An einem Maimorgen begann Atiyah Schroeter ihren ersten Biologiekurs an der Capital City Public Charter School in Washington, DC, indem sie einen Gastredner vorstellte. Dr. Ting Wu, erklärte sie 16 Neuntklässlern an Labortischen, ist ein Experte für Genetik an der Harvard University.
Aus den handgefertigten Doppelhelices, die an der weißen Tafel baumelten, wurde deutlich, dass sich die Klasse inmitten des Studiums der Genetik befand. Die Studenten kannten sich gut mit DNA aus und wussten, dass die beiden verdrillten Stränge aus den Nukleotiden Guanin, Adenin, Thymin und Cytosin - oder kurz G, A, T und C - bestanden.
Aber Wu wollte über etwas sprechen, das nicht oft in den naturwissenschaftlichen Lehrplänen der High School enthalten ist. Sie war in der Schule, um über die persönliche Genetik und die ethischen und rechtlichen Probleme zu diskutieren, die auftreten, wenn Einzelpersonen in der Lage sind, ihre DNA sequenzieren zu lassen.
Die Genetikerin ist kleinwüchsig, aber trotz ihres entspannten und gesprächigen Stils lenkt sie die Aufmerksamkeit der Teenager.
"Wie viele von euch haben den Film My Sister's Keeper gesehen ?" , Fragte sie.
Ein paar Hände gingen hoch.
"Möchten Sie für die Klasse zusammenfassen, worum es in diesem Film ging?", Fragte Wu ein junges Mädchen ein paar Zeilen zurück.
„Nun, im Grunde hatte die ältere Schwester Krebs und die jüngere Schwester war die einzige, die die Art von Organen oder Blut hatte, die der älteren Schwester entsprach, also wollten sie ihre Organe oder Blut verwenden. Aber die kleine Schwester wollte nicht mehr, also bekam sie einen Anwalt. Sie zeigen einfach alle Kämpfe, die das krebskranke Mädchen mit seiner Familie durchgemacht hat “, sagte die Studentin.
"Wussten Sie, dass dies auf einer realen Geschichte basiert?", Fragte Wu.
Wu zeigte auf ein Foto von Molly Nash, einem kleinen Mädchen in Jeansoverall, das ihren kleinen Bruder Adam küsste und auf eine Leinwand vor dem Klassenzimmer projizierte. „Soll ich dir diese Geschichte erzählen?“, Fragte sie.
Mehrere Schüler nickten.
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2007 gründete Wu das Personal Genetics Education Project (pgEd). Ihr Ziel war es, die Lücke zu schließen, die sie zwischen dem, was Wissenschaftler können, und dem, was die Öffentlichkeit weiß, dass sie können, sah. Sie war der Meinung, dass die Klassenzimmer der Highschool die besten Kanäle waren, um Informationen über Fortschritte in der Genetik der Öffentlichkeit zugänglich zu machen, und gründete ein kleines Team von Wissenschaftlern und Pädagogen, um Unterrichtspläne zu entwerfen.
PgEd bietet diese Unterrichtspläne - bestehend aus Aktivitäten, Lesematerialien und PowerPoint-Präsentationen zur persönlichen Genetik und deren Beziehung zu Dingen wie Fortpflanzung, Gesundheitsfürsorge, Sport, Strafverfolgung und Diskriminierung - kostenlos für Lehrer an. Von Zeit zu Zeit besuchen Wu und andere Teammitglieder Schulen im ganzen Land, um den Unterricht als Gast zu unterrichten.
Wenn Wu in ihrer Rolle als Direktorin von pgEd nicht mit Teenagern spricht, unterrichtet sie Genetik an der Harvard Medical School. Im „Wu Lab“ untersuchen sie und ihr Team aus Postdoc-Stipendiaten, Doktoranden, Forschungsassistenten und Technikern die Positionierung und das Verhalten von Chromosomen und wie sich dies auf die Vererbung auswirkt.
"Ich war schon immer an der Diskussion beteiligt, wohin sich dieses Gebiet entwickelt und wie wir als Genetiker am besten sicherstellen können, dass die Sequenzierung unabhängig von ihrem sozioökonomischen Status vorteilhaft und für alle gleichermaßen zugänglich ist", sagte Wu.
Mit dem verbesserten Zugang zu DNA-Sequenzierungstechnologien muss natürlich auch überlegt werden, wie die Gesellschaft verantwortungsbewusst damit umgehen soll. Sollten die Menschen Embryonen auf schmerzhafte, tödliche Krankheiten testen dürfen, die sich in verschiedenen Lebensphasen entwickeln? Ist es für Eltern in Ordnung, Embryonen auf genetische Varianten zu testen, die mit gewalttätigem Verhalten zusammenhängen? Wu stellt diese und andere Fragen bei einer Umfrage, die sie in den von ihr besuchten Klassen durchführt.
„In ihrem Leben besteht unter ihren Freunden eine vernünftige Chance, dass sie jemanden kennen oder dass sie selbst ein Dilemma bekommen, das darin besteht, genetische Informationen zur Lösung zu bringen. In diesen Momenten möchten Sie, dass sie etwas in ihrem Gedächtnis haben, um zu wissen, dass es oft keine richtige Antwort gibt. Wenn sie zu einer Entscheidung kommen, die für sie gut ist, haben sie das Recht, daran festzuhalten . "
Wu benutzt gerne die Geschichte, die My Sister's Keeper zugrunde gelegt hat, wenn sie Schüler unterrichtet.
Molly Nash wurde mit Fanconi-Anämie geboren, einer Krankheit, die ihren Körper dazu brachte, Fehler in ihrer DNA zu reparieren. Infolgedessen war sie einem enormen Risiko ausgesetzt, an Krebs zu erkranken. Ihre Eltern suchten die Welt nach einem Knochenmarkspender ab, in der Hoffnung, dass ihre Tochter die Transplantation bekommen könnte, die sie zum Überleben benötigte, aber keine passende finden konnte. Sie bereiteten sich im Wesentlichen darauf vor, dass Molly krank wird und stirbt, als eine neue Technik namens genetische Präimplantationsdiagnose verfügbar wurde.
Mithilfe der In-vitro-Fertilisation haben Ärzte der Universität von Minnesota mehrere Embryonen aus Mollys Elterneiern und Spermien hergestellt. Sie untersuchten die DNA in jedem Embryo und fanden glücklicherweise eine, die ein brauchbares Knochenmarkpaar und kein Überträger der Krankheit war. Wu erklärt ihrem gefangenen Publikum, dass dieser Embryo in Mollys Mutter implantiert wurde und als das Baby Adam geboren wurde, wurde Nabelschnurblut verwendet, um das Leben seiner Schwester zu retten.
"Was denkst du über diese Art, jemanden zu retten?", Fragte sie im Klassenzimmer in DC.
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Im vergangenen März haben sich Smithsonian und das Pew Research Center zusammengetan, um das Verständnis der Amerikaner für die Grundlagenforschung zu testen. Die von mehr als 1.000 Erwachsenen durchgeführte Umfrage umfasste 13 Fragen. Was ist zum Beispiel die Hauptfunktion roter Blutkörperchen und welches Gas lässt nach Ansicht der meisten Wissenschaftler die Temperaturen in der Atmosphäre steigen? Die Durchschnittsnote des Quiz war D +.
Erschreckende 46 Prozent der Befragten gaben an, dass der Hauptgrund dafür, dass junge Menschen keinen Abschluss in Naturwissenschaften und Mathematik machen, darin besteht, dass diese Fächer „zu schwer“ sind Fahrten in Schulen, in denen mehr und bessere Mitarbeiter in den Bereichen Naturwissenschaften, Technik, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) beschäftigt sind. Nach Angaben des Bureau of Labour Statistics wird die Beschäftigung in Wissenschaft und Technik zwischen 2008 und 2018 voraussichtlich um 20, 6 Prozent zunehmen, verglichen mit einem Beschäftigungswachstum von insgesamt 10, 1 Prozent.
Also, was gibt es? Wie kann das Bildungssystem in den USA diesen Anforderungen gerecht werden?
Wie das Personal Genetics Education Project gezeigt hat, bestand eine Strategie darin, Wissenschaftler in Klassenräume zu holen, in der Hoffnung, dass sie den Lehrplan verbessern, Partnerschaften mit Lehrern eingehen und vor allem eine Leidenschaft für die Naturwissenschaften bei den Schülern auslösen können.
Zwölf Jahre lang hat die National Science Foundation diese Strategie im großen Stil umgesetzt, und zwar mit ihren STEM-Fellows (Graduate Science, Technology, Engineering and Mathematics) im Rahmen des K-12-Bildungsprogramms, besser bekannt als GK-12-Programm. Im Rahmen des Programms wurden 5-Jahres-Stipendien an Universitäten vergeben, sodass jedes Jahr acht bis zehn Doktoranden in Naturwissenschaften mit Lehrern in lokalen K-12-Klassenzimmern zusammenarbeiten konnten. Zumindest anekdotisch kam die Vereinbarung allen Beteiligten zugute. Die Stipendiaten wurden bessere Kommunikatoren der Wissenschaft. Das Wissen der Lehrer über ihr Fach wurde gestärkt, ebenso wie ihr Komfort durch führende Experimente, und die Begeisterung der Schüler für die Naturwissenschaften verbesserte sich. Mehr als 10.000 GK-12-Stipendiaten arbeiteten an 5.000 Schulen im ganzen Land und versorgten mehr als eine halbe Million Schüler, bevor das Programm 2011 aufgrund von Kürzungen des Bundesbudgets endete.
Einige der Colleges, die am GK-12-Programm teilgenommen haben, haben Wege gefunden, die Bemühungen auch ohne NSF-Finanzierung am Leben zu erhalten. Der Wissenschaftler der Vanderbilt University im Classroom Partnership Program ist beispielsweise Partner von Doktoranden und Postdoktoranden in MINT-Abteilungen an fünf lokalen Universitäten mit Lehrern an öffentlichen Schulen in Metropolitan Nashville. Während des Sommers treffen sich zehn Tage lang Wissenschaftler mit unterschiedlichem Fachwissen - unter anderem in den Bereichen Agrarwissenschaften, Biochemie und Bauingenieurwesen - mit K-12-Lehrern, um gemeinsam Unterrichtspläne zu entwerfen. Während des Schuljahres verbringen die Wissenschaftler einen Tag pro Woche im Klassenzimmer, um praktische Aktivitäten zu orchestrieren. Für Grundschüler könnte ein Experiment darin bestehen, Eis mit flüssigem Stickstoff zuzubereiten. für Mittelschüler ist es vielleicht das Studium der Osmose in einer Kartoffelscheibe, und Oberschüler könnten eine Lektion in Erbschaft und Blutgruppe erhalten. In diesem Jahr hat das Programm 20 Wissenschaftler an neun verschiedene öffentliche Schulen in Nashville verteilt.
Laut der Koordinatorin des Programms, Jeannie Tuschl, haben sich die wissenschaftlichen Erfolge der Hattie Cotton STEM Magnet Elementary, einer der teilnehmenden Schulen, verdoppelt. Der Vortest zeigt, dass sich die Punktzahl in diesem Jahr noch einmal verdoppeln wird. Sie sagt auch, dass Schulen an den Tagen, an denen sich die Wissenschaftler aufhalten, häufig mehr Besucher melden.
„Wenn ein Wissenschaftler im Klassenzimmer ist, entsteht ein Interesse an Naturwissenschaften, das für einige dieser Kinder noch nie aufgedeckt wurde. Es ist erstaunlich, wie plötzlich entdeckt wurde, dass Wissenschaft wirklich Spaß macht “, sagt Tuschl.
Im Gegensatz zu einem einmaligen Besuch am Karrieretag bieten die wöchentlichen Besuche der Stipendiaten den Studenten die Möglichkeit, Beziehungen zu Wissenschaftlern aufzubauen. „Viele von ihnen haben noch nie einen Wissenschaftler getroffen“, sagt Tuschl. „Ohne einen Wissenschaftler zu sehen, denkt man nicht daran, Wissenschaftler zu werden. Es bietet ihnen die Möglichkeit, die Wissenschaft als eine für sie erreichbare Karriere anzuerkennen. “
Gemeinnützige Organisationen, Museen und andere Organisationen haben ebenfalls Möglichkeiten gefunden, Forscher in den Unterricht einzubeziehen. Beispielsweise ist ReSET eine 25-jährige gemeinnützige Organisation in Washington, DC, die hauptsächlich pensionierte Botaniker, Biochemiker, Luft- und Raumfahrtingenieure, Statistiker und andere Wissenschaftler rekrutiert. Die Freiwilligen besuchen während eines Semesters sechs einstündige öffentliche Schulen in der Stadt und führen zum Abschluss Exkursionen zu Orten wie dem Goddard Space Center, dem National Zoo oder einem örtlichen Kraftwerk durch.
In einem anderen Modell bringt das Smithsonian Environmental Research Center (SERC) in Edgewater, Maryland, Wissenschaftler durch Videokonferenzen in Klassenräume weltweit. Mark Haddon, Bildungsdirektor am SERC, und Smithsonian-Wissenschaftler nehmen eine halbstündige oder stundenlange interaktive Unterrichtsstunde vor Ort in Anspruch.
„Die Schüler müssen wissen, wo sich SERC auf der Karte befindet. Normalerweise benutze ich Google Earth, um von ihrer Schule in die Chesapeake Bay zu gehen, damit sie sehen können, wo ich in Bezug auf sie bin “, sagt Haddon. Er befasst sich mit Themen wie der Biologie der Blauen Krabben, der Waldökologie, invasiven Arten und der globalen Erwärmung, die mit den laufenden Forschungen von Smithsonian-Wissenschaftlern zusammenhängen. „So viel wie möglich bin ich draußen. Wenn ich über die Chesapeake Bay spreche, bin ich auf einem Dock. Ich habe blaue Krabben in Eimern neben mir und ziehe sie hoch “, fügt er hinzu.
Eine der Stärken des SERC-Fernlernprogramms besteht darin, dass die Schüler die Möglichkeit haben, Wissenschaftler in Aktion zu sehen. „Sie tragen keine Laborkittel. Sie tragen Hüftstiefel. Sie werden schmutzig und nass und schauen sich verschiedene Tiere an. Oder sie stehen oben im Baumkronenverdeck “, sagt Haddon. „Ich denke, der Vorteil ist, zu sagen:‚ Sieh mal, das ist Wissenschaft. Das ist wirklich interessant, und es gibt viele junge Leute, die das tun. '“
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Derzeit wird der Erfolg von Programmen, die arbeitende Wissenschaftler in Klassenräume der Grundschule, der Mittelschule und der weiterführenden Schule bringen, größtenteils an Geschichten gemessen, die von den Beteiligten geteilt wurden, und nicht an harten Daten. Aber wie Jeannie Tuschl bemerkt: "Manchmal zeigen Zahlen einfach nicht, was wirklich zwischen einem Lehrer und einem Wissenschaftler und einem Wissenschaftler und den Schülern passiert."
Nachdem die Glocke geläutet hatte und das Ende von Ting Wus Unterricht signalisierte, versammelte ich eine Gruppe von Schülern, um ihr Feedback zu erhalten. Ich fragte sie, ob sie es für eine gute Idee für Schulen halten, Wissenschaftler zum Unterrichten einzuladen, und bekam ein klares "Ja".
"Wenn ein bestimmter Wissenschaftler oder Forscher in den Unterricht kommt, kann dies Ihre Perspektive oder Ihre gesamte Zukunft grundlegend verändern, da Sie plötzlich das Gefühl haben, sich auf etwas wie Genetik einzulassen", sagte eine junge Frau.
Ein ernsthafter Student gab zu, dass er sich nicht sicher war, welchen Karriereweg er einschlagen würde, aber nachdem er Wu über personalisierte Medizin zugehört hatte, stellte er sich einen Genetiker vor.
Was mich jedoch am meisten beeindruckte, war ein junger Mann, der sich bereits als Wissenschaftler betrachtete. "Ich habe ehrlich gesagt herausgefunden, wie wir als Wissenschaftler der Menschheit auf erstaunliche Weise helfen können", sagte er als Reaktion auf Wus Besuch. „Anstatt Kinder sterben zu lassen, haben wir einen neuen Weg gefunden, Menschen zu helfen, zu leben. Heute hat mich alles interessiert. “
Der Neuntklässler war wirklich begeistert. " Wir können noch mehr entdecken", sagte er.
