Una mattina di maggio, Atiyah Schroeter iniziò la sua prima lezione di biologia alla Capital Charter Public School di Washington, DC, presentando un oratore ospite. La dottoressa Ting Wu, ha spiegato a sedicesimi alunni seduti ai tavoli di laboratorio, è esperta di genetica alla Harvard University.
Era chiaro dalle doppie eliche fatte a mano che penzolavano dalla lavagna che la classe stava studiando genetica. Gli studenti avevano una buona conoscenza del DNA e hanno capito che i suoi due filamenti contorti consistevano in nucleotidi chiamati guanina, adenina, timina e citosina o, in breve, G, A, T e C.
Ma Wu voleva parlare di qualcosa che non è spesso incluso nei curricula scientifici delle scuole superiori. Era a scuola per discutere di genetica personale e delle questioni etiche e legali che si verificano quando gli individui sono in grado di far sequenziare il loro DNA.
Il genetista è di bassa statura, ma anche con uno stile rilassato e colloquiale, attira l'attenzione degli adolescenti.
"Quanti di voi hanno visto il film My Sister's Keeper ?" Chiese.
Si alzarono alcune mani.
"Ti piacerebbe riassumere per la classe di cosa parlava quel film?" Wu chiese a una ragazza qualche riga indietro.
“Beh, fondamentalmente, la sorella maggiore aveva il cancro e la sorella minore era l'unica che aveva il tipo di organi o sangue da abbinare alla sorella maggiore, quindi volevano usare i suoi organi o il sangue. Ma la sorellina non voleva più, quindi ha avuto un avvocato. Mostrano solo tutte le lotte che la ragazza con il cancro ha affrontato con la sua famiglia ", ha detto lo studente.
"Sapevi che si basava su una storia di vita reale?" Disse Wu.
Wu indicò una fotografia di Molly Nash, una bambina in tuta blu, che baciava il suo fratellino Adam, proiettato su uno schermo davanti alla classe. "Vuoi che ti racconti questa storia?" Chiese.
Diversi studenti annuirono.
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Nel 2007, Wu ha fondato il Personal Genetics Education Project (pgEd). Il suo obiettivo era ridurre il divario che vedeva tra ciò che gli scienziati possono fare e ciò che il pubblico è consapevole di poter fare. Sentiva che le aule delle scuole superiori erano i migliori canali attraverso cui condividere le informazioni sui progressi della genetica con il pubblico, e così formò una piccola squadra di scienziati ed educatori per progettare piani di lezione.
PgEd offre questi piani di lezione - costituiti da attività, materiali di lettura e presentazioni di PowerPoint sulla genetica personale e su come si collega a cose come la riproduzione, l'assistenza sanitaria, lo sport, l'applicazione della legge e la discriminazione - agli insegnanti, gratuitamente. Di tanto in tanto, Wu e altri membri del team visitano le scuole di tutto il paese per insegnare loro stessi le lezioni.
Quando Wu non sta parlando con adolescenti nel suo ruolo di direttore di pgEd, insegna genetica alla Harvard Medical School. Al "Wu Lab", lei e il suo team di borsisti post-dottorato, studenti laureati, assistenti di ricerca e tecnici studiano il posizionamento e il comportamento dei cromosomi e come questo si manifesta in eredità.
"Sono sempre stato coinvolto nella discussione su dove sta andando questo campo e su come noi, come genetisti, possiamo assicurarci che il sequenziamento sia utile e ugualmente accessibile a tutti, indipendentemente dal loro stato socioeconomico", ha affermato Wu.
Con una maggiore accessibilità alla tecnologia di sequenziamento del DNA, ovviamente, nasce la necessità di considerare come la società dovrebbe utilizzarla in modo responsabile. Le persone dovrebbero essere autorizzate a testare gli embrioni per malattie dolorose e mortali che si sviluppano in diverse fasi della vita? Va bene per i genitori testare embrioni per varianti genetiche legate a comportamenti violenti? Wu fa queste domande e altre persone in un sondaggio che distribuisce nelle lezioni che visita.
“Durante la loro vita, tra i loro amici, c'è una ragionevole possibilità che conoscano qualcuno o che a loro stessi verrà dato un dilemma che comporta il trasferimento di informazioni genetiche per la risoluzione. È in quei momenti che vuoi che abbiano avuto qualcosa in loro memoria per aiutarli a sapere che spesso non c'è una risposta giusta - che se prendono una decisione che è buona per loro, allora hanno il diritto di attenersi “.
A Wu piace usare la storia che è stata la base di My Sister's Keeper quando insegna agli studenti delle scuole superiori.
Molly Nash è nata con l'anemia di Fanconi, una malattia che ha reso il suo corpo incapace di riparare errori nel suo DNA. Di conseguenza, era a rischio enorme di ammalarsi di cancro. I suoi genitori cercarono nel mondo un donatore di midollo osseo, nella speranza che la figlia potesse ottenere il trapianto di cui aveva bisogno per sopravvivere, ma non riuscirono a trovare un riscontro. Si stavano essenzialmente preparando a Molly di ammalarsi e morire, quando divenne disponibile una nuova tecnica chiamata diagnosi genetica preimpianto.
Usando la fecondazione in vitro, i medici dell'Università del Minnesota hanno creato diversi embrioni dalle uova e dallo sperma dei genitori di Molly. Hanno esaminato il DNA in ogni embrione e, fortunatamente, ne hanno trovato uno che era una partita praticabile del midollo osseo e non un portatore della malattia. Wu spiega al suo pubblico prigioniero che questo embrione è stato impiantato nella madre di Molly e quando è nato il bambino Adam, il sangue del cordone ombelicale è stato usato per salvare la vita di sua sorella.
"Cosa ne pensi di questo modo di salvare qualcuno?" Chiese all'aula di Washington DC "Ora, ricorda, non c'è una risposta giusta o sbagliata."
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Lo scorso marzo, Smithsonian e il Pew Research Center si sono uniti per testare la comprensione degli americani della scienza di base. Il sondaggio, condotto da oltre 1.000 adulti, consisteva in 13 domande. Qual è la funzione principale dei globuli rossi, per esempio, e quale gas credono la maggior parte degli scienziati fa aumentare le temperature nell'atmosfera? Il voto medio nel quiz era un D +.
Un allarmante 46 percento degli intervistati ha affermato che il motivo principale per cui i giovani non seguono la laurea in scienze e matematica è perché queste materie sono "troppo difficili". Detto questo, molti leader ritengono che il futuro successo del Paese cavalca su scuole producendo una forza lavoro più grande e migliore di persone nei settori scientifici, tecnologici, ingegneristici e matematici (STEM). Secondo il Bureau of Labor Statistics, l'occupazione nel settore scientifico e ingegneristico dovrebbe crescere del 20, 6 percento tra il 2008 e il 2018, rispetto a un tasso di crescita dell'occupazione complessiva del 10, 1 percento.
Quindi, cosa dà? Come può il sistema educativo negli Stati Uniti soddisfare queste richieste?
Una strategia, come evidenziato dal Personal Genetics Education Project, è stata quella di portare gli scienziati in classe, nella speranza che potessero rafforzare il curriculum, creare collaborazioni di lavoro con gli insegnanti e, soprattutto, accendere la passione per la scienza all'interno degli studenti.
Per 12 anni, la National Science Foundation ha implementato questa strategia su larga scala, con il suo Graduate Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) Fellows in K-12 Education Program, più comunemente noto come il programma GK-12. Il programma ha erogato borse di studio quinquennali alle università, in modo che da otto a dieci studenti laureati in scienze ogni anno potessero lavorare con insegnanti nelle classi K-12 locali. L'accordo, almeno aneddoticamente, ha giovato a tutte le parti interessate. I compagni divennero migliori comunicatori della scienza. La conoscenza degli insegnanti della loro materia si è rafforzata, così come il loro livello di conforto con i principali esperimenti e l'entusiasmo degli studenti per la scienza è migliorato. Più di 10.000 compagni GK-12 hanno lavorato in 5.000 scuole in tutto il paese al servizio di oltre mezzo milione di studenti, prima che il programma terminasse nel 2011 a causa di tagli al bilancio federale.
Alcune delle università che hanno partecipato al programma GK-12 hanno trovato il modo di mantenere vivo lo sforzo, anche senza finanziamenti del NSF. Lo scienziato della Vanderbilt University nel Classroom Partnership Program, ad esempio, partner studenti laureati e borsisti post-dottorato nei dipartimenti STEM in cinque università locali con insegnanti nelle scuole pubbliche metropolitane di Nashville. Per dieci giorni durante l'estate, gli scienziati, con diverse competenze - nelle scienze agrarie, biochimica e ingegneria civile, solo per citarne alcuni - incontrano gli insegnanti del K-12 per progettare insieme i piani delle lezioni. Quindi, durante l'anno scolastico, gli scienziati trascorrono un giorno ogni settimana in classe, orchestrando attività pratiche. Per i bambini delle scuole elementari, un esperimento potrebbe essere fare il gelato usando azoto liquido; per le scuole medie, forse sta studiando l'osmosi in una fetta di patata, e i liceali potrebbero prendere una lezione sull'eredità e la tipizzazione del sangue. Quest'anno, il programma ha distribuito 20 scienziati in nove diverse scuole pubbliche di Nashville.
Secondo il coordinatore del programma, Jeannie Tuschl, lo scorso anno ha conseguito risultati scolastici nella scienza presso lo STEM Magnet Elementary di Hattie Cotton, una delle scuole partecipanti. I pre-test indicano che i punteggi raddoppieranno anche quest'anno. Dice anche che le scuole segnalano spesso una frequenza maggiore nei giorni in cui gli scienziati sono presenti.
“Avere uno scienziato in classe suscita un interesse per la scienza che in realtà non è mai stato scoperto prima per alcuni di questi bambini. È incredibile come all'improvviso abbiano scoperto che la scienza è davvero divertente ”, afferma Tuschl.
Al contrario di una sola visita di tipo Career Day, le visite settimanali in corso dei borsisti offrono agli studenti l'opportunità di costruire relazioni con gli scienziati. "Molti di loro non hanno mai incontrato uno scienziato di alcun tipo", afferma Tuschl. “Senza vedere uno scienziato, non pensi di diventare uno scienziato. Offre loro l'opportunità di riconoscere la scienza come una carriera raggiungibile per loro. "
Anche le organizzazioni no profit, i musei e altre organizzazioni hanno trovato il modo di integrare i ricercatori nella classe. ReSET, ad esempio, è un non profit di 25 anni a Washington, DC che recluta per lo più botanici, biochimici, ingegneri aerospaziali, statistici e altri scienziati in pensione. I volontari effettuano sei visite di un'ora nelle scuole pubbliche della città nel corso di un semestre e, come una sorta di finale, conducono gite sul campo in luoghi come il Goddard Space Center, lo zoo nazionale o una centrale elettrica locale.
In un altro modello, il Smithsonian Environmental Research Center (SERC) di Edgewater, nel Maryland, porta gli scienziati nelle aule di tutto il mondo attraverso la videoconferenza. Mark Haddon, direttore dell'educazione alla SERC, e scienziati Smithsonian si affrettano a prendere lezioni interattive di mezz'ora o di un'ora dal campo.
“Gli studenti devono sapere dove si trova SERC sulla mappa. Di solito uso Google Earth per andare dalla loro scuola alla Baia di Chesapeake, in modo che possano vedere dove sono in relazione a loro ", dice Haddon. Affronta argomenti come la biologia del granchio blu, l'ecologia forestale, le specie invasive e il riscaldamento globale, che si integrano con le ricerche in corso condotte dagli scienziati Smithsonian. “Per quanto possibile, sono fuori. Se sto parlando della baia di Chesapeake, sono su un molo. Ho dei granchi blu in secchi accanto a me e li tiro su ”, aggiunge.
Uno dei punti di forza del programma di apprendimento a distanza della SERC è che consente agli studenti di vedere gli scienziati in azione. “Non indossano camici da laboratorio. Indossano trampolieri. Si sporcano e si bagnano e guardano animali diversi. Oppure, sono nella chioma dell'albero ", dice Haddon. “Il vantaggio, penso, è di dire: 'Guarda, questa è scienza. Questo è davvero interessante e ci sono molti giovani che lo fanno. ""
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Per ora, il successo dei programmi che portano gli scienziati che lavorano nelle aule delle scuole elementari, medie e superiori si misura in gran parte sulle storie condivise dalle persone coinvolte, piuttosto che su dati concreti. Ma, come osserva Jeannie Tuschl, "A volte i numeri semplicemente non mostrano ciò che accade veramente tra un insegnante, uno scienziato, uno scienziato e gli studenti".
Dopo che suonò il campanello, segnalando la fine della lezione di Ting Wu, ho riunito un gruppo di studenti per ottenere il loro feedback. Ho chiesto loro se pensavano che fosse una buona idea per le scuole invitare gli scienziati a insegnare lezioni e ho ottenuto un clamoroso "Sì".
"Se un certo scienziato o ricercatore entra in classe, può cambiare totalmente la tua prospettiva o il tuo intero futuro, perché all'improvviso potresti sentirti come se volessi entrare in qualcosa come la genetica", ha detto una giovane donna.
Uno studente piuttosto serio ha ammesso di non essere sicuro di quale percorso professionale avrebbe seguito, ma dopo aver ascoltato Wu parlare di medicina personalizzata, si stava immaginando un genetista.
Ciò che mi ha colpito di più, però, era un giovane che si considerava già uno scienziato. "Onestamente ho scoperto alcuni nuovi modi sorprendenti in cui noi, come scienziati, possiamo aiutare l'umanità", ha detto, in risposta alla visita di Wu. “Invece di lasciare morire i bambini, abbiamo scoperto un nuovo modo di aiutare le persone a vivere. Oggi tutto mi ha interessato. "
La nona elementare è stata davvero ispirata. " Possiamo scoprire ancora di più", ha detto.
