مرکز ادگرتون MIT یک برنامه درسی عملیِ زیستشناسی مولکولی را به همه کلاسهای زیستشناسی مدارس دولتی ووستر، دومین منطقه آموزشی بزرگ ماساچوست، آورده است. این منطقه ۵۵ مجموعه کلاسی از مدل‌های DNA، RNA، پروتئین و tRNA تهیه کرده و همه معلمان زیستشناسی را برای استفاده از آنها آموزش داده است؛ اقدامی که رویکردی را گسترش می‌دهد که پیش از رفتن به DNA، با پروتئینها آغاز می‌شود. این تغییر اهمیت دارد زیرا برای فراتر بردن آموزش زیستشناسی مولکولی از حفظ کردن یک توالی و حرکت به سوی ساختن درک مفهومی طراحی شده است.
نکات کلیدی
- مدارس دولتی ووستر ۵۵ مجموعه کلاسی از مواد مدلسازی زیستشناسی مولکولیِ توسعهیافته در MIT تهیه کرده است.
- این اجرا شامل دفترچههای آموزشی و توسعه حرفهای سراسری منطقه برای معلمان زیستشناسی است.
- دانشآموزان با ساختن پروتئینها آغاز میکنند و سپس مسیر DNA به RNA به پروتئین را دوباره بررسی میکنند.
- این مواد طی حدود ۲۵ سال به‌وسیله کتی وندیور و همکارانش در MIT توسعه یافته‌اند.
این برنامه برای دانشآموزان و معلمان زیستشناسی چه معنایی دارد
برای دانشآموزان ووستر، درس‌های زیستشناسی مولکولی می‌تواند با ساختن ساختارهای پروتئینی بهصورت دونفره آغاز شود، نه با یک توالی ژنتیکی انتزاعی. سپس آنها می‌توانند از ژنهایی که برای آن ساختارها رمزگذاری میکنند استفاده کنند تا بررسی کنند DNA، RNA و سنتز پروتئین چگونه به هم پیوند می‌خورند. برای معلمان، آموزش سراسری منطقه و مجموعههای کلاسی به این معناست که مواد می‌توانند در سراسر سامانه به کار روند، نه اینکه به آموزگارانی محدود شوند که به‌طور فردی آموزش دیده‌اند.
این رویکرد برای کمک به یادگیرندگان طراحی شده است تا ببینند DNA در نهایت چه تولید میکند و چرا ساختار و کارکرد پروتئین اهمیت دارد. مدل‌ها مدولار و لمسی هستند: دانشآموزان می‌توانند پروتئینها را بسازند و تا کنند، برهم‌کنش‌های آب‌گریز و آب‌دوست را بررسی کنند، سطوح ساختار پروتئین را مدلسازی کنند و سنتز DNA را شبیه‌سازی کنند.
چرا پیش از DNA پروتئینها آموزش داده می‌شوند؟
توالیِ آغاز با پروتئینها، پیش از آنکه دانشآموزان مسیر رسیدن به آن را دنبال کنند، یک نقطه پایان در اختیارشان می‌گذارد. دانشآموزان نخست پروتئینها را سرهم میکنند و بررسی میکنند، سپس با استفاده از ژنهایی که برای پروتئین‌های از پیش ساختهشده آنها رمزگذاری میکنند، به مسیر آشنای DNA به RNA به پروتئین بازمی‌گردند. فرض بنیادین برنامه درسی این است که این ترتیب، ترتیب اسیدهای آمینه، کارکرد پروتئین و بیان ژن را ملموس‌تر میکند.
کتی وندیور، رهبر پروژه علوم زیستی مرکز ادگرتون و مدیر آموزش و مشارکتِ ارتباط با جامعه در دپارتمان مهندسی زیستی MIT، این رویکرد را طی حدود ۲۵ سال توسعه داد. او استدلال میکند که دانشآموزان اغلب با دگم مرکزی زیستشناسی به‌عنوان توالی‌ای برای به‌خاطر سپردن روبه‌رو می‌شوند، بی‌آنکه ابتدا تصویر روشنی از پروتئینها یا اهمیت آنها داشته باشند.
پروتئینها در بسیاری از کارکردهای زیستی نقش محوری دارند: بافت می‌سازند، اکسیژن را جابه‌جا میکنند، با عفونت مبارزه میکنند و بخش بزرگی از کارهای بدن را انجام میدهند. با این حال، آموزش کلاسی اغلب آنها را پس از DNA و RNA معرفی میکند. مواد MIT مدل‌های پروتئینی را در ابتدای درس قرار میدهند؛ با اجزایی که دانشآموزان می‌توانند از هم جدا و دوباره سرهم کنند.
ووستر چگونه برنامه عملی آموزش زیستشناسی را گسترش داد
ارتباط ووستر با مرکز ادگرتون زمانی آغاز شد که دیوید منگاس در یک کارگاهِ همایش انجمن معلمان علوم ماساچوست با مجموعههای زیستشناسی مولکولی آشنا شد. او پس از آنکه متخصص برنامه درسی علوم مدارس دولتی ووستر شد، فرصتی برای اجرای این مواد در سراسر منطقه دید.
کمک‌هزینه‌ای از مرکز علوم زیستی ماساچوست، هزینه ۵۵ مجموعه کلاسی، دفترچههای آموزشی همراه و برنامه توسعه حرفهای را تأمین کرد. همه معلمان زیستشناسی در یک کارگاه آموزشی شرکت کردند. این آمادگی جمعی، مانعی را که در تلاش‌های پیشین برای گسترش برنامه وجود داشت برطرف میکند؛ در آن تلاش‌ها آموزش دادن معلمان بهصورت تک‌به‌تک، دامنه برنامه درسی را محدود می‌کرد.
بنابراین، اجرای ووستر تجهیزات را با یادگیری حرفهای ترکیب میکند. منطقه به‌جای تکیه بر شمار اندکی از معلمان برای پذیرش مستقل این مواد، گروهی از آموزگاران را آماده کرده است تا سال‌به‌سال از این رویکرد در کلاسهای درس استفاده کنند.
از آزمایشگاه یادگیری موزه MIT تا کلاسهای منطقه
این برنامه درسی تا حدی از طریق «آزمایشگاه یادگیری: سلول» موزه MIT در سال ۲۰۰۵، یک فضای گالری و کلاس درس با پشتیبانی بنیاد آرتور واینینگ دیویس، پالایش شد. وندیور با کارکنان موزه برای توسعه فضا و کارگاه‌ها همکاری کرد و آماندا گروهل مایر در کارگاه‌ها، طراحی گرافیک مواد تکمیلی و سپس پژوهش برای درس‌های پیشرفته‌تر مشارکت داشت.
وندیور و گروهل مایر در طول چند سال به بیش از ۱٬۰۰۰ دانش‌آموز در آزمایشگاه یادگیری آموزش دادند؛ از جمله گروه‌های دوره راهنمایی، دبیرستان و زیستشناسی AP. تجربه آنها با طیف گسترده‌ای از شرکت‌کنندگان، به شکل‌گیری قالبی کمک کرد که در آن دانشآموزان بهصورت دونفره با مجموعههای ساخت مولکولی کار میکنند و پیش از بحث درباره زبان علمیِ آنها، از نمایش‌های مشارکتی برای اجرای فرایندهای پیچیده سلولی استفاده میکنند.
مرکز ادگرتون همچنین این مواد را به مخاطبان ملی عرضه میکند. این مرکز قصد دارد مجموعههای زیستشناسی مولکولی خود را در همایش انجمن ملی معلمان زیستشناسی در دالاس در ماه اکتبر عرضه کند.
پرسش‌های متداول
کلاسهای زیستشناسی ووستر چه موادی دریافت میکنند؟
مدارس دولتی ووستر ۵۵ مجموعه کلاسی از مجموعههای مدلسازی DNA، RNA، پروتئین و tRNA توسعهیافته در MIT تهیه کرده است. این اجرا همچنین شامل دفترچههای آموزشی و یک برنامه توسعه حرفهای سراسری منطقه برای معلمان زیستشناسی است.
برنامه درسی با محوریت پروتئینها چگونه کار میکند؟
دانشآموزان با ساختن و درک ساختارهای پروتئینی بهصورت دونفره آغاز میکنند. سپس آنها مسیر DNA به RNA به پروتئین را با استفاده از ژنهایی که برای ساختارهای پروتئینی ساختهشده آنها رمزگذاری میکنند، دوباره بررسی میکنند و اطلاعات ژنی را به ترتیب اسیدهای آمینه و کارکرد پروتئین پیوند میدهند.
