ترفند آموزش این است که نگذارید بفهمند که در حال یاد گرفتن هستند تا وقتی که دیر شده باشد (و آنها یاد گرفته باشند).
پیشرفت های فناورانه متعددی در مهندسی زیستی، زیست شناسی، بیوتکنولوژی، ژنتیک و بسیاری از دیگر رشته های مشابه صورت می گیرد که باعث توسعه علوم سلامتی و صنعتی بشر می شوند. صرف نظر از اهمیت خود این یافته ها و اکتشافات و روش های بهره گیری از آنها، مسئله آموزش آنها به دانش آموزان که قرار است دانشمندان و فناوران آینده در این رشته ها باشند نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.
در این رابطه اخیراً فعالیت های مفیدی در جهت آموزش ملموس و عملی و ماندگار این گونه مفاهیم در حال صورت گرفتن است. به دلیل اهمیت این موضوع در این مقاله به یکی از این فعالیت ها و نقش پررنگ آموزشی آن پرداخته می شود.
آنها مجموعه جدیدی روی کروموزوم ها در راه دارند و دائماً در حال طراحی درس هایی برای مخاطبان جدید مانند پرستاران هستند که ممکن است به زودی از بیماران با برنامه های درمانی متناسب با DNA مراقبت کنند.
تصویر: مدل های پلاستیکی به دانش آموزان اجازه می دهد تا از بلوک های ساختمانی برای شبیه سازی سنتز DNA استفاده کنند. سمت چپ: مدل ها هم شکل و هم عملکرد DNAرا منعکس می کنند. راست، بالا: پروتئینی در غشای سلولی. راست، پایین: سنتز پروتئین روی ریبوزوم (سبز) انجام می شود. عکس از آماندا مایر
با استفاده از کیت هایDNA ، من واقعاً احساس کردم که به نوعی درون سلول هستم." "این مانند یک کتاب درسی خسته کننده در دبیرستان نبود که فقط کلمات داشته باشد.بعدازظهر جولای ابری در کمبریج، ماساچوست است و مربی مرکز Edgerton ام آی تی، آماندا مایر، از پلاستیک رنگ روشن برای ساخت پروتئین استفاده می کند. او یک بلوک زرد کوچک می گیرد و آن را به انتهای زنجیره ای از آبی و سبز می برد و روی آن کلیک می کند. او به چهار دانش آموز دبیرستانی که دست او را روی زوم هدایت می کنند می گوید: "تبریک می گویم." "شما همه زیست شناسان مصنوعی شده اید."
با هم دیگر، گروه مدلی از مولکول های پیچیده موجود در غذا و بدن شان را جمع آوری کرده اند. یک دانش آموز دبیرستانی به نام فاطمه، که همان چیدمان بلوک ها را مقابلش در خانه گذاشته است، می گوید: "من فکر می کردم پروتئین ها فقط یک چیز هستند." "اکنون من می دانم که آنچه من خوردم مقدار زیادی آمینو اسید در خود دارد. "
مایر یکی از دو زیست شناسی است که در حال تهیه مدل ها و برنامه های درسی هستند که معلمان مدارس سراسر کشور - و جهان - از آنها برای آموزش دانش آموزان خود در مورد یکی از اساسی ترین مفاهیم زیست شناسی استفاده می کنند: نحوه استفاده سلول ها از DNA برای ساخت پروتئین. هم او و هم کتی واندیور، مشاور مرکز اجرتون MIT و مدیر مرکز آموزش و مشارکت اجتماعی در مرکز MIT برای علوم بهداشت محیط (MIT Center for Environmental Health Sciences)، پس از اتمام دوره دکترا، عشق خود را برای به اشتراک گذاشتن زیست شناسی با دانش آموزان کشف کردند.
دانش آموزان سنتز پروتئین را بسیار بهتر یاد می گیرند اگر از قبل بدانند محصول نهایی چگونه است. بنابراین، در درس های خود، دانش آموزان با یک پروتئین آماده، حاوی دنباله خاصی از اسیدهای آمینه شروع می کنند. واندیور، که قبل از پیوستن به MIT در سال 2005، 16 سال به تدریس علوم دبیرستان پرداخت، در طول دوران حرفه ای خود مدل های کلاس درس را ایجاد کرد. در سال 2008، مایر در مرکز اجرتون به او ملحق شد و به او کمک کرد تا درس ها و جزوات فعالیتی که با مدل ها همراه هستند را کامل کند. این دو نفر از مجموعه های خود برای آموزش دانش آموزان و معلمان مدرسه و همچنین پرستاران و زیست فناوری استفاده می کنند. واندیور می گوید: "این امر به دیگران کمک می کند تا در مورد زیست شناسی اطلاعات بیشتری کسب کنند و دسترسی به آن را بسیار بیشتر کنند. "
ایجاد زندگی: از نقشه ها تا اجزای سازنده
در مدرسه ، دانش آموزان می آموزند که DNA ویژگی هایی را که از والدین خود به ارث می برند تعیین می کند، مانند رنگ چشم شان. این به این دلیل است که DNA حاوی دستور العمل های ساخت پروتئین است که به نوبه خود سلول های ما را تشکیل می دهد. واندیور می گوید اگر چه سنتز پروتئین درسی است که هر معلم زیست شناسی باید آن را تعلیم دهد، اما پروتئین ها همیشه آن طور که شایسته آن هستند مورد توجه قرار نمی گیرند. او می گوید: " DNA مولکول زرق و برق است - همه جا روی تی شرت هاست." اما DNA فقط دستور العمل ساخت پروتئین را ذخیره می کند. پروتئین ها تمام کارها را در سلول انجام می دهند. "واندیور معتقد است که اگر دانش آموزان قرار باشد فرایندهای پیچیده ای مانند سنتز پروتئین را درک کنند، به چیزی بیشتر از نمودارهای برچسب دار که اغلب در کلاس های علوم یافت می شود، نیاز دارند. او می گوید تصمیم گیری لمسی یک روش یادگیری بسیار جذاب تر از نگاه کردن به نمودار یا حتی تماشای فیلم است. "وقتی تماشا می کنید که یک سلول کارهای مختلفی انجام می دهد، حواس شما همچنان می تواند به جای دیگر برود. اما در این جا، شما باید تصمیم بگیرید. "
برای این که یک پروتئین کار خود را انجام دهد، اجزای سازنده آن باید در توالی مناسب به هم متصل شوند.از آن جا که دانش آموزان می توانند با انجام این کار یاد بگیرند، آنها همچنین تحت فشار تسلط بر واژگان، که یک مانع معمولی در کلاس زیست شناسی است، قرار نمی گیرند. این مدل ها برای سطوح مختلف مفید هستند: دانش آموز کلاس ششم ممکن است از آنها به عنوان بلوک های اصلی استفاده کند، در حالی که دانش آموزان بزرگ تر می توانند از جزئیات طراحی هوشمندانه برای یادگیری مفاهیم سطح بالاتر مانند جهت گیری و قدرت پیوند استفاده کنند.
واندیور و مایر مراقب هستند تا در درس هایی که با مدل ها همراه است، فکر کنند. برای این که یک پروتئین کار خود را انجام دهد، اجزای سازنده آن باید در توالی مناسب به هم متصل شوند. واندیور می گوید، استراتژی استاندارد کلاس درس برای آموزش سنتز پروتئین یک برنامه زمانی است، که در آن اطلاعات ذخیره شده در DNA ابتدا به مولکول دیگری به نام RNA و سپس در نهایت به پروتئین ها منتقل می شود.
"اما این برای دانش آموزان بسیار گیج کننده است. آنها این مراحل متعدد را طی می کنند و نمی دانند چه کاری انجام می دهند. " در طول سال ها، وقتی واندیور و مایر هزاران دانش آموز در سنین مختلف را در موزه MIT آموزش می دادند، مشاهده کردند که دانش آموزان سنتز پروتئین را بسیار بهتر یاد می گیرند اگر از قبل بدانند محصول نهایی چگونه است. بنابراین، در درس های خود، دانش آموزان با یک پروتئین آماده، حاوی دنباله خاصی از اسیدهای آمینه شروع می کنند. سپس آنها از ابتدا شروع می کنند و مراحل بدن را برای کنار هم قرار دادن آنها یاد می گیرند و دنبال می کنند.
تصمیم گیری لمسی یک روش یادگیری بسیار جذاب تر از نگاه کردن به نمودار یا حتی تماشای فیلم است. "وقتی تماشا می کنید که یک سلول کارهای مختلفی انجام می دهد، حواس شما همچنان می تواند به جای دیگر برود. اما در این جا، شما باید تصمیم بگیرید. "
کار با معلمان
در طول سال، مایر و واندیور کارگاه هایی را برای معلمان در ماساچوست، تگزاس و آریزونا برگزار کردند و نحوه استفاده از کیت ها را به آنها آموزش دادند. آنها با کمک یک کمک مالی، مجموعه هایی را در 30 دبیرستان دولتی بوستون برای معلمان در کلاس های درس شان توزیع کردند.مایر می گوید پس از کار با کیت ها، معلمان مطالب را بسیار بهتر درک می کنند - و نسبت به آموزش آن اطمینان بیشتری دارند. او می گوید: "آموزش معلمان فوق العاده است." "به تمام دانش آموزانی فکر کنید که در طول زندگی خود به آنها آموزش می دهند و این که چگونه بسیاری از زیست شناسان را ایجاد خواهند کرد که باعث ایجاد انگیزه در انجام این کار می شوند. "
کیت DNA در سایر کشورها نیز مورد استفاده قرار می گیرد: واندیور در ایتالیا، هند، چین، سنگاپور، کامبوج و مکزیک معلمانی را تربیت کرده است. و هنگامی که این مرکز گاهگاهی دانشجویان خارجی را میزبانی می کند، مایر و واندیور کارگاه هایی را برای آنها برگزار می کنند.
آنها همچنین با دانش آموزان محلی کار می کنند. در پنج تابستان گذشته، گروه زیست شناسی MIT با برنامه LEAH Knox Scholars همکاری کرده است تا از دانش آموزان با استعداد دبیرستانی از جوامعی که در علم کمتر نماینده دارند، میزبانی کند. هر سال، مرکز اجرتون با ارائه یک دوره تصادف در زیست شناسی مولکولی به دانشجویان، برنامه را آغاز می کند. برتیکا ماهارجان، یکی از دانش آموزان دبیرستانی که در یکی از کارگاه ها شرکت کرده بود، می گوید: "با استفاده از کیت هایDNA ، من واقعاً احساس کردم که به نوعی درون سلول هستم." "این مانند یک کتاب درسی خسته کننده در دبیرستان نبود که فقط کلمات داشته باشد. "
DNA فقط دستور العمل ساخت پروتئین را ذخیره می کند. پروتئین ها تمام کارها را در سلول انجام می دهند.
با نگاه به آینده
مایر و واندیور می گویند هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن دارند. از سال 2014، آنها قطعات کیت های خود را از سنگاپور وارد کرده و با کمک داوطلبان آنها را در کمبریج مونتاژ می کنند. این به آنها این امکان را می دهد که کیت ها را به بهای تمام شده به مربیان ارائه دهند. آنها مجموعه جدیدی روی کروموزوم ها در راه دارند و دائماً در حال طراحی درس هایی برای مخاطبان جدید مانند پرستاران هستند که ممکن است به زودی از بیماران با برنامه های درمانی متناسب با DNA مراقبت کنند.
تصویر: در طول همه گیری ویروس کرونا، کتی واندیور (نشان داده شده) و آماندا مایر وب کم هایی را در اختیار دانش آموزان قرار دادند تا در فعالیت های عملی به آنها بازخورد ارائه دهند. عکس: J. Kim Vandiver
دانش آموزان می آموزند که DNA ویژگی هایی را که از والدین خود به ارث می برند تعیین می کند، مانند رنگ چشم شان. این به این دلیل است که DNA حاوی دستور العمل های ساخت پروتئین است که به نوبه خود سلول های ما را تشکیل می دهد. مایر می گوید: "اولین نظری که ما از افراد پس از گذراندن درس ما و بازی با این ها دریافت می کنیم عبارت است از این: اوه، وای، اگر این را می داشتم، احتمالاً زیست شناسی را دوست می داشتم. ممکن است من حتی یک محقق زیست شناسی شده بودم. ”
واندیور معتقد است که این مجموعه ها موفق هستند زیرا آنها شعار به یاد ماندنی دکتر ادگرتون در مورد تدریس را نشان می دهند: "ترفند آموزش این است که نگذارید بفهمند که در حال یاد گرفتن هستند تا وقتی که دیر شده باشد (و آنها یاد گرفته باشند). "
مآموریت
مأموریت مرکز علوم بهداشت محیط (CEHS) (Center for Environmental Health Sciences) مطالعه تأثیر بیولوژیکی عوامل محیطی، به صورت جداگانه و ترکیبی، با تأکید ویژه بر چگونگی تأثیر چنین مواجهه هایی بر سلامت انسان و سلامت اکوسیستم ما است.مدل های پلاستیکی به دانش آموزان اجازه می دهد تا از بلوک های ساختمانی برای شبیه سازی سنتز DNA استفاده کنند. چنین مطالعاتی به ما کمک می کند تا درک کنیم و پیش بینی کنیم که چگونه قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی بر سلامت انسان و رابطه پویایی که ما با دیگر موجودات زنده داریم تأثیر می گذارد. سه جزء اساسی بر تأثیرات فیزیولوژیکی قرار گرفتن در معرض محیط تأثیر می گذارد: ماهیت قرار گرفتن در معرض، مدت زمان قرار گرفتن در معرض، و این که چقدر موجود زنده آماده قرار گرفتن در معرض است - یعنی حساسیت ژنتیکی ارگانیسم. تحقیقات بهداشت محیط در MIT طیف وسیعی از رشته ها را شامل می شود و CEHS همچنان اعضای هیئت علمی را که مجموعه متنوعی از ابزارهای تحقیقاتی را برای حل مشکلات مربوط به علوم بهداشت محیط به کار می گیرند گرد هم می آورد. طی چند سال گذشته ، CEHS شروع به تلاش های متمرکز بر مشکلات مربوط به کشورهای در حال توسعه، همراه با افزودن مطالعات بیشتر مبتنی بر جمعیت انسانی کرده است. ما همچنین به طور فزاینده ای با جامعه مهندسی MIT ارتباط برقرار کرده ایم، زیرا همکاران مهندسی ما بازیگران مهمی در خط مقدم برای رسیدگی به واقعیت رفع خطرات زیست محیطی هستند. مرکز علوم بهداشت محیط MIT یک مرکز اصلی P30 است که توسط مؤسسه ملی علوم بهداشت محیط تأمین مالی شده است.
در حال تهیه مدل ها و برنامه های درسی هستند که معلمان مدارس سراسر کشور - و جهان - از آنها برای آموزش دانش آموزان خود در مورد یکی از اساسی ترین مفاهیم زیست شناسی استفاده می کنند: نحوه استفاده سلول ها از DNA برای ساخت پروتئین.
منبع:
زین همایون، مرکز اجرتون، MIT
