באחד במאי בבוקר, עתיה שרוטר החלה את שיעור הלימודים הביולוגי הראשון שלה בבית הספר ללימודי האגודה הציבורית בעיר הבירה בוושינגטון הבירה, כשהציגה דובר אורח. ד"ר טינג וו, הסבירה ל -16 תלמידי כיתה ט 'שישבו בשולחנות מעבדה, היא מומחית לגנטיקה מאוניברסיטת הרווארד.
היה ברור מהסיבובים הכפולים בעבודת יד שמתנדנדים מהלוח הלבן שהכיתה נמצאת בעיצומו של לימוד הגנטיקה. התלמידים היו בקיאים ב- DNA והבינו ששני גדילי התפתל שלהם כללו נוקלאוטידים המכונים גואנין, אדנין, תימין וציטוזין - או, G, A, T ו- C, בקיצור.
אבל וו רצה לדבר על משהו שלא נכלל לעתים קרובות בתכניות הלימודים במדעי התיכון. היא למדה בבית הספר כדי לדון בגנטיקה אישית - ובנושאים האתיים והמשפטיים שנוצרים כאשר אנשים מסוגלים להחליף את ה- DNA שלהם.
הגנטיקאי הוא קטן בקומה, אך גם עם נינוחות וסגנון שיחה, היא מצווה על תשומת הלב של בני הנוער.
"כמה מכם ראית את הסרט שומר אחותי ?" היא שאלה.
כמה ידיים עלו.
"האם תרצה לסכם לשיעור על מה הסרט הזה עוסק?" שאל וו ילדה צעירה כמה שורות אחורה.
"ובכן, בעיקרון, האחות הגדולה חלתה בסרטן והאחות הצעירה הייתה היחידה שיש לה סוג של איברים או דם שתואמים את האחות הגדולה, ולכן הם רצו להשתמש באיבריה או בדם. אבל האחות הקטנה לא רצתה יותר, אז היא קיבלה עורך דין. הם רק מראים את כל המאבקים שהילדה חלתה בסרטן עם משפחתה ", אמרה הסטודנטית.
"הידעת שזה מבוסס על סיפור בחיים האמיתיים?" אמר וו.
וו הצביע על תצלום של מולי נאש, ילדה קטנה בסרבל ג'ין כחול, מנשקת את אחיה התינוק, אדם, שהוקרן על גבי המסך בקדמת הכיתה. "אתה רוצה שאגיד לך את הסיפור הזה?" היא שאלה.
כמה סטודנטים הנהנו.
***
בשנת 2007 הקים וו את פרויקט החינוך לגנטיקה אישית (pgEd). מטרתה הייתה לצמצם את הפער שראתה בין מה שמדענים יכולים לעשות לבין מה שהציבור מודע לכך שהם יכולים לעשות. היא הרגישה שכיתות בתיכון הן הצינורות הטובים ביותר שדרכם ניתן לחלוק מידע על ההתקדמות בגנטיקה עם הציבור, וכך הקימה צוות קטן של מדענים ומחנכים שיעצב תוכניות שיעורים.
PgEd מספק תכניות שיעורים אלה - המורכבות מפעילויות, חומרי קריאה ומצגות PowerPoint בנושא גנטיקה אישית וכיצד היא קשורה לדברים כמו רבייה, שירותי בריאות, ספורט, אכיפת החוק ואפליה - ללא תשלום. מדי פעם, וו וחברי צוות אחרים מבקרים בבתי ספר ברחבי הארץ כדי ללמד את השיעורים עצמם.
כשוו אינה מדברת עם בני נוער בתפקידה כמנהלת pgEd, היא מלמדת גנטיקה בבית הספר לרפואה של הרווארד. ב"מעבדת וו ", היא וצוות העמיתים הפוסט-דוקטורט שלה, סטודנטים לתארים מתקדמים, עוזרי מחקר וטכנאים לומדים מיקום והתנהגות כרומוזומים ואיך זה מתבטא בירושה.
"תמיד הייתי מעורב בדיון לאן הולך תחום זה ואיך אנו כגנטיקאים יכולים לוודא שהרצף יהיה מועיל ונגיש לא פחות לכולם ללא קשר למצבם החברתי-כלכלי", אמר וו.
עם נגישות מוגברת לטכנולוגיית רצפי DNA, מגיע כמובן הצורך לשקול כיצד החברה צריכה להשתמש בה באופן אחראי. האם יש לאפשר לאנשים לבדוק עוברים למחלות כואבות וקטלניות המתפתחות בשלבים שונים של החיים? האם זה בסדר להורים לבדוק עוברים עבור גרסאות גנטיות שקשורות להתנהגות אלימה? וו שואל את השאלות הללו ואחרים בסקר שהיא מחלקת בשיעורים בהם היא מבקרת.
"במהלך חייהם, בקרב חבריהם, יש סיכוי סביר שהם מכירים מישהו או שהם עצמם יקבלו דילמה הכרוכה בהבאת מידע גנטי לפיתרון. ברגעים האלה אתה רוצה שיהיה להם משהו בזיכרון שיעזור להם לדעת שלעתים קרובות אין תשובה נכונה - שאם הם מגיעים להחלטה שטוב להם, יש להם זכות לדבוק בזה . "
וו אוהבת להשתמש בסיפור שהיה הבסיס לשומר אחותי כשהיא מלמדת תלמידים בתיכון.
מולי נאש נולדה עם אנמיה של פנקוני, מחלה שהפכה את גופה ללא יכולת לתקן שגיאות ב- DNA שלה. כתוצאה מכך, היא הייתה בסיכון עצום לחלות בסרטן. הוריה חיפשו את העולם אחר תורם מח עצם, בתקווה שבתם עלולה לקבל את ההשתלה שהיא נדרשת כדי לשרוד, אך לא הצליחו למצוא שידוך. הם התכוננו למעשה לכך שמולי תחלה ותמות, כאשר התקבלה טכניקה חדשה הנקראת אבחנה גנטית לפני ההשתלה.
בעזרת הפריה חוץ גופית, רופאים מאוניברסיטת מינסוטה יצרו מספר עוברים מביצי הוריה של מולי וזרעו. הם בדקו את ה- DNA בכל עוברים ולמרבה המזל, הם מצאו כזו שהיא גפרור מוח עצם בר-קיימא ולא נשאה של המחלה. וו מסביר לקהל השבוי שלה כי העובר הזה הושתל באמה של מולי, וכשהתינוק, אדם, נולד, שימש דם טבורי כדי להציל את חיי אחותו.
"מה אתם חושבים על הדרך הזו להציל מישהו?", שאלה את הכיתה ב- DC "עכשיו, זכור, אין תשובה נכונה או לא נכונה."
***
במרץ האחרון חברו סמית'סוניאן ומרכז המחקר Pew לבדיקת ההבנה של האמריקאים במדע הבסיסי. הסקר, שנלקח על ידי למעלה מאלף מבוגרים, כלל 13 שאלות. מה הפונקציה העיקרית של כדוריות הדם האדומות, למשל, ואיזה גז לדעת רוב המדענים גורם לטמפרטורות באטמוספרה לעלות? הציון הממוצע בחידון היה D +.
46 אחוז מדאיגים מהנשאלים אמרו כי הסיבה העיקרית לכך שצעירים לא לומדים תארים במדע ומתמטיקה היא מכיוון שהנושאים הללו "קשים מדי". עם זאת, מנהיגים רבים חושבים כי ההצלחה העתידית של המדינה רוכב על בתי ספר המייצרים כוח אדם גדול וטוב יותר של אנשים בתחומי מדע, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה (STEM). על פי נתוני הלשכה לסטטיסטיקה של העבודה, התעסוקה במדע והנדסה צפויה לגדול ב 20.6 אחוזים בין 2008 ל 2018, בהשוואה לשיעור גידול כללי בתעסוקה של 10.1 אחוזים.
אז מה נותן? כיצד יכולה מערכת החינוך בארצות הברית לעמוד בדרישות הללו?
אסטרטגיה אחת, כפי שמעידה פרויקט החינוך לגנטיקה אישית, הייתה להכניס מדענים לכיתות, בתקווה שהם עשויים לחזק את תוכנית הלימודים, ליצור שותפויות עבודה עם מורים, והכי חשוב להצית תשוקה למדע בקרב התלמידים.
במשך 12 שנים ביצעה הקרן הלאומית למדע אסטרטגיה זו בהיקף נרחב, עם עמיתים לתואר שני במדע, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה (STEM) בתכנית K-12 לחינוך, המכונה יותר תכנית GK-12. התוכנית הוציאה מענקים של חמש שנים לאוניברסיטאות, כך ששמונה עד עשרה סטודנטים לתארים מתקדמים במדע בכל שנה יוכלו לעבוד עם מורים בכיתות K-12 מקומיות. ההסדר, לפחות באופן אנקדוטי, הועיל לכל הצדדים המעורבים. העמיתים הפכו לתקשורת טובה יותר של המדע. הידע של המורים בנושא שלהם התחזק, כמו גם רמת הנוחות שלהם עם ניסויים מובילים, וההתרגשות של התלמידים לקראת המדע השתפרה. יותר מ -10, 000 עמיתי GK-12 עבדו בכ -5, 000 בתי ספר ברחבי המדינה המשרתים יותר מחצי מיליון תלמידים, לפני שהתכנית הסתיימה בשנת 2011 בגלל קיצוצים בתקציב הפדרלי.
כמה מהמכללות שהשתתפו בתוכנית GK-12 מצאו דרכים להחזיק את המאמץ בחיים, אפילו ללא מימון של NSF. המדען של אוניברסיטת ונדרבילט בתוכנית השותפות לכיתות, למשל, שותף סטודנטים לתארים מתקדמים ועמיתים פוסט-דוקטורטים במחלקות STEM בחמש אוניברסיטאות מקומיות עם מורים בבתי הספר הציבוריים במטרופוליטן נאשוויל. במשך עשרה ימים במהלך הקיץ, המדענים, עם מומחיות משתנה - במדעי החקלאות, הביוכימיה וההנדסה האזרחית, אם לדבר על כמה - נפגשים עם מורי K-12 כדי לתכנן תכניות שיעורים משותפות. ואז, במהלך שנת הלימודים, המדענים מבלים יום אחד בכל שבוע בכיתה, תוך שהם מתזמרים פעילויות ידניות. עבור ילדי בית הספר היסודי, ניסוי עשוי להיות הכנת גלידה באמצעות חנקן נוזלי; עבור תלמידי חטיבת הביניים, אולי זה לימוד אוסמוזה בפרוסת תפוח אדמה, ותיכונים עשויים לקבל שיעור בירושה והקלדת דם. השנה הפיצה התוכנית 20 מדענים לתשעה בתי ספר ציבוריים שונים בנאשוויל.
לדברי רכזת התוכנית, ג'ני טושל, ציוני ההישגים במדע בשנה שעברה ב- Hattie Cotton STEM Magnet Elementary, אחד מבתי הספר המשתתפים, הוכפלו. מבדיקות מקדימות עולה כי הניקוד שם יוכפל שוב השנה. היא גם אומרת שבתי ספר מדווחים לרוב על נוכחות גבוהה יותר בימים בהם נמצאים המדענים.
"כשיש מדען בכיתה מעורר עניין במדע שמעולם לא נחשף לפני כן עבור חלק מהילדים האלה. זה מדהים איך פתאום הם גילו שהמדע באמת כיף, "אומר טושל.
בניגוד לביקור חד-פעמי בסגנון יום הקריירה, הביקורים השבועיים המתמשכים של העמיתים מעניקים לסטודנטים אפשרות ליצור קשרים עם מדענים. "רבים מהם מעולם לא פגשו מדען מכל סוג שהוא", אומר טושל. "בלי לראות מדען, אתה לא חושב להיות מדען. זה נותן להם הזדמנות להכיר במדע כקריירה בר השגה עבורם. "
עמותות, מוזיאונים וארגונים אחרים מצאו גם דרכים לשלב מדעני מחקר בכיתה. ReSET, למשל, הוא עמותה בת 25 בוושינגטון הבירה, המגייסת בעיקר בוטנאים, ביוכימאים, מהנדסי תעופה וחלל, סטטיסטיקאים ומדענים אחרים. המתנדבים עורכים שישה ביקורים של שעה של שעה בבתי ספר ציבוריים בעיר במהלך סמסטר וכסיום כזה מובילים טיולי שטח למקומות כמו מרכז החלל גודארד, גן החיות הלאומי או תחנת כוח מקומית.
במודל אחר, המרכז לחקר הסביבה של סמיתסוניאן (SERC) באדג'ווטר, מרילנד, מכניס מדענים לכיתות ברחבי העולם באמצעות ועידת וידיאו. מארק הדדון, מנהל חינוך ב- SERC, ומדענים בסמיתסוניאן מתכננים שיעורים אינטראקטיביים של חצי שעה או שעה מהתחום.
"התלמידים נודע היכן SERC נמצא על המפה. אני בדרך כלל משתמש ב- Google Earth כדי לעבור מבית הספר שלהם למפרץ צ'סאפק, כדי שיוכלו לראות איפה אני ביחס אליהם, ”אומר הדדון. הוא לוקח נושאים, כמו ביולוגיה של סרטן כחול, אקולוגיה של יער, מינים פולשים והתחממות כדור הארץ, המתייחסים למחקר מתמשך של מדעני סמיתסוניאן. "ככל האפשר, אני בחוץ. אם אני מדבר על מפרץ צ'סאפק, אני על מזח. יש לי סרטנים כחולים בדליים לצדי, ואני מושך אותם למעלה ", הוא מוסיף.
אחת החוזקות של תוכנית למידה מרחוק של SERC היא שהיא מאפשרת לתלמידים לראות מדענים בפעולה. "הם לא לובשים מעילי מעבדה. הם לובשים פרוות ירך. הם מתלכלכים ורטובים, והם מסתכלים על בעלי חיים שונים. או שהם נמצאים בחופת העצים, "אומר הדדון. "אני חושב שהתועלת היא לומר 'תראו, זה מדע. זה ממש מעניין ויש הרבה צעירים שעושים את זה. '"
***
לעת עתה, הצלחתן של תוכניות המביאות מדענים עובדים לכיתות יסודי, חטיבת ביניים ותיכון נמדדת במידה רבה על סיפורים המשותפים על ידי המעורבים במקום על נתונים קשים. אבל, כפי שציינה ג'ני טושל, "לפעמים המספרים פשוט לא מראים מה באמת קורה בין מורה למדען ומדען לתלמידים."
לאחר שהפעמון צלצל, מסמן את סיום השיעור של טינג וו, אספתי קבוצת תלמידים כדי לקבל את המשוב שלהם. שאלתי אותם אם הם חושבים שזה רעיון טוב שבתי ספר יזמינו מדענים להעביר שיעורים, וקיבלתי "כן" מהדהד.
"אם מדען או חוקר מסוים יגיע לשיעור, זה יכול לשנות לחלוטין את נקודת המבט שלך או את כל עתידך, מכיוון שאולי פתאום תרגיש שאתה רוצה להיכנס למשהו כמו גנטיקה, " אמרה צעירה אחת.
סטודנט רציני למדי הודה שהוא לא בטוח באיזה מסלול קריירה הוא ילך, אבל אחרי שהאזין לוו מדבר על רפואה בהתאמה אישית, הוא דמיין את עצמו גנטיקאי.
אולם מה שהכי היכה אותי היה צעיר שכבר ראה את עצמו כמדען. "גיליתי בכנות כמה דרכים מדהימות חדשות בהן אנו, כמדענים, יכולים לעזור לאנושות, " אמר בתגובה לביקורו של וו. "במקום לתת לילדים למות, גילינו דרך חדשה לעזור לאנשים לחיות. הכל היום עניין אותי. "
תלמידת כיתה ט 'קיבלה השראה אמיתית. " אנו יכולים לגלות עוד יותר, " אמר.
