Satu pagi Mei, Atiyah Schroeter memulakan kelas biologi pertamanya di Sekolah Piagam Ibu Kota Capital di Washington, DC dengan memperkenalkan pembicara tetamu. Dr Ting Wu, beliau menjelaskan kepada 16 graduan duduk di meja makmal, pakar dalam bidang genetik dari Harvard University.
Sudah jelas dari helikopter ganda buatan tangan dari papan putih yang kelasnya sedang belajar genetik. Pelajar berpengalaman dalam DNA dan memahami bahawa dua helai twistingnya terdiri daripada nukleotida yang dipanggil guanine, adenine, timin dan sitosin-atau, G, A, T dan C, untuk jangka pendek.
Tetapi Wu ingin bercakap tentang sesuatu yang tidak selalunya dimasukkan dalam kurikulum sains sekolah tinggi. Dia berada di sekolah untuk membincangkan genetik peribadi-dan isu-isu etika dan undang-undang yang berlaku apabila individu dapat menjejaki DNA mereka.
Ahli genetik kecil dalam kedudukannya, tetapi dengan gaya santai dan perbualan, dia memerintahkan perhatian remaja.
"Berapa ramai di antara kamu yang telah menonton filem Penjaga Sister saya ?" Katanya.
Beberapa tangan naik.
"Adakah anda mahu meringkaskan kelas apa filem itu?" Wu meminta seorang gadis muda beberapa baris kembali.
"Pada dasarnya, kakak perempuan itu mempunyai kanser dan adik perempuannya adalah satu-satunya yang mempunyai jenis organ atau darah untuk menyesuaikan kakaknya, jadi mereka mahu menggunakan organ atau darahnya. Tetapi adik perempuan itu tidak mahu lagi, jadi dia mendapat seorang peguam. Mereka hanya menunjukkan semua perjuangan gadis itu dengan kanser melalui keluarga, "kata pelajar itu.
"Adakah anda tahu bahawa berdasarkan kisah kehidupan sebenar?" Kata Wu.
Wu menunjuk kepada gambar Molly Nash, seorang gadis kecil dalam pakaian jean biru, mencium saudaranya, Adam, mempamerkan ke skrin di hadapan kelas. "Adakah anda mahu saya memberitahu anda cerita ini?" Dia bertanya.
Beberapa pelajar mengangguk.
***
Pada 2007, Wu mengasaskan Projek Pendidikan Genetik Peribadi (pgEd). Objektifnya adalah untuk menyempitkan jurang yang dia lihat antara yang boleh dilakukan saintis dan apa yang orang ramai sedar bahawa mereka boleh lakukan. Dia merasakan bahawa bilik darjah sekolah tinggi adalah saluran terbaik untuk berkongsi maklumat mengenai kemajuan genetik dengan orang ramai, dan dia membentuk pasukan saintis dan pendidik kecil untuk merancang rancangan pelajaran.
PgEd menyediakan rancangan pelajaran yang terdiri daripada aktiviti, bahan bacaan dan persembahan PowerPoint mengenai genetik peribadi dan bagaimana ia berkaitan dengan perkara seperti pembiakan, penjagaan kesihatan, sukan, penguatkuasaan undang-undang dan diskriminasi-kepada guru, secara percuma. Setiap kali sering, Wu dan ahli pasukan lain melawat sekolah-sekolah di seluruh negara untuk tetamu-mengajar pelajaran itu sendiri.
Apabila Wu tidak bercakap dengan remaja dalam peranannya sebagai pengarah pgEd, dia mengajar genetik di Sekolah Perubatan Harvard. Di "Wu Lab, " dia dan pasukannya dari postdoctoral fellows, pelajar siswazah, pembantu penyelidik dan juruteknik mengkaji kedudukan dan tingkah laku kromosom dan bagaimana ia bermain dalam pusaka.
"Saya selalu terlibat dengan membincangkan bidang ini dan bagaimana kita, sebagai ahli genetik, boleh memastikan bahawa penjujukan akan memberi manfaat dan sama rata kepada semua orang tanpa mengira status sosioekonomi mereka, " kata Wu.
Dengan peningkatan akses kepada teknologi penjujukan DNA, tentu saja, keperluan untuk mempertimbangkan bagaimana masyarakat harus menggunakannya secara bertanggungjawab. Sekiranya orang dibenarkan untuk menguji embrio untuk penyakit yang menyakitkan, yang mematikan yang berkembang pada tahap yang berbeza dalam kehidupan? Bolehkah ibu bapa menguji embrio untuk varian genetik yang dikaitkan dengan tingkah laku ganas? Wu bertanya soalan-soalan ini dan lain-lain dalam satu tinjauan yang dia berikan dalam kelas yang dia kunjungi.
"Dalam seumur hidup mereka, di kalangan sahabat mereka, ada peluang yang munasabah bahawa mereka akan mengenali seseorang atau mereka sendiri akan diberi dilema yang melibatkan membawa maklumat genetik untuk diselesaikan. Ia adalah pada saat-saat yang anda mahu mereka mempunyai sesuatu dalam memori mereka untuk membantu mereka tahu bahawa sering tidak jawapan yang betul-bahawa jika mereka datang kepada keputusan yang baik untuk mereka, maka mereka mempunyai hak untuk melekatinya . "
Wu suka menggunakan cerita yang menjadi asas untuk Penjaga Sister saya apabila dia mengajar pelajar sekolah menengah.
Molly Nash dilahirkan dengan anemia Fanconi, penyakit yang membuat tubuhnya tidak dapat memperbaiki kesilapan dalam DNAnya. Akibatnya, dia menghadapi risiko mendapat kanser. Ibu bapanya mencari dunia untuk penderma sumsum tulang, dengan harapan anak perempuan mereka mungkin mendapat pemindahan yang diperlukan untuk bertahan tetapi tidak dapat mencari perlawanan. Mereka pada dasarnya bersiap untuk Molly jatuh sakit dan mati, ketika teknik baru yang disebut diagnosis genetik preimplantasi menjadi tersedia.
Menggunakan persenyawaan in vitro, doktor di University of Minnesota mencipta beberapa embrio dari telur dan sperma ibu bapa Molly. Mereka memandang DNA dalam setiap embrio dan, malangnya, mendapati satu yang merupakan perlawanan sumsum tulang yang tidak dapat dilalui dan bukan pembawa penyakit itu. Wu menjelaskan kepada penontonnya bahawa embrio ini ditanam di ibu Molly, dan apabila bayi, Adam, lahir, darah tali pusat digunakan untuk menyelamatkan nyawa saudaranya.
"Apa yang anda fikirkan tentang cara menyelamatkan seseorang?" Dia bertanya kepada kelas di DC "Sekarang, ingatlah, tidak ada jawapan yang betul atau salah."
***
Mac lepas ini, Smithsonian dan Pusat Penyelidikan Pew bekerjasama untuk menguji pemahaman orang Amerika tentang sains asas. Kajian itu, diambil oleh lebih daripada 1, 000 orang dewasa, terdiri daripada 13 soalan. Apakah fungsi utama sel darah merah, contohnya, dan gas yang paling dipercayai oleh para saintis menyebabkan suhu di atmosfera meningkat? Gred purata pada kuiz adalah D +.
46 peratus yang mengejutkan mereka yang meninjau mengatakan bahawa sebab utama golongan muda tidak mengikuti pelajaran dalam bidang sains dan matematik adalah kerana subjek ini "terlalu keras." Yang mengatakan, banyak pemimpin pemikiran adalah kepercayaan bahawa kejayaan masa depan negara tunggangan di sekolah yang menghasilkan tenaga kerja yang lebih besar dan lebih baik dalam bidang berkaitan sains, teknologi, kejuruteraan dan matematik (STEM). Menurut Biro Statistik Buruh, pekerjaan dalam bidang sains dan kejuruteraan dijangka berkembang sebanyak 20.6 peratus antara 2008 dan 2018, berbanding dengan kadar pertumbuhan keseluruhan pekerjaan sebanyak 10.1 peratus.
Jadi, apa yang memberi? Bagaimanakah sistem pendidikan di Amerika Syarikat memenuhi tuntutan ini?
Satu strategi, seperti yang dibuktikan oleh Projek Pendidikan Genetik Peribadi, telah membawa saintis ke dalam bilik darjah, dengan harapan mereka dapat meningkatkan kurikulum, mewujudkan kerjasama dengan guru dan, yang paling penting, menyalakan semangat untuk sains dalam kalangan pelajar.
Selama 12 tahun, Yayasan Sains Nasional melaksanakan strategi ini secara besar-besaran, dengan Fellowship, Teknologi, Kejuruteraan dan Matematik (STEM) dalam program Pendidikan K-12, lebih dikenali sebagai program GK-12. Program ini membiayai geran 5 tahun ke universiti, supaya lapan hingga sepuluh pelajar siswazah dalam sains setiap tahun dapat bekerja dengan guru di bilik darjah K-12 setempat. Susunannya, sekurang-kurangnya secara anekdot, memberi manfaat kepada semua pihak yang terlibat. Fellow menjadi komunikator sains yang lebih baik. Pengetahuan guru mengenai subjek mereka diperkuat, seperti tahap keselesaan mereka dengan eksperimen utama, dan keseronokan para pelajar untuk sains diperbaiki. Lebih daripada 10, 000 orang GK-12 bekerja di 5, 000 sekolah di seluruh negara yang melayani lebih daripada setengah juta pelajar, sebelum program berakhir pada tahun 2011 disebabkan pemotongan bajet persekutuan.
Beberapa kolej yang mengambil bahagian dalam program GK-12 telah menemui jalan untuk memastikan usaha ini terus hidup, walaupun tanpa pembiayaan NSF. Ahli sains Universiti Vanderbilt dalam Program Perkongsian Bilik Darjah, sebagai contoh, rakan-rakan siswazah siswazah dan fakulti pasca kedoktoran di jabatan STEM di lima universiti tempatan dengan guru-guru di Sekolah-sekolah Awam Metropolitan Nashville. Selama sepuluh hari pada musim panas, saintis, dengan kepakaran yang berbeza-dalam bidang sains pertanian, biokimia dan kejuruteraan awam, menamakan beberapa-bertemu dengan guru K-12 untuk merancang reka bentuk pelajaran. Kemudian, pada tahun persekolahan, para saintis menghabiskan satu hari setiap minggu di dalam bilik darjah, mengendalikan aktiviti tangan. Bagi kanak-kanak sekolah rendah, eksperimen mungkin membuat ais krim menggunakan nitrogen cecair; Bagi pelajar sekolah menengah, mungkin ia mempelajari osmosis dalam kepingan kentang, dan pelajar sekolah tinggi mungkin mendapat pengajaran dalam warisan dan menaip darah. Tahun ini, program ini mengagihkan 20 saintis ke sembilan sekolah awam Nashville yang berbeza.
Menurut penyelaras program, Jeannie Tuschl, skor pencapaian dalam sains tahun lepas di Hattie Cotton STEM Magnet Elementary, salah satu sekolah yang berpartisipasi, dua kali ganda. Pra ujian menunjukkan bahawa skor akan berganda lagi tahun ini. Dia juga mengatakan bahawa sekolah sering melaporkan kehadiran yang lebih tinggi pada hari-hari ahli sains.
"Memiliki seorang saintis di dalam kelas mencetuskan minat dalam sains yang tidak pernah ditemui sebelum ini untuk beberapa kanak-kanak ini. Sungguh mengagumkan bagaimana tiba-tiba mereka mendapati bahawa sains benar-benar menyeronokkan, "kata Tuschl.
Berbanding dengan satu-kali, lawatan Jenis Hari Kerjaya, lawatan mingguan yang dilakukan oleh kawan-kawan memberi peluang kepada pelajar untuk membina hubungan dengan saintis. "Ramai di antara mereka tidak pernah bertemu seorang saintis dalam apa jua bentuk, " kata Tuschl. "Tanpa melihat saintis, anda tidak fikir menjadi ahli sains. Ia memberi peluang kepada mereka untuk mengiktiraf sains sebagai kerjaya yang boleh dicapai untuk mereka. "
Bukan pertubuhan, muzium dan organisasi lain juga telah menemui cara menggabungkan ahli sains penyelidikan di dalam kelas. Sebagai contoh, ReSET adalah bukan keuntungan 25 tahun di Washington, DC yang merekrut sebahagian besar ahli botani, biokimia, jurutera udara, ahli statistik dan saintis lain. Para sukarelawan membuat enam lawatan selama satu jam ke sekolah-sekolah awam di bandar sepanjang semester dan sebagai tempat lawatan utama ke tempat-tempat seperti Goddard Space Center, Zoo Kebangsaan atau loji kuasa tempatan.
Dalam model lain, Pusat Penyelidikan Alam Sekitar Smithsonian (SERC) di Edgewater, Maryland, membawa ahli sains ke bilik darjah di seluruh dunia melalui videoconferencing. Mark Haddon, pengarah pendidikan di SERC, dan para saintis Smithsonian menyiapkan pelajaran interaktif selama setengah jam atau jam dari lapangan.
"Para pelajar telah mengetahui di mana SERC berada di peta. Saya biasanya menggunakan Google Earth untuk pergi dari sekolah mereka ke Chesapeake Bay, supaya mereka dapat melihat di mana saya berhubung dengan mereka, "kata Haddon. Dia mengambil topik, seperti biologi kepiting biru, ekologi hutan, spesies invasif dan pemanasan global, yang memancarkan penyelidikan oleh saintis Smithsonian. "Seboleh-bolehnya, saya berada di luar. Sekiranya saya bercakap tentang Chesapeake Bay, saya berada di sebuah kandang. Saya mempunyai ketam biru dalam baldi di sebelah saya, dan saya menariknya, "tambahnya.
Salah satu kekuatan program pembelajaran jarak jauh SERC ialah membolehkan pelajar melihat para saintis dalam tindakan. "Mereka tidak memakai kot lab. Mereka memakai wadah pinggul. Mereka menjadi kotor dan basah, dan mereka melihat haiwan yang berbeza. Atau, mereka berada di kanopi pokok, "kata Haddon. "Keuntungan, saya fikir, adalah untuk mengatakan, 'Lihat, inilah sains. Ini benar-benar menarik, dan terdapat banyak orang muda yang melakukannya. '"
***
Buat masa ini, kejayaan program yang membawa para saintis bekerja ke dalam bilik darjah, sekolah menengah dan sekolah tinggi diukur pada cerita yang dikongsi oleh mereka yang terlibat, bukannya data keras. Tetapi, seperti yang dinyatakan oleh Jeannie Tuschl, "Kadang-kadang angka tidak menunjukkan apa yang sebenarnya berlaku antara guru dan saintis dan saintis dan para pelajar."
Selepas bel berbunyi, menandakan berakhirnya kelas Ting Wu, saya mengumpulkan sekumpulan pelajar untuk mendapatkan maklum balas mereka. Saya bertanya kepada mereka sama ada mereka fikir ia adalah idea yang baik untuk sekolah mengajak saintis untuk mengajar pelajaran, dan saya mendapat "Ya".
"Sekiranya saintis atau penyelidik tertentu masuk ke dalam kelas, ia akan mengubah keseluruhan perspektif anda atau seluruh masa depan anda, kerana anda mungkin berasa seperti anda ingin masuk ke sesuatu seperti genetik, " kata seorang wanita muda.
Seorang pelajar yang agak serius mengakui bahawa dia tidak pasti apa jalan kerjayanya yang akan diteruskan, tetapi setelah mendengar Wu bercakap tentang perubatan khusus, ia membayangkan dirinya seorang ahli genetik.
Apa yang paling menantang saya, adalah seorang lelaki muda yang sudah menganggap dirinya ahli sains. "Saya benar-benar mengetahui tentang beberapa cara baru yang menakjubkan, di mana kita, sebagai saintis, boleh membantu manusia, " katanya, sebagai tindak balas kepada lawatan Wu. "Daripada membiarkan anak-anak mati, kami mendapati cara baru untuk membantu orang hidup. Semuanya hari ini berminat dengan saya. "
Graduan kesembilan telah diinspirasikan dengan tulus. " Kita dapat menemui lebih banyak lagi, " katanya.
