Május 1-jén reggel Atiyah Schroeter meghívta az előadót biológiai óráira a Washington DC-ben, a Capital City Public Charter School-ban egy vendégszóval. Dr. Ting Wu, aki elmagyarázta a laboratóriumi asztalnál ülő 16 kilencedik osztályosnak, genetikai szakértő a Harvard Egyetemen.
A fehér táblán lógó, kézzel készített dupla helikékből derült ki, hogy az osztály a genetika tanulmányozásának közepén volt. A diákok jól megértették a DNS-t, és megértették, hogy annak két csavaró szálja guaninnak, adeninnek, timint és citozinnek nevezett nukleotidokból áll, vagy röviden G, A, T és C nukleotidokból áll.
De Wu olyan dolgokról akart beszélni, amelyek gyakran nem szerepelnek a középiskolai tudományos tantervekben. Az iskolában volt, hogy megvitassa a személyi genetikát - és az etikai és jogi kérdéseket, amelyek akkor merülnek fel, amikor az egyének képesek DNS-szekvenálására.
A genetikus kicsi méretű, ám még enyhe és beszélgető stílusban is irányítja a tinédzserek figyelmét.
- Hányan látták a Saját testvérem tartója című filmet? - kérdezte.
Néhány kéz felment.
„Szeretné összefoglalni az osztálynak, hogy mi volt a film?” Wu kérdezte egy fiatal lányt néhány sorral vissza.
„Nos, alapvetően az idősebb nővére rákos volt, és a fiatalabb nővére volt az egyetlen, akinek a szervének vagy a vérének típusa megegyezett az idősebb nővérekkel, tehát a szerveit vagy a vérét akarták használni. De a kishúgom már nem akart, ezért ügyvéd lett. Csak megmutatják az összes küzdelmet, amelyet a rákos lány átél a családjával ”- mondta a hallgató.
- Tudta, hogy ez egy valós történeten alapszik? - mondta Wu.
Wu rámutatott egy fotóra, melyben Molly Nash volt, egy kék farmert viselő kislány, aki megcsókolta kisfiát, Ádámot, és az osztályterme előtti képernyőre vetítették. - Azt akarja, hogy elmondjam neked ezt a történetet? - kérdezte.
Több diák bólintott.
***
2007-ben Wu alapította a Személyes Genetika Oktatási Projekt (pgEd). Célja az volt, hogy szűkítse a rést, amit látott a tudósok és a közönség között, amit tud tenni. Úgy érezte, hogy a középiskolai tantermek képezik a legjobb csatornákat a genetika fejlődésével kapcsolatos információk megosztásához a nyilvánossággal, ezért kis tudóscsoportot és oktatót alakított ki az óratervek kidolgozására.
A PgEd ezeket a tanterveket - tevékenységekből, olvasóanyagokból és a PowerPoint előadásokból álló - személyi genetikáról és annak reprodukcióval, egészségvédelemmel, sporttal, bűnüldözés és diszkriminációval összefüggő - tanterveinek díjmentesen biztosítja a tanárok számára. Ilyen gyakran Wu és más csapattagok látogatják az ország iskoláit, hogy magukat vendégként tanítsák.
Amikor Wu nem beszél a tinédzserekkel a pgEd igazgatójaként, genetikát tanít a Harvard Medical School-ban. A „Wu Lab” -nál a posztdoktori ösztöndíjasok, végzős hallgatók, kutatói asszisztensek és technikusok tanulmányozzák a kromoszóma helyzetét és viselkedését, valamint azt, hogy ez hogyan játszik örökséget.
"Mindig részt vettem annak megvitatásában, hogy hol megy ez a terület, és hogy mi, mint genetikusok, hogyan tudjuk a legjobban megbizonyosodni arról, hogy a szekvenálás mindenki számára előnyös és egyformán hozzáférhető legyen, társadalmi-gazdasági helyzetétől függetlenül" - mondta Wu.
A DNS-szekvenálási technológia fokozott elérhetőségével természetesen fel kell mérlegelni, hogy a társadalom hogyan használja fel ezt felelősségteljesen. Engedjék meg az embereknek, hogy teszteljék az embriókat az élet különböző szakaszaiban kialakuló fájdalmas, halálos betegségek szempontjából? Nem megfelelő-e a szülőknek az embriókat genetikai variánsok tesztelésére, amelyek erőszakos viselkedéshez kapcsolódnak? Wu felteszi ezeket a kérdéseket és mások egy felmérés során, amelyet az általa meglátogatott osztályokban ad ki.
"Életükben barátaik körében ésszerű esély van arra, hogy megismernek valakit, vagy maguknak dilemmát kapnak, amely magában foglalja a genetikai információk bevitelét a megoldáshoz. Abban a pillanatban azt akarja, hogy valami legyen a memóriájukban, hogy segítsen nekik tudni, hogy gyakran nincs helyes válasz - ha nekik jó döntést hoznak, akkor joguk van ahhoz ragaszkodni. .”
Wu szereti használni azt a történetet, amely alapja volt a Nővérem Keeperének, amikor középiskolásoknak tanít.
Molly Nash Fanconi vérszegénységgel született, egy olyan betegség miatt, amely miatt a test nem volt képes javítani a DNS-ben fennálló hibákat. Ennek eredményeként óriási kockázata volt rákos megbetegedésének. Szülei a csontvelő donort keresték a világban, abban a reményben, hogy lányuk megkapja a túléléshez szükséges transzplantációt, de nem találtak egyezést. Alapvetően arra készültek, hogy Molly megbetegszik és meghaljon, amikor elérhetővé vált egy új módszer, amelyet preimplantráció genetikai diagnózisnak hívtak.
Az in vitro megtermékenyítés segítségével a Minnesotai Egyetem orvosai több embriót hoztak létre Molly szüleinek petesejtjeiből és spermájából. Megvizsgálták az egyes embriók DNS-ét, és szerencsére találtak egyet, amely életképes csontvelő-egyezést jelentett, és nem a betegség hordozója. Wu elmagyarázza fogva tartott közönségének, hogy ezt az embriót Molly anyjába implantálták, és amikor a baba, Adam született, köldökzsinórvért használták a nővére életének megmentésére.
"Mit gondolsz erről a valaki megmentésének módjáról?" Kérdezte a DC-ben az osztályteremről. "Ne feledje, nincs helyes vagy rossz válasz."
***
Tavaly márciusban a Smithsonian és a Pew Kutatóközpont összefogott, hogy megvizsgálja az amerikaiak megértését az alaptudományban. A felmérés több mint 1000 felnőtt részvételével 13 kérdésből állt. Például mi a vörösvértestek fő funkciója, és mi a gáz a legtöbb tudós szerint a hőmérséklet emelkedését a légkörben? A kvíz átlagértéke D + volt.
A megkérdezettek riasztó 46 százaléka azt mondta, hogy a fiatalok fő oka nem a természettudomány és a matematika fokozatának megszerzése, azért, mert ezek a tantárgyak „túl kemények”. Szóval sok gondolatvezető úgy gondolja, hogy az ország jövőbeli sikere olyan iskolákon túrázik, amelyek nagyobb és jobb munkaerőt hoznak létre a tudomány, a technológia, a mérnöki és a matematika (STEM) területeken. A Munkaügyi Statisztikai Hivatal szerint a tudományos és mérnöki foglalkoztatás várhatóan 20, 6 százalékkal növekszik 2008 és 2018 között, szemben a foglalkoztatás általános növekedésének 10, 1 százalékával.
Szóval, mit ad? Hogyan képes az Egyesült Államok oktatási rendszere megfelelni ezeknek az igényeknek?
Az egyik stratégia, amint azt a Személyes Genetikai Oktatási Projekt is bizonyítja, a tudósok osztálytermébe vonása volt, abban a reményben, hogy támogathatják a tantervet, munkakapcsolatot alakíthatnak ki a tanárokkal, és ami a legfontosabb: felgyújthatják a hallgatók iránti szenvedélyt a tudomány iránt.
A Nemzeti Tudományos Alapítvány 12 éven keresztül széles körben hajtotta végre ezt a stratégiát a K-12 Oktatás programjának tudományos, technológiai, mérnöki és matematikai (STEM) ösztöndíjaival, közismertebb nevén GK-12 programmal. A program ötéves ösztöndíjakat osztott ki az egyetemek számára, hogy évente nyolc-tíz végzettségű hallgató tudjon dolgozni a helyi K-12 osztálytermi tanárokkal. A megállapodás, legalább anekdotikusan, valamennyi érintett fél számára előnyös volt. A fickók jobban kommunikáltak a tudományban. Erõsödtek a tanárok tárgyi ismeretei, valamint a vezetõ kísérletekkel való kényelmességi szintjük, és javult a hallgatók izgalma a tudomány iránt. Több mint 10.000 GK-12 ösztöndíjas dolgozott 5000 országos iskolában, amelyek több mint félmillió diákot szolgáltak ki, mielőtt a program 2011-ben befejeződött a szövetségi költségvetés csökkentése miatt.
Néhány, a GK-12 programban részt vevő főiskola megtalálta a módját az erőfeszítések életben tartására, még NSF finanszírozás nélkül. Például a Vanderbilti Egyetem tudósa az osztálytermi partnerségi programban ötvözi a STEM tanszékeken végző hallgatókat és posztdoktori ösztöndíjakat öt helyi egyetemen a Nashville-i Metropolitan Népiskolai Főiskolai tanárokkal. A nyár folyamán tíz napig a tudósok, különféle szakértelemmel - a mezõgazdaság, a biokémia és az építõipar számára, hogy csak néhányat említsünk - találkoznak a K-12 tanárokkal az órai tervek kidolgozása céljából. Ezután a tanév során a tudósok hetente egy napot töltenek az osztályteremben, gyakorlati tevékenységeket rendezve. Általános iskolás gyerekek számára egy kísérlet lehet fagylalt készítése folyékony nitrogénből; a középiskolai tanulók számára talán az ozmózist tanulmányozzák burgonya szeletben, és a magas iskolások tanulhatnak az öröklésről és a vérképzésről. Ebben az évben a program 20 tudósot kiosztott kilenc különböző Nashville állami iskolába.
A program koordinátora, Jeannie Tuschl szerint a tavalyi évben a Hattie Cotton STEM mágneses általános iskolában, a részt vevő iskolákban a tudományos eredmények pontszáma megduplázódott. Az előzetes tesztelés azt jelzi, hogy a pontszámok ebben az évben ismét megduplázódnak. Azt is mondja, hogy az iskolák gyakran jelentik a nagyobb részvételt a tudósok tartózkodási napjain.
„Ha egy tudós az osztályteremben van, felmerül a tudomány iránti érdeklődés, amelyet ezeknek a gyermekeknek valójában még soha nem fedeztek fel. Elképesztő, hogy hirtelen felfedezték, hogy a tudomány valóban szórakoztató ”- mondja Tuschl.
Az egyszeri karriernap típusú látogatással ellentétben a társak folyamatos heti látogatásai lehetőséget adnak a hallgatóknak kapcsolatok kiépítésére a tudósokkal. "Sokan soha nem találkoztak semmilyen tudósgal" - mondja Tuschl. „Anélkül, hogy tudósát látna, nem gondolja tudósává válni. Ez lehetőséget biztosít számukra, hogy felismerjék a tudományat számukra elérhető karrierként. ”
A nonprofit szervezetek, a múzeumok és más szervezetek is megtaláltak módszereket arra, hogy a kutatókat beépítsék az osztályba. A ReSET például egy 25 éves nonprofit szervezet Washington DC-ben, amely főleg nyugdíjas botanikusokat, biokémikusokat, repülőgépmérnököket, statisztikusokat és más tudósokat toboroz. Az önkéntesek hat órás látogatást folytatnak a városi állami iskolákban egy szemeszter folyamán, és egy sorozat végén terepi kirándulásokat vezetnek olyan helyekre, mint a Goddard Űrközpont, a Nemzeti Állatkert vagy egy helyi erőmű.
Egy másik modellben a Smithsonian Környezetvédelmi Kutatóközpont (SERC) Edgewater-ben (Maryland) videokonferencia révén világszerte bevitte a tudósokat az osztálytermekbe. Mark Haddon, a SERC oktatási igazgatója és Smithsonian tudósok fél- vagy órás interaktív tanórákat tartanak a terepről.
„A hallgatók megismerték a SERC helyét a térképen. Általában a Google Earth programot használom az iskoláimból a Chesapeake-öbölbe menni, így láthatják, hol vagyok velük kapcsolatban ”- mondja Haddon. Olyan témákkal foglalkozik, mint például a kék rákbiológia, az erdőökológia, az inváziós fajok és a globális felmelegedés, amelyek összefüggenek a Smithsonian tudósok folyamatos kutatásaival. „Amennyire csak lehetséges, kívül vagyok. Ha a Chesapeake-öbölről beszélek, dokkolóban vagyok. Van mellettem vödörben kék rák, és felhúzom őket ”- teszi hozzá.
A SERC távoktatási programjának egyik erőssége az, hogy lehetővé teszi a hallgatók számára, hogy a tudósokat működés közben látják. - Nem viselnek kabátot. Csípőpályáikat viselik. Piszkosak és nedvesek, és különféle állatokat néznek meg. Vagy felállnak a fa baldachinában - mondja Haddon. „Szerintem az az előnye, hogy azt mondjuk:„ Nézd, ez a tudomány. Ez nagyon érdekes, és nagyon sok fiatal csinálja. "
***
Jelenleg azon programok sikere, amelyek a dolgozó tudósokat az általános, közép- és középiskolai tantermekbe hozzák, nagyrészt az érintettek által megosztott történetek alapján mérhető, nem pedig a kemény adatok alapján. De amint azt Jeannie Tuschl megjegyzi: "Néha a számok nem mutatják meg, mi történik valóban egy tanár és egy tudós, valamint egy tudós és a hallgatók között."
Miután a csengő megszólalt, jelezve Ting Wu osztályának végét, összeállítottam egy hallgatói csoportot, hogy visszacsatolást kapjanak. Megkérdeztem tőlük, hogy véleményük szerint jó ötlet-e az iskoláknak tudósokat meghívni órákra, és kaptam egy hangos „igen” kérdést.
"Ha egy tudós vagy kutató bekerül az osztályba, akkor ez teljesen megváltoztathatja az Ön perspektíváját vagy az egész jövőjét, mert hirtelen úgy érzi, mintha genetikába akarsz belemenni" - mondta egy fiatal nő.
Az egyik meglehetősen komoly hallgató beismerte, hogy nem biztos benne, hogy milyen karrierjét követi, de miután meghallgatta Wu beszédet a személyre szabott orvoslásról, elképzelte magát genetikusként.
A legjobban azonban egy fiatal férfi volt, aki már tudósnak tartotta magát. "Őszintén megtudtam néhány új csodálatos módszert, amellyel tudósként segíthetünk az emberiségnek" - mondta Wu látogatásának válaszában. „Ahelyett, hogy a gyerekeket meghalnánk, felfedeztünk egy új módszert az emberek életének megkönnyítésére. Ma minden érdekelt. ”
A kilencedik osztályos valóban ihlette. " Még többet fedezhetünk fel" - mondta.
