Συνεργασία μαθητών – ερευνητών

model

Στο κείμενο που ακολουθεί, το οποίο προέρχεται από δημοσίευση στην ηλεκτρονική επιστημονική επιθεώρηση PLos Biology, φαίνεται πως υπάρχουν πάντα περιθώρια για διάφορες συνεργασίες ακόμα και ανάμεσα σε μαθητές και ερευνητές. Και όχι μία τυπική αλλά παραγωγική συνεργασία από την οποία και οι ερευνητές (όσο και αν μας φαίνετε ΄΄περίεργο΄΄ για τα ελληνικά δεδομένα) έχουν επιστημονικό όφελος. Η εργασία έχει τον τίτλο «Rethinking Outreach: Teaching the Process of Science through Modeling» και δημοσιεύθηκε στις 8 Απριλίου 2008, PLoS Biol 6(4): e86.

«Οοοοο…., θέλετε δηλαδή να μας πείτε πως αν επιθυμείτε να αλλάξετε το αμινοξύ από αργινίνη σε αλανίνη, απλά αλλάζετε τον κώδικα σε αυτή τη θέση». Ένα μέλος της ομάδας SMART (Students Modeling a Research Topic – Μαθητές που Διαμορφώνουν ένα Ερευνητικό Αντικείμενο), σε μια πρωινή Σαββατιάτικη συνεδρίαση αναμένοντας την άφιξη του επιστημονικού τους συμβούλου. Ο εν λόγω μαθητής είχε διαπιστώσει πως η διαδικασία με την οποία οι επιστήμονες δημιουργούν τροποποιημένες πρωτεΐνες και μελετούν τις αλλαγές στη λειτουργία τους, περιλαμβάνει μοριακή τροποποίηση του γονιδίου και μετέπειτα έκφρασή του σ’ ένα κατάλληλο σύστημα. Ο ενθουσιασμός αυτής της νέας οπτικής διαδόθηκε σε όλη την ομάδα δεδομένου ότι οι υπόλοιποι μαθητές συνέλεξαν τις νέες πληροφορίες και επαναδιατύπωσαν μερικά στοιχεία «της ιστορίας» που τους είχε πει νωρίτερα ο επιστημονικός τους σύμβουλος. Η αναφορά του συμβούλου τους στο ογκοκατασταλτικό γονίδιο maspin και το ρόλο του στη μετάσταση γινόταν τώρα «η ιστορία τους» – δεδομένου ότι άρχισαν να αντιλαμβάνονται όχι μόνο τι ήταν η πρωτεΐνη maspin αλλά και πώς λειτουργούσε η διαδικασία της επιστήμης με την οποία ο σύμβουλός τους είχε σχεδιάσει ένα πείραμα ώστε να συνάγει τα δεδομένα που υποστήριζαν την ιστορία του. Και η συζήτηση γινόταν όλο και περισσότερο πειστική καθώς οι μαθητές είχαν πια στη διάθεσή τους ένα φυσικό πρότυπο της πρωτεΐνης maspin που είχαν σχεδιάσει και είχαν κατασκευάσει χρησιμοποιώντας την τεχνολογία ταχείας διαμόρφωσης προτύπου.

Οι ερευνητές από το Milwaukee School of Engineering (MSOE) που συμμετέχουν στο πρόγραμμα SMART, διαπραγματεύονται αρκετές από τις αρχές της επιστημονικής διδασκαλίας που διδάσκονται σ’ ένα γυμνάσιο καθώς το εν λόγω πρόγραμμα εκθέτει τους μαθητές στο «πραγματικό κόσμο της επιστήμης», όπως ασκείται σε ένα τοπικό ερευνητικό εργαστήριο. Οι SMART είναι μικρές ομάδες μαθητών δευτεροβάθμιας και των καθηγητών τους που συνεργάζονται με ένα τοπικό ερευνητικό εργαστήριο για να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν ένα φυσικό πρότυπο της πρωτεΐνης που είναι επίκεντρο της έρευνας του εργαστηρίου. Κατά τη διάρκεια αυτού του προγράμματος μοντελοποίησης, οι μαθητές μαθαίνουν ότι η επιστήμη είναι πολύ περισσότερο από τα γεγονότα που περιγράφονται στα εγχειρίδιά τους. Βλέπουν ότι η επιστήμη είναι μια διαδικασία με την οποία πραγματικοί άνθρωποι – προπτυχιακοί φοιτητές, απόφοιτοι, μεταπτυχιακοί και βασικοί ερευνητές – προσπαθούν να αποκαλύψουν έναν μοριακό κόσμο που ‘ναι αόρατος στο γυμνό μάτι. Και στις μοριακές βιοεπιστήμες, το αντικείμενο διδασκαλίας μπορεί να είναι καταπληκτικό. Δοκιμάζοντας την κουλτούρα ενός ερευνητικού εργαστηρίου, οι μαθητές των SMARTαρχίζουν να φαντάζονται τους εαυτούς τους ως επιστημονικούς συμβούλους.

Το πρόγραμμα SMART στην αρχική του εκδοχή απευθυνόταν σε καθηγητές δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Στα πλαίσια επιμόρφωσής τους από το MSOE (Center for BioMolecular Modeling – Κέντρο Βιομοριακής Μοντελοποίησης) οι καθηγητές εξερευνούσαν πώς οι τρέχουσες έννοιες της μοριακής δομής και λειτουργίας μπορούν να εισαχθούν στους μαθητές ως φυσικές επεκτάσεις των βασικών αρχών της χημείας και της φυσικής. Επιπλέον, οι καθηγητές μάθαιναν πώς τα φυσικά πρότυπα των πρωτεϊνών στην τάξη μπορούν να προκαλέσουν το ενδιαφέρον των μαθητών και να τους παρακινήσουν για περαιτέρω διερεύνηση. Τα φυσικά πρότυπα βασίζονται σε ατομικές συντεταγμένες και σχεδιάζονται χρησιμοποιώντας το λογισμικό RP-RasMol, τροποποιημένη έκδοση του RasMol, μοριακό λογισμικό απεικόνισης που επιτρέπει στους χρήστες να εξετάσουν τις πρωτεϊνικές δομές σε ένα υπολογιστικό περιβάλλον. Οποιαδήποτε εικόνα μιας πρωτεΐνης που μπορεί να δημιουργηθεί στο rP-RasMol, εξάγεται ως αρχείο με φορμά αναγνωρίσιμο από μηχάνημα ταχείας διαμόρφωσης προτύπου που με μια αυτοματοποιημένη διαδικασία κατασκευάζει σταδιακά το φυσικό πρότυπο της πρωτεΐνης χρησιμοποιώντας ποικίλα υλικά όπως ασβεστοκονίαμα, νάιλον, χαρτί ή υγρό φωτοπολυμερούς. Μετά την ολοκλήρωση αυτής της σειράς των επιμορφωτικών σεμιναρίων, οι εκπαιδευτικοί και μετέπειτα οι μαθητές τους γίνανε σχεδιαστές και μηχανικοί πρωτεϊνικών προτύπων.

mode1lΟι μαθητικές ομάδες του SMARTπρωτοδημιουργήθηκαν το φθινόπωρο του 2001 όταν ο εκπαιδευτικός Jeff Anderson, στο Riverside University High School in Milwaukee θέλησε να εμπλέξει τους μαθητές του σε παρόμοιο πρόγραμμα μοντελοποίησης. Η ομάδα του εστιάστηκε στο βακτήριο του άνθρακα, το οποίο βρισκόταν στην επικαιρότητα αφότου είχαν σταλεί επιστολές με άνθρακα σε ΜΜΕ και αμερικανούς γερουσιαστές. Οι τρεις μαθητές γυμνασίου σε αυτήν την πρώτη ομάδα του SMARTάρχισαν με τη διαμόρφωση των τριών πρωτεϊνών που σχετίζονται με την παθογένεση του άνθρακα: τον παράγοντα οιδήματος, το αντιγόνο προστασίας και το θανατογόνο παράγοντα. Κατά τη διάρκεια αυτού του προγράμματος, οι μαθητές συναντήθηκαν με δύο ερευνητές που συμμετείχαν ενεργά σε αυτήν την εργασία. Ακριβώς όπως ο συγχρονισμός διαδραματίζει έναν μεγάλο ρόλο στις επιτυχείς σημαντικές ανακαλύψεις της επιστήμης, ο συγχρονισμός ήταν κρίσιμος για την επιτυχία αυτού του πρώτου προγράμματος των ομάδων SMART. Οι ερευνητές μόλις είχαν αποκαλύψει τη δομή του παράγοντα οιδημάτων όταν ήρθαν σε επαφή με την ομάδα SMART, η οποία προσφέρθηκε να συνεργαστεί μαζί τους για το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός φυσικού προτύπου της πρωτεΐνης. Οι ερευνητές σε μετέπειτα παρουσιάσεις τους στον τύπο και στις επιστημονικές επιθεωρήσεις χρησιμοποιούσαν τα πρωτεϊνικά πρότυπα που είχαν κατασκευαστεί από την πρώτη ομάδα SMART, καταγράφοντάς την στις αναφορές τους.

Από την ευνοϊκή αρχή εκείνης της πρώτης τυχαίας ομάδας SMART, το πρόγραμμα έχει αυξηθεί με 14 ομάδες που συνεργάζονται ετησίως με τους ερευνητές στο νοτιοανατολικό Ουισκόνσιν. Το τρέχον μέγεθος του προγράμματος περιορίζεται μόνο από την ικανότητα του για συντονισμό των δραστηριοτήτων του. Τα τοπικά ερευνητικά εργαστήρια ενδιαφέρονται για να φιλοξενήσουν ομάδες SMART. Η δημοτικότητα του προγράμματος μεταξύ των ερευνητικών εργαστηρίων ενισχύεται και από μηδαμινή ενόχληση που προκαλεί η παρουσία των μαθητών. Σε αντίθεση με άλλα παραδοσιακά προγράμματα εκτός τάξης, τα οποία προκαλούν όχληση στους ερευνητές, ένα πρόγραμμα SMARTαναγνωρίζει την τρέχουσα πίεση και την ανάγκη των ερευνητών να παραμείνουν παραγωγικοί για να διατηρήσουν την ερευνητική τους χρηματοδότηση. Έτσι, ελαχιστοποιεί τις επίσημες αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ομάδας και του εργαστηρίου σε μόνο τρεις έως πέντε συνεδριάσεις κατά τη διάρκεια του έργου. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση αντιπροσωπεύει μια αληθινή συνεργασία που εμφανίζεται σε ένα σχετικά ισότιμο πεδίο συμμετοχής στο οποίο αμφότερα τα συμβαλλόμενα μέρη ωφελούνται. Οι μαθητές και ο καθηγητής τους από την έκθεσή τους στις διαδικασίες ενός πραγματικού εργαστηρίου και τις λεπτομέρειες ενός συγκεκριμένου ερευνητικού προγράμματος. Το ερευνητικό εργαστήριο ωφελείται από τις διαρκείς προκλήσεις κατά τις συζητήσεις με ένα ακροατήριο αρχαρίων, όπου καλούνται να απαντήσουν σε πλήθος ερωτήσεων με κυρίαρχο θέμα: «γιατί είναι αυτό σημαντικό;» Ως πρόσθετο όφελος, το ερευνητικό εργαστήριο λαμβάνει ένα αντίγραφο του φυσικού προτύπου της πρωτεΐνης που μελετά η ομάδα SMART. Αυτό το φυσικό πρότυπο γίνεται ένα πολύτιμο εργαλείο επικοινωνίας μέσα στο εργαστήριο και στην κοινωνία.

Αρέσει σε %d bloggers: