Центр Эджертона MIT внедрил практическую программу по молекулярной биологии во всех классах биологии государственных школ Вустера — второго по величине школьного округа Массачусетса. Округ приобрёл 55 комплектов моделей ДНК, РНК, белков и тРНК для классов и обучил каждого учителя биологии работе с ними, масштабировав подход, который начинается с белков, а затем переходит к ДНК. Это важно, поскольку такой формат призван увести преподавание молекулярной биологии от запоминания последовательности к формированию концептуального понимания.
Ключевые факты
- Государственные школы Вустера получили 55 комплектов материалов для моделирования молекулярной биологии, разработанных MIT.
- Внедрение включает учебные буклеты и повышение квалификации учителей биологии по всему округу.
- Ученики начинают с построения белков, а затем возвращаются к пути «ДНК — РНК — белок».
- Материалы разрабатывались около 25 лет Кэти Вандивер и её коллегами в MIT.
Что это означает для учащихся и учителей биологии
Для учащихся Вустера уроки молекулярной биологии могут начинаться с парного построения белковых структур, а не с абстрактной генетической последовательности. Затем они могут использовать гены, кодирующие эти структуры, чтобы изучить связь между ДНК, РНК и синтезом белка. Для учителей обучение по всему округу и комплекты для классов означают, что материалы можно использовать во всей системе, а не только у педагогов, прошедших индивидуальную подготовку.
Этот подход призван помочь учащимся понять, что в итоге создаёт ДНК и почему важны структура и функция белка. Модели модульные и тактильные: ученики могут собирать и сворачивать белки, изучать гидрофобные и гидрофильные взаимодействия, моделировать уровни структуры белка и имитировать синтез ДНК.
Зачем преподавать белки раньше ДНК?
Последовательность «сначала белки» даёт учащимся конечный результат до того, как они проследят путь к нему. Сначала ученики собирают и изучают белки, а затем возвращаются к знакомому пути «ДНК — РНК — белок», используя гены, кодирующие уже построенные ими белки. В основе программы лежит предположение, что такой порядок делает более наглядными последовательность аминокислот, функцию белка и экспрессию генов.
Кэти Вандивер, руководитель проекта по наукам о жизни Центра Эджертона и директор по образовательной работе и взаимодействию с сообществом на кафедре биологической инженерии MIT, разрабатывала этот подход примерно 25 лет. По её мнению, учащиеся часто знакомятся с центральной догмой биологии как с последовательностью, которую нужно запомнить, не имея прежде ясного представления о белках и их значении.
Белки играют центральную роль во многих биологических функциях: они формируют ткани, переносят кислород, борются с инфекциями и выполняют значительную часть работы организма. Однако в школьном преподавании их часто рассматривают после ДНК и РНК. Материалы MIT помещают модели белков в начало урока; их компоненты учащиеся могут разбирать и собирать заново.
Как Вустер масштабировал практическую программу по биологии
Связь Вустера с Центром Эджертона началась, когда Дэвид Мангус познакомился с комплектами по молекулярной биологии на семинаре в рамках конференции Ассоциации преподавателей естественных наук Массачусетса. Став специалистом по учебным программам по естественным наукам в государственных школах Вустера, он увидел возможность внедрить эти материалы во всём округе.
Грант Центра наук о жизни Массачусетса профинансировал 55 комплектов для классов, сопутствующие учебные буклеты и программу повышения квалификации. Каждый учитель биологии принял участие в обучающем семинаре. Такая коллективная подготовка устраняет барьер, возникший в прежних инициативах по распространению программы, когда обучение учителей по одному ограничивало её охват.
Таким образом, внедрение в Вустере сочетает оснащение с профессиональным обучением. Вместо того чтобы полагаться на небольшое число учителей, самостоятельно внедряющих материалы, округ подготовил группу педагогов для использования подхода в классах из года в год.
От учебной лаборатории Музея MIT к классам округа
Программа частично дорабатывалась через проект Музея MIT «Учебная лаборатория: клетка» 2005 года — галерейное и учебное пространство, поддержанное фондом Артура Вайнинга Дэвиса. Вандивер работала с сотрудниками музея над созданием пространства и семинаров, а Аманда Грул Майер участвовала в семинарах, графическом оформлении дополнительных материалов и позднее — в исследованиях для более продвинутых уроков.
За несколько лет Вандивер и Грул Майер обучили в учебной лаборатории более 1 000 учащихся, включая группы средней школы, старшей школы и углублённой биологии. Их опыт работы с широким кругом участников помог сформировать формат, в котором учащиеся работают парами с наборами для молекулярного моделирования и участвуют в демонстрациях, изображая сложные клеточные процессы, прежде чем обсуждать научную терминологию.
Центр Эджертона также выводит материалы на национальную аудиторию. Он планирует представить свои комплекты по молекулярной биологии на конференции Национальной ассоциации преподавателей биологии в Далласе в октябре.
Часто задаваемые вопросы
Какие материалы получат классы биологии в Вустере?
Государственные школы Вустера закупили 55 комплектов для моделирования ДНК, РНК, белков и тРНК, разработанных MIT. Внедрение также включает учебные буклеты и программу повышения квалификации учителей биологии по всему округу.
Как работает программа «сначала белки»?
Ученики начинают с парного построения и изучения белковых структур. Затем они возвращаются к пути «ДНК — РНК — белок», используя гены, кодирующие построенные ими белковые структуры, и связывая генетическую информацию с последовательностью аминокислот и функцией белка.
