En mai morgen begynte Atiyah Schroeter sin første periode biologiklasse ved Capital City Public Charter School i Washington, DC ved å introdusere en gjesteforeleser. Dr. Ting Wu, forklarte hun for 16 niendeklassinger som satt ved laboratoriebord, er en ekspert på genetikk fra Harvard University.
Det fremgikk av de håndlagde dobbelthelner som dinglet fra det hvite tavlen at klassen var midt i studiet av genetikk. Studentene var godt kjent med DNA og forsto at de to kronglete strengene besto av nukleotider kalt guanin, adenin, timin og cytosin - eller, G, A, T og C, kort.
Men Wu ville snakke om noe som ikke ofte inngår i læreplaner for videregående skoler. Hun var på skolen for å diskutere personlig genetikk - og de etiske og juridiske spørsmålene som oppstår når individer er i stand til å få DNA-sekvensert.
Genetikeren er liten i status, men selv med en avslappet og samtale stil, befaler hun tenåringenes oppmerksomhet.
“Hvor mange av dere har sett filmen My Sister's Keeper ?” Spurte hun.
Noen få hender gikk opp.
“Vil du oppsummere for klassen hva den filmen handlet om?” Spurte Wu en ung jente noen rader tilbake.
“Vel, i utgangspunktet hadde storesøsteren kreft, og den yngre søsteren var den eneste som hadde den typen organer eller blod som matchet den eldre søsteren, så de ønsket å bruke organene eller blodet hennes. Men lillesøsteren ville ikke mer, så hun fikk advokat. De viser bare alle kampene jenta med kreft gjennomgikk med familien, sier studenten.
“Visste du at det var basert på en virkelig historie?” Sa Wu.
Wu pekte på et fotografi av Molly Nash, en liten jente i blå jean-kjeledress, og kysset sin babybror, Adam, projisert på en skjerm foran klasserommet. “Vil du at jeg skal fortelle deg denne historien?” Spurte hun.
Flere studenter nikket.
***
I 2007 grunnla Wu det Personal Genetics Education Project (pgEd). Hennes mål var å begrense gapet hun så mellom hva forskere kan gjøre og hva publikum er klar over at de kan gjøre. Hun følte at klasserom på videregående skoler var de beste kanalene som hun kunne dele informasjon om fremskritt innen genetikk med publikum, og derfor dannet hun et lite team av forskere og lærere for å utforme leksjonsplaner.
PgEd gir disse leksjonsplanene - sammensatt av aktiviteter, lesestoff og PowerPoint-presentasjoner om personlig genetikk og hvordan det forholder seg til ting som reproduksjon, helsehjelp, sport, rettshåndhevelse og diskriminering - gratis til lærere. Noen ganger besøker Wu og andre teammedlemmer skoler rundt om i landet for å gjeste undervisningen selv.
Når Wu ikke snakker med tenåringer i sin rolle som direktør for pgEd, underviser hun i genetikk ved Harvard Medical School. På “Wu Lab” studerer hun og hennes team av postdoktorer, studenter, forskningsassistenter og teknikere kromosomposisjonering og oppførsel og hvordan dette spiller ut i arv.
"Jeg har alltid vært involvert i å diskutere hvor dette feltet går og hvordan vi som genetikere best kan sørge for at sekvensering vil være gunstig og like tilgjengelig for alle uansett sosioøkonomisk status, " sa Wu.
Med økt tilgjengelighet til DNA-sekvenseringsteknologi kommer selvfølgelig behovet for å vurdere hvordan samfunnet skal bruke den på en ansvarlig måte. Bør folk få lov til å teste embryoer for smertefulle, dødelige sykdommer som utvikler seg i forskjellige livsfaser? Er det greit at foreldre tester embryoer for genetiske varianter som er knyttet til voldelig oppførsel? Wu stiller disse spørsmålene og andre på en undersøkelse hun deler ut i klassene hun besøker.
"I løpet av deres levetid, blant vennene sine, er det en rimelig sjanse for at de kjenner noen eller at de selv får et dilemma som innebærer å få inn genetisk informasjon for å løse. Det er på de øyeblikkene du ønsker at de skal ha noe i minnet for å hjelpe dem å vite at det ofte ikke er et riktig svar - at hvis de tar en beslutning som er bra for dem, så har de rett til å holde seg ved det .”
Wu liker å bruke historien som var grunnlaget for My Sister's Keeper når hun underviser på elever på videregående skole.
Molly Nash ble født med Fanconi-anemi, en sykdom som gjorde at kroppen hennes ikke kunne reparere feil i DNA-en hennes. Som et resultat hadde hun en enorm risiko for å få kreft. Foreldrene hennes søkte verden etter en beinmargdonor, i håp om at datteren deres kunne få transplantasjonen hun trengte for å overleve, men ikke klarte å finne en fyrstikk. De forberedte seg egentlig på at Molly skulle bli syk og dø, da en ny teknikk kalt preimplantasjonsgenetisk diagnose ble tilgjengelig.
Ved hjelp av in vitro-befruktning skapte leger ved University of Minnesota flere embryoer fra Mollys foreldres egg og sæd. De så på DNAet i hvert embryo, og fant heldigvis en som var en levedyktig benmargsmatch og ikke en bærer av sykdommen. Wu forklarer det fangede publikum at dette embryoet ble implantert i Mollys mor, og da babyen, Adam, ble født, ble navlestrengsblod brukt til å redde søsterens liv.
"Hva tenker du om denne måten å redde noen?" Spurte hun klasserommet i DC "Nå, husk, det er ikke noe riktig eller galt svar."
***
Siste mars gikk Smithsonian og Pew Research Center sammen for å teste amerikanernes forståelse av grunnleggende vitenskap. Undersøkelsen, tatt av mer enn 1000 voksne, besto av 13 spørsmål. Hva er for eksempel hovedfunksjonen til røde blodlegemer, og hvilken gass tror de fleste forskere at får temperaturen i atmosfæren til å stige? Gjennomsnittskarakteren på quizen var en D +.
En alarmerende 46 prosent av de spurte sa at hovedårsaken til at ungdom ikke studerer i naturvitenskap og matematikk er fordi disse fagene er “for harde.” Når det er sagt, tror mange ledere at den fremtidige suksessen for landet rir på skoler som produserer en større og bedre arbeidsstyrke for mennesker innen naturfag, teknologi, ingeniørvitenskap og matematikk (STEM) relaterte felt. I følge Bureau of Labor Statistics forventes sysselsettingen innen vitenskap og ingeniørarbeid å vokse med 20, 6 prosent mellom 2008 og 2018, sammenlignet med en samlet sysselsettingsvekst på 10, 1 prosent.
Så, hva gir? Hvordan kan utdanningssystemet i USA møte disse kravene?
En strategi, som det fremgår av Personal Genetics Education Project, har vært å bringe forskere inn i klasserom, i håp om at de kan styrke læreplanen, skape samarbeid med lærere og, viktigst av alt, tenne på en lidenskap for naturfag innen studentene.
I 12 år gjennomførte National Science Foundation denne strategien i stor skala, med sine stipendiater for vitenskap, teknologi, ingeniørvitenskap og matematikk (STEM) i K-12-utdanningsprogrammet, mer kjent som GK-12-programmet. Programmet droppet ut 5-årige tilskudd til universitetene, slik at åtte til ti forskerstudenter i naturfag hvert år kunne samarbeide med lærere i lokale K-12 klasserom. Ordningen, i det minste anekdotisk, kom alle involverte parter til gode. Stipendiatene ble bedre formidlere av vitenskap. Lærernes kunnskap om faget deres styrket, og det samme gjorde komfortnivået med ledende eksperimenter, og elevenes spenning for naturfag forbedret. Mer enn 10.000 GK-12-stipendiater jobbet på 5000 skoler over hele landet som serverte mer enn en halv million studenter, før programmet ble avsluttet i 2011 på grunn av føderale budsjettkutt.
Noen av høgskolene som deltok i GK-12-programmet, har funnet måter å holde liv i innsatsen, selv uten NSF-finansiering. Vanderbilt universitets vitenskapsmann i Classroom Partnership Program, for eksempel partnere som studenter og postdoktorer i STEM-avdelinger ved fem lokale universiteter med lærere i Metropolitan Nashville Public Schools. I ti dager i løpet av sommeren møtte forskerne med varierende kompetanse - innen landbruksvitenskap, biokjemi og sivilingeniør, for å nevne noen - K-12-lærere for å designe leksjonsplaner. I løpet av skoleåret tilbringer forskerne en dag hver uke i klasserommet og orkestrerer praktiske aktiviteter. For barneskolebarn kan et eksperiment være å lage iskrem med flytende nitrogen; for ungdomstrinnere studerer det kanskje osmose i en potetskive, og videregående skoler kan få en leksjon i arv og blodtype. I år delte programmet ut 20 forskere til ni forskjellige offentlige skoler i Nashville.
Ifølge programmets koordinator, Jeannie Tuschl, doblet prestasjonspoengene i naturfag i Hattie Cotton STEM Magnet Elementary, en av de deltakende skolene. Forhåndstesting indikerer at score der vil dobles igjen i år. Hun sier også at skoler ofte melder om høyere oppmøte på dager som forskerne er i.
Å ha en vitenskapsmann i klasserommet vekker en interesse for vitenskap som virkelig aldri har blitt avdekket før for noen av disse barna. Det er utrolig hvordan de plutselig har oppdaget at vitenskapen er veldig morsom, sier Tuschl.
I motsetning til et engangsbesøk av karrierehverdagen, gir stipendiatenes pågående ukentlige besøk studentene muligheten til å bygge relasjoner med forskere. "Mange av dem har aldri møtt en forsker av noe slag, " sier Tuschl. - Uten å se en forsker, tenker du ikke på å bli vitenskapsmann. Det gir en mulighet for dem å anerkjenne vitenskap som en oppnåelig karriere for dem. ”
Ideelle organisasjoner, museer og andre organisasjoner har også funnet måter å inkludere forskere i klasserommet. ReSET, for eksempel, er en 25 år gammel nonprofit i Washington, DC som rekrutterer stort sett pensjonerte botanikere, biokjemikere, romfartsingeniører, statistikere og andre forskere. De frivillige foretar seks en times times besøk på byens offentlige skoler i løpet av et semester, og som en slags finale fører feltreiser til steder som Goddard Space Center, National Zoo eller et lokalt kraftverk.
I en annen modell bringer Smithsonian Environmental Research Center (SERC) i Edgewater, Maryland, forskere inn i klasserom over hele verden gjennom videokonferanser. Mark Haddon, utdanningsdirektør ved SERC, og Smithsonian-forskere lapper inn i en halvtime eller timelang interaktiv leksjon fra feltet.
”Studentene har fått vite hvor SERC er på kartet. Jeg bruker vanligvis Google Earth for å gå fra skolen deres til Chesapeake Bay, slik at de kan se hvor jeg er i forhold til dem, sier Haddon. Han tar for seg temaer som blå krabbebiologi, skogøkologi, invasive arter og global oppvarming, som stemmer overens med pågående forskning fra Smithsonian-forskere. ”Så mye som mulig er jeg utenfor. Hvis jeg snakker om Chesapeake Bay, er jeg på en brygge. Jeg har blå krabber i bøtter ved siden av meg, og jeg drar dem opp, ”legger han til.
En av styrkene til SERCs fjernundervisningsprogram er at det gjør det mulig for studentene å se forskere i aksjon. ”De har ikke på seg labstrøk. De har på seg hofte vadere. De blir skitne og våte, og de ser på forskjellige dyr. Eller, de er oppe i tretakken, sier Haddon. Fordelen, tror jeg, er å si: 'Se, dette er vitenskap. Dette er veldig interessant, og det er mange unge som gjør det. '”
***
Foreløpig måles suksessen til programmer som bringer arbeidende forskere inn i klasserom på ungdomsskolen og i videregående skole, i stor grad på historier som er delt av de involverte, snarere enn harde data. Men som Jeannie Tuschl bemerker: "Noen ganger viser ikke tall bare hva som virkelig skjer mellom en lærer og en vitenskapsmann og en vitenskapsmann og studentene."
Etter at klokka ringte og signaliserte slutten av Ting Wu-klassen, samlet jeg en gruppe studenter for å få tilbakemeldinger. Jeg spurte dem om de syntes det var en god ide for skolene å invitere forskere til å undervise i leksjoner, og jeg fikk et rungende "Ja."
"Hvis en viss forsker eller forsker kommer i klassen, kan det forandre perspektivet ditt eller hele fremtiden din helt, fordi du plutselig kan føle at du vil gå inn på noe som genetikk, " sa en ung kvinne.
En ganske seriøs student innrømmet at han ikke var sikker på hvilken karrierevei han ville forfølge, men etter å ha hørt på Wu snakke om personlig medisin, forestilte han seg en genetiker.
Det som slo meg mest, var imidlertid en ung mann som allerede betraktet seg som en forsker. "Jeg fant ærlig ut om noen nye fantastiske måter som vi som forskere kan hjelpe menneskeheten, " sa han som svar på Wus besøk. I stedet for å la barna dø, oppdaget vi en ny måte å hjelpe mennesker å leve på. Alt i dag interesserte meg. ”
9. klasse var genuint inspirert. " Vi kan oppdage enda mer, " sa han.
