidasid Smithsonian ja Pew Research Center koostööd, et testida ameeriklaste arusaamist põhiteadustest. Enam kui 1000 täiskasvanu küsitlus koosnes 13 küsimusest. Mis on näiteks punaste vereliblede põhifunktsioon ja millise gaasi tõttu põhjustab enamiku teadlaste temperatuur atmosfääri tõusu? Viktoriini keskmine hinne oli D +.
Murettekitav 46 protsenti küsitletutest ütles, et peamine põhjus, miks noored ei omanda teaduse ja matemaatika kraadi, on see, et need õppeained on „liiga rasked”. See tähendab, et paljud mõttejuhid usuvad, et riigi edaspidine edu sõidab koolides, kus toodetakse suuremat ja paremat tööjõudu teaduse, tehnoloogia, tehnika ja matemaatika (STEM) valdkonnas. Tööstatistika büroo andmetel kasvab tööhõive teaduse ja inseneriteaduse valdkonnas ajavahemikul 2008–2018 20, 6 protsenti, võrreldes üldise tööhõive kasvumääraga 10, 1 protsenti.
Mis siis annab? Kuidas saab USA haridussüsteem neid nõudmisi täita?
Üks strateegia, nagu tõestab personaalgeneetika haridusprojekt, on olnud teadlaste viimine klassiruumidesse lootuses, et nad toetavad õppekava, loovad partnerlussuhteid õpetajatega ja mis kõige tähtsam - sütitada õpilastes kirg teaduse vastu.
Riiklik teaduse sihtasutus viis seda strateegiat laiaulatuslikult ellu 12 aasta jooksul koos oma teaduse, tehnoloogia, tehnika ja matemaatika (STEM) stipendiaatidega K-12 hariduse programmis, mis on üldisemalt tuntud kui programm GK-12. Programm jagas ülikoolidele välja 5-aastased toetused, nii et kaheksa kuni kümme loodusteaduste kraadiõppurit võiksid igal aastal töötada õpetajatega kohalikes K-12 klassiruumides. Kokkuleppest oli vähemalt anekdootlikult kasu kõigile asjaosalistele. Kaaslastest said paremad teaduse vahendajad. Õpetajate teadmised oma ainest paranesid, samuti paranes nende mugavustase juhitavate katsetega ning õpilaste põnevus loodusteaduste vastu paranes. Enne programmi lõpetamist 2011. aastal föderaalse eelarvekärbete tõttu töötas enam kui 10 000 GK-12 stipendiaati 5000 riigis üle riigi, teenindades enam kui pool miljonit õpilast.
Mõned GK-12 programmis osalenud kolledžid on leidnud viise, kuidas jõupingutusi elus hoida, isegi ilma NSF-i rahastuseta. Näiteks Vanderbilti ülikooli teadlane klassiruumi partnerlusprogrammis, näiteks partnerid lõpetavad üliõpilased ja järeldoktorantuurid STEM-i osakondades viies kohalikus ülikoolis õpetajatega Metropolitan Nashville'i avalik-õiguslikes koolides. Suve jooksul kümme päeva kohtuvad erinevate teadmistega teadlased põllumajandusteaduste, biokeemia ja tsiviilehituse alal, kui nimetada vaid mõned, K-12 õpetajatega, et kujundada tunniplaanid. Seejärel veedavad teadlased kooliaasta jooksul igal nädalal klassiruumis ühe päeva, korraldades praktilisi tegevusi. Põhikoolilastele võib katseks olla jäätise valmistamine vedela lämmastiku abil; keskmiste kooliealiste jaoks õpib see võib-olla osmoosi kartuliviilus ja kõrged kooliealised võivad saada õppetunni pärimise ja vere määramise kohta. Sel aastal jagas programm 20 teadlast üheksasse erinevasse Nashville'i riigikooli.
Programmi koordinaatori Jeannie Tuschli sõnul kahekordistusid eelmisel aastal ühes osalevas koolis Hattie Cotton STEM Magnet Elementary saavutuste tulemused teaduses. Eeltestimine näitab, et hinded seal kahekordistuvad sel aastal taas. Ta ütleb ka, et koolid teatavad teadlaste viibimisest sageli suurema osavõtu.
„Teadlase klassiruumis viibimine tekitab huvi teaduse vastu, mida mõne sellise lapse jaoks pole kunagi varem avastatud. On hämmastav, kui äkki on nad avastanud, et teadus on tõesti lõbus, ”ütleb Tuschl.
Erinevalt ühekordsest karjääripäeva tüüpi külastusest annavad kaasõpilaste jätkuvad iganädalased visiidid õpilastele võimaluse luua suhteid teadlastega. "Paljud neist ei ole kunagi ühtegi teadlast kohanud, " ütleb Tuschl. “Teadlast nägemata ei mõtle sa teadlaseks saamist. See annab neile võimaluse tunnustada teadust kui nende jaoks saavutatavat karjääri. ”
Ka mittetulundusühingud, muuseumid ja muud organisatsioonid on leidnud viise teadlaste kaasamiseks klassiruumi. Näiteks ReSET on Washingtonis DC-s tegutsev 25-aastane mittetulundusühing, mis värbab enamasti pensionile jäänud botaanikuid, biokeemikuid, kosmosetehnika insenere, statistikuid ja teisi teadlasi. Vabatahtlikud käivad semestri jooksul kuus ühe tunni pikkust külastust linna riigikoolides ja viivad selle kokkuvõttena põllureisidele sellistesse kohtadesse nagu Goddardi kosmosekeskus, rahvusloomaaed või kohalik elektrijaam.
Teise mudeli korral viib Smithsoniani keskkonnauuringute keskus (SERC) Marylandi osariigis Edgewateris videokonverentsi abil teadlasi kogu maailmas klassiruumidesse. SERCi haridusdirektor Mark Haddon ja Smithsoni teadlased patiseerivad välitundidest pooletunniste või tundidepikkuste interaktiivsete tundidega.
„Õpilased on teada saanud, kus SERC kaardil asub. Tavaliselt kasutan ma Google Earthi, et minna nende koolist Chesapeake'i lahte, et nad näeksid, kus ma nende suhtes olen, ”ütleb Haddon. Ta võtab arvesse selliseid teemasid nagu sinikrabi bioloogia, metsaökoloogia, invasiivsed liigid ja globaalne soojenemine, mis on seotud Smithsoniani teadlaste käimasolevate uuringutega. “Nii palju kui võimalik, olen väljas. Kui ma räägin Chesapeake'i lahest, siis olen dokis. Mul on enda kõrval ämbrites sinised krabid ja ma tõmban need üles, ”lisab ta.
SERC kaugõppeprogrammi üheks tugevuseks on see, et see võimaldab õpilastel näha teadlasi tegevuses. “Nad ei kanna labaseid mantleid. Neil on puusaluud. Nad muutuvad räpaseks ja märjaks ning vaatavad erinevaid loomi. Või on nad puu varikatuses üleval, ”ütleb Haddon. “Ma arvan, et kasu on öelda:“ Vaata, see on teadus. See on tõesti huvitav ja seda teeb väga palju noori. '”
***
Praegu mõõdetakse töötavaid teadlasi põhikooli, keskkooli ja keskkooli klassiruumidesse viivate programmide edukust pigem asjaosaliste jagatud lugude, mitte raskete andmete põhjal. Kuid nagu Jeannie Tuschl märgib: "Mõnikord ei näita numbrid lihtsalt seda, mis tegelikult juhtub õpetaja ja teadlase ning teadlase ja õpilaste vahel."
Pärast kella helisemist, mis andis märku Ting Wu tunni lõpust, kogunesin rühma õpilasi, et saada tagasisidet. Küsisin neilt, kas nende arvates oli koolide jaoks hea mõte kutsuda teadlasi tundi õpetama, ja ma sain kõlava „jah“.
"Kui mõni teadlane või teadlane tuleb klassi, võib see teie vaatenurka või kogu teie tulevikku täielikult muuta, kuna võite äkki tunda, et tahaksite uurida midagi geneetika taolist, " ütles üks noor naine.
Üks üsna tõsine tudeng tunnistas, et pole kindel, millist karjääriteed ta kavatseb jätkata, kuid pärast Wu isikliku meditsiini juttu kuulata kujutles ta end geneetikuna.
Mis mind aga kõige rohkem tabas, oli noormees, kes pidas end juba teadlaseks. "Olen ausalt teada saanud uutest hämmastavatest viisidest, kuidas meie teadlastena saame inimkonda aidata, " ütles ta vastuseks Wu visiidile. „Selle asemel, et lasta lastel surra, avastasime uue viisi, kuidas aidata inimestel elada. Kõik täna huvitas mind. ”
Üheksanda klassi õpilane oli tõeliselt inspireeritud. " Me võime avastada veelgi rohkem, " ütles ta.
