Νέα βιολογία για νέα προγράμματα σπουδών
(Παρατηρήσεις από την 6η ημερίδα του ΕΜΒΟ με θέμα την εκπαίδευση στις επιστήμες 17-19 Μαίου 2007 | Heidelberg | Germany
Του Andrew Moore Programme Manager EMBO Science & Society
Υπόβαθρο
Το έγγραφο αυτό συνεγράφη με αφορμή μια ημερίδα που διοργανώθηκε από τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Μοριακής Βιολογίας (ΕΜΒΟ), χάρη στην οποία διασταυρώθηκαν οι απόψεις των Ευρωπαίων επαγγελματιών που δραστηριοποιούνται στο επίπεδο της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (εκπαιδευτικοί), στη σύνταξη των προγραμμάτων σπουδών και την έρευνα.
Αναφέρεται στην παρουσίαση μερικών από τις περιοχές κλειδιά της σύγχρονης μοριακής βιολογίας στα προγράμματα σπουδών και τη διδασκαλία (βιολογία συστημάτων, βιοπληροφορική, μοριακή εξέλιξη και μοριακή γενετική). Αποπειράται επίσης να απαντήσει στο ερώτημα του βαθμού με τον οποίο η γνώση, η κατανόηση και οι δεξιότητες, οφείλουν να διδάσκονται σε περιοχές που θεωρείται ότι βρίσκονται στον ορίζοντα της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης και όχι στο επίκεντρό της.
Οι σύγχρονες μοριακές βιοεπιστήμες
Η ιατρική έχει μεταβληθεί ριζικά από τη δεκαετία του 1980, εξαιτίας των προόδων στις μοριακές τεχνικές. Η μοριακή βιολογία και η βιοπληροφορική έχουν προκαλέσει την αναθεώρηση πολλών από τις προκαταλήψεις που είχαμε για τη συγγένεια των ειδών και τώρα τοποθετούμε τον άνθρωπο πιο κοντά στον χιμπαντζή (από τον γορίλα), καθώς η διαφορά στο γονιδίωμα βρίσκεται στο 1,6%. Η βιολογία συστημάτων αποτελεί έναν από τους ταχύτατα αναπτυσσόμενους τομείς της επιστήμης, με βάσει τον αριθμό των σχετικών επιστημονικών δημοσιεύσεων, στο σύνολο της επιστημονικής βιβλιογραφίας.
Τα επιστημονικά ζητήματα που εξετάστηκαν στην ημερίδα διασυνδέονταν σε μεγάλο βαθμό. Η κοινή αρχή που τα διείπε, ήταν η ερμηνεία των βιολογικών φαινομένων μέσω μιας σφαιρικής αντιμετώπισης, που δεν εξασφαλίζεται στο πλαίσιο ενός μεμονωμένου τομέα της βιολογίας αλλά από τον συνδυασμό της μοριακής βιολογίας, των φυσικών επιστημών και των μαθηματικών με την κλασική βιολογία. Αυτή η προσέγγιση οδηγεί σε εφαρμογές που υπερβαίνουν τις δυνατότητες της αναγωγιστικής βιολογίας. Ένας από τους στόχους της σύγχρονης βιολογίας είναι η παραγωγή μιας ολιστικής κατανόησης των βιολογικών συστημάτων μέσω μιας διεπιστημονικής προσέγγισης.
Τα επιστημονικά ζητήματα που εξετάστηκαν στην ημερίδα διασυνδέονταν σε μεγάλο βαθμό. Η κοινή αρχή που τα διείπε, ήταν η ερμηνεία των βιολογικών φαινομένων μέσω μιας σφαιρικής αντιμετώπισης, που δεν εξασφαλίζεται στο πλαίσιο ενός μεμονωμένου τομέα της βιολογίας αλλά από τον συνδυασμό της μοριακής βιολογίας, των φυσικών επιστημών και των μαθηματικών με την κλασική βιολογία. Αυτή η προσέγγιση οδηγεί σε εφαρμογές που υπερβαίνουν τις δυνατότητες της αναγωγιστικής βιολογίας. Ένας από τους στόχους της σύγχρονης βιολογίας είναι η παραγωγή μιας ολιστικής κατανόησης των βιολογικών συστημάτων μέσω μιας διεπιστημονικής προσέγγισης.
Σημαντικές εκτιμήσεις για τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση
Τελικά οι μαθητές θα έχουν καλές επιδόσεις στη βιολογία αν απλώς ενδιαφέρονται και διασκεδάζουν το αντικείμενό της, ανεξαρτήτως του τρόπου που χρησιμοποιήθηκε για να τους κινητοποιήσει. Όπως ο Γάλλος πιλότος και συγγραφέας Antoine de Saint-Exupery έγραψε: «Αν θέλετε να κατασκευάσετε ένα πλοίο μη στρατολογείται ανθρώπους να μαζέψουν ξύλα και μη τους αναθέτετε καθήκοντα και εργασίες, αλλά μάλλον μάθετέ τους επί μακρόν για την απεραντοσύνη της θάλασσας».
Η εκμάθηση της πιστοποιημένης γνώσης πρέπει να συνοδεύεται από την ανάπτυξη δεξιοτήτων και την καλλιέργεια της περιέργειας, ειδικά για τους μαθητές που σκοπεύουν να ακολουθήσουν ευρύτερες σπουδές. Η σύγχρονη μοριακή βιολογία παρέχει πολλά εντυπωσιακά παραδείγματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υλικό που διευρύνει τους ορίζοντες των μαθητών στα σχολεία, μαζί με, ή και χωρίς το παραδοσιακό υλικό.
Ο μόνος τρόπος που μπορεί να εξασφαλίσει ότι όλοι οι μαθητές –και όχι μόνο αυτοί που έχουν την τύχη να διδάσκονται από κινητοποιημένους καθηγητές- θα έχουν την ευκαιρία να γνωρίζουν τα νέα και σημαντικά πεδία της σύγχρονης βιολογίας, είναι να περιληφθούν στα προγράμματα σπουδών και τις εξετάσεις. Ωστόσο μια αναλυτική συμπερίληψη των αντικειμένων αυτών, απλώς θα διαιώνιζε το πρόβλημα της διόγκωσης των προγραμμάτων σπουδών. Μικρά προγράμματα σπουδών με ευρείς κατηγορίες είναι περισσότερα επιδεκτικά σε εμπλουτισμό με νέες περιοχές γνώσης και θέματα. Ο προσδιορισμός ενός ελεύθερου τμήματος του προγράμματος σπουδών που έχει αντληθεί από τις σύγχρονες επιστημονικές ανακαλύψεις, είναι μια πρόσθετη συμπληρωματική στρατηγική.
Ένα περισσότερο γενικό πρόβλημα είναι ότι η βιολογική εκπαίδευση στα περισσότερα σχολεία έχει ακόμη να κάνει τη μετάβαση από την κυρίως περιγραφική προσέγγιση στην πραγματικότητα της σύγχρονης έρευνας. Για παράδειγμα τα περισσότερα σχολεία στην Ευρώπη η διδασκαλία της εξέλιξης γίνεται μόνο με βάση τις ομοιότητες στην ανατομία, την εμβρυολογία και τη φυσιολογία. Η συζήτηση για τη μοριακή εξέλιξη-την κατασκευή πιθανών εξελικτικών σχέσεων που προκύπτουν από τη σύγκριση πρωτεϊνών και αλληλουχιών γονιδίων μεταξύ οργανισμών-μπορεί να ηχεί ως μια επαναστατική προσέγγιση. Ωστόσο, ήδη από τη δεκαετία του 1960 ένα βιβλίο σχετικό με το αντικείμενο, είχε εκδοθεί με τον τίτλο: «Η εξέλιξη των Γονιδίων και των Πρωτεϊνών». Το 1977 ο Carl Woese και ο George E. Fox ανέτρεψαν τις απόψεις μας για τη σχέση προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών οργανισμών συγκρίνοντας αλληλουχίες ριβοσωμικού RNA μεταξύ των δύο κλάδων οργανισμών που τότε θεωρούντο βακτήρια. Το αποτέλεσμα ήταν η γένεση ενός νέου κλάδου εμβίων όντων, των Αρχαίων (προκαρυωτικοί μεν οργανισμοί, αλλά αρκετά συγγενικοί με τους ευκαρυωτικούς) εκτός των Βακτηρίων και των Ευκαρυωτικών οργανισμών. Περισσότερο από 40 χρόνια μετά την απαρχή της η μοριακή εξέλιξη μόλις που αναφέρεται σε μια μειονότητα προγραμμάτων σπουδών στην Ευρώπη, παρά το γεγονός ότι είναι περισσότερο επιστημονικός και εύρωστος τρόπος για την ανακάλυψη και την παρουσίαση εξελικτικών σχέσεων, απ’ ότι οι συγκρίσεις στη μορφολογία ή τη φυσιολογία.
Η εκμάθηση της πιστοποιημένης γνώσης πρέπει να συνοδεύεται από την ανάπτυξη δεξιοτήτων και την καλλιέργεια της περιέργειας, ειδικά για τους μαθητές που σκοπεύουν να ακολουθήσουν ευρύτερες σπουδές. Η σύγχρονη μοριακή βιολογία παρέχει πολλά εντυπωσιακά παραδείγματα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υλικό που διευρύνει τους ορίζοντες των μαθητών στα σχολεία, μαζί με, ή και χωρίς το παραδοσιακό υλικό.
Ο μόνος τρόπος που μπορεί να εξασφαλίσει ότι όλοι οι μαθητές –και όχι μόνο αυτοί που έχουν την τύχη να διδάσκονται από κινητοποιημένους καθηγητές- θα έχουν την ευκαιρία να γνωρίζουν τα νέα και σημαντικά πεδία της σύγχρονης βιολογίας, είναι να περιληφθούν στα προγράμματα σπουδών και τις εξετάσεις. Ωστόσο μια αναλυτική συμπερίληψη των αντικειμένων αυτών, απλώς θα διαιώνιζε το πρόβλημα της διόγκωσης των προγραμμάτων σπουδών. Μικρά προγράμματα σπουδών με ευρείς κατηγορίες είναι περισσότερα επιδεκτικά σε εμπλουτισμό με νέες περιοχές γνώσης και θέματα. Ο προσδιορισμός ενός ελεύθερου τμήματος του προγράμματος σπουδών που έχει αντληθεί από τις σύγχρονες επιστημονικές ανακαλύψεις, είναι μια πρόσθετη συμπληρωματική στρατηγική.
Ένα περισσότερο γενικό πρόβλημα είναι ότι η βιολογική εκπαίδευση στα περισσότερα σχολεία έχει ακόμη να κάνει τη μετάβαση από την κυρίως περιγραφική προσέγγιση στην πραγματικότητα της σύγχρονης έρευνας. Για παράδειγμα τα περισσότερα σχολεία στην Ευρώπη η διδασκαλία της εξέλιξης γίνεται μόνο με βάση τις ομοιότητες στην ανατομία, την εμβρυολογία και τη φυσιολογία. Η συζήτηση για τη μοριακή εξέλιξη-την κατασκευή πιθανών εξελικτικών σχέσεων που προκύπτουν από τη σύγκριση πρωτεϊνών και αλληλουχιών γονιδίων μεταξύ οργανισμών-μπορεί να ηχεί ως μια επαναστατική προσέγγιση. Ωστόσο, ήδη από τη δεκαετία του 1960 ένα βιβλίο σχετικό με το αντικείμενο, είχε εκδοθεί με τον τίτλο: «Η εξέλιξη των Γονιδίων και των Πρωτεϊνών». Το 1977 ο Carl Woese και ο George E. Fox ανέτρεψαν τις απόψεις μας για τη σχέση προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών οργανισμών συγκρίνοντας αλληλουχίες ριβοσωμικού RNA μεταξύ των δύο κλάδων οργανισμών που τότε θεωρούντο βακτήρια. Το αποτέλεσμα ήταν η γένεση ενός νέου κλάδου εμβίων όντων, των Αρχαίων (προκαρυωτικοί μεν οργανισμοί, αλλά αρκετά συγγενικοί με τους ευκαρυωτικούς) εκτός των Βακτηρίων και των Ευκαρυωτικών οργανισμών. Περισσότερο από 40 χρόνια μετά την απαρχή της η μοριακή εξέλιξη μόλις που αναφέρεται σε μια μειονότητα προγραμμάτων σπουδών στην Ευρώπη, παρά το γεγονός ότι είναι περισσότερο επιστημονικός και εύρωστος τρόπος για την ανακάλυψη και την παρουσίαση εξελικτικών σχέσεων, απ’ ότι οι συγκρίσεις στη μορφολογία ή τη φυσιολογία.Ποιος χρειάζεται να γνωρίζει τι;
Η βιολογία συστημάτων είναι ξεκάθαρα ένας κλάδος που διευρύνει τους ορίζοντες στον συναρπαστικό νέο κόσμο της βιολογικής κατανόησης. Προς το παρόν είναι σε ένα υψηλό βαθμό θεωρητική και περιλαμβάνει την κατασκευή πολύπλοκων μοντέλων στους υπολογιστές, πράγμα που ίσως την κάνει να θεωρείται, πέραν των στόχων της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν μπορούν τα σχολεία να τη διδάσκουν ως κάποιο βαθμό). Μήπως θα έπρεπε από την άλλη μεριά, ίσως, τα περισσότερο παγιωμένα αντικείμενα όπως η βιοπληροφορική, η μοριακή εξέλιξη και η μοριακή ιατρική να θεωρούνται «έξτρα» αντικείμενα, που πρέπει να τα διδάσκονται μόνο οι μαθητές που σκοπεύουν να σπουδάσουν βιολογία στο Πανεπιστήμιο; Κάποιος θα μπορούσε να ισχυριστεί το αντίστροφο, δεδομένου ότι οι τεχνολογικές εφαρμογές που σχετίζονται με τη ζωή πολλών πολιτών που δεν είναι επιστήμονες, προέρχονται με αυξανόμενο ρυθμό από τις νέες περιοχές των μοριακών βιοεπιστημών.
Αν το ευρύ κοινό πρέπει να αξιολογεί τη χρήση αυτών των εφαρμογών- ή να ψηφίζει για τους όρους χρήσης τους, πρέπει να κατανοεί ως κάποιο βαθμό, την επιστήμη που κρύβεται πίσω τους. Αλλά και η χρηματοδότηση της ίδιας της βασικής έρευνας πρέπει να κρίνεται και να υποστηρίζεται από την κοινή γνώμη. Η γνώση του τι είναι γενοτυπική και γενετική ανάλυση είναι το κλειδί για την αποτελεσματικότητα της γενετικής συμβουλευτικής αλλά και για την συναίνεση των ασθενών και όσων αποτελούν αντικείμενα ερευνητικών δραστηριοτήτων. Οι άνθρωποι, δίχως αυτή τη γνώση είναι δύσκολο να πάρουν αποφάσεις που σχετίζονται με την γονιδιωματικά βασιζόμενη ιατρική περίθαλψη. Υπ΄αυτήν την έννοια είναι σημαντικότερη η απάντηση του ερωτήματος, σε τι βάθος πρέπει να προχωρήσει η διδασκαλία, παρά το αν πρέπει να διδάσκονται οι αρχές της βιοπληροφορικής.
Εκεί όμως που πρέπει να υπάρξει μια κρίσιμη διαφοροποίηση μεταξύ των μαθητών, είναι στην ενσωμάτωση των συμπληρωματικών επιστημών και των μαθηματικών στη βιολογική εκπαίδευση: Για τους μαθητές που επιθυμούν να σπουδάσουν βιολογία οι δεξιότητες στα μαθηματικά και τις φυσικές επιστήμες δεν ήταν ποτέ περισσότερο σημαντικές. Αυτό οφείλεται στον αυξανόμενο διεπιστημονικό χαρακτήρα της σύγχρονης βιολογίας. Σε μια συμπληρωματική στρατηγική, βιολογικά παραδείγματα φαινομένων, θα μπορούσαν να περιλαμβάνονται στα μαθήματα των μαθηματικών, της χημείας και της φυσικής.
Για να γίνει η σύγχρονη βιολογία και οι τεχνικές της προσβάσιμες από όλους τους μαθητές (είτε σχεδιάζουν να την σπουδάσουν στην τριτοβάθμια εκπαίδευση, είτε όχι) πρέπει να χρησιμοποιούνται ασκήσεις και παραδείγματα σχετικά με την καθημερινή ζωή. Ξεκινώντας από εφαρμογές της επιστήμης, παρά από θεωρίες και γεγονότα, αντιμετωπίζουμε επίσης το πρόβλημα που έχουν η θεωρία και τα δεδομένα, να γίνονται δηλαδή παρωχημένα.
Με το τέλος του σχολείου οι περισσότεροι άνθρωποι δεν θα έχουν ποτέ άλλη θεσμική ευκαιρία να μάθουν για τις προόδους της επιστήμης που σχετίζονται με τη ζωή τους. Όμως οι εκπαιδευτικοί δεν είναι ερευνητές βιολόγοι, και το γεγονός αυτό επηρεάζει το επίπεδο με το οποίο μπορούν να επικοινωνήσουν και να διδάξουν αξιόπιστα μερικά αντικείμενα. Εδώ χρειάζεται η αξιοποίηση ερευνητών επιστημόνων που έχουν δεξιότητες επικοινωνίας.
Αν το ευρύ κοινό πρέπει να αξιολογεί τη χρήση αυτών των εφαρμογών- ή να ψηφίζει για τους όρους χρήσης τους, πρέπει να κατανοεί ως κάποιο βαθμό, την επιστήμη που κρύβεται πίσω τους. Αλλά και η χρηματοδότηση της ίδιας της βασικής έρευνας πρέπει να κρίνεται και να υποστηρίζεται από την κοινή γνώμη. Η γνώση του τι είναι γενοτυπική και γενετική ανάλυση είναι το κλειδί για την αποτελεσματικότητα της γενετικής συμβουλευτικής αλλά και για την συναίνεση των ασθενών και όσων αποτελούν αντικείμενα ερευνητικών δραστηριοτήτων. Οι άνθρωποι, δίχως αυτή τη γνώση είναι δύσκολο να πάρουν αποφάσεις που σχετίζονται με την γονιδιωματικά βασιζόμενη ιατρική περίθαλψη. Υπ΄αυτήν την έννοια είναι σημαντικότερη η απάντηση του ερωτήματος, σε τι βάθος πρέπει να προχωρήσει η διδασκαλία, παρά το αν πρέπει να διδάσκονται οι αρχές της βιοπληροφορικής.
Εκεί όμως που πρέπει να υπάρξει μια κρίσιμη διαφοροποίηση μεταξύ των μαθητών, είναι στην ενσωμάτωση των συμπληρωματικών επιστημών και των μαθηματικών στη βιολογική εκπαίδευση: Για τους μαθητές που επιθυμούν να σπουδάσουν βιολογία οι δεξιότητες στα μαθηματικά και τις φυσικές επιστήμες δεν ήταν ποτέ περισσότερο σημαντικές. Αυτό οφείλεται στον αυξανόμενο διεπιστημονικό χαρακτήρα της σύγχρονης βιολογίας. Σε μια συμπληρωματική στρατηγική, βιολογικά παραδείγματα φαινομένων, θα μπορούσαν να περιλαμβάνονται στα μαθήματα των μαθηματικών, της χημείας και της φυσικής.Για να γίνει η σύγχρονη βιολογία και οι τεχνικές της προσβάσιμες από όλους τους μαθητές (είτε σχεδιάζουν να την σπουδάσουν στην τριτοβάθμια εκπαίδευση, είτε όχι) πρέπει να χρησιμοποιούνται ασκήσεις και παραδείγματα σχετικά με την καθημερινή ζωή. Ξεκινώντας από εφαρμογές της επιστήμης, παρά από θεωρίες και γεγονότα, αντιμετωπίζουμε επίσης το πρόβλημα που έχουν η θεωρία και τα δεδομένα, να γίνονται δηλαδή παρωχημένα.
Με το τέλος του σχολείου οι περισσότεροι άνθρωποι δεν θα έχουν ποτέ άλλη θεσμική ευκαιρία να μάθουν για τις προόδους της επιστήμης που σχετίζονται με τη ζωή τους. Όμως οι εκπαιδευτικοί δεν είναι ερευνητές βιολόγοι, και το γεγονός αυτό επηρεάζει το επίπεδο με το οποίο μπορούν να επικοινωνήσουν και να διδάξουν αξιόπιστα μερικά αντικείμενα. Εδώ χρειάζεται η αξιοποίηση ερευνητών επιστημόνων που έχουν δεξιότητες επικοινωνίας.
Εκπροσώπηση των αντικειμένων στα προγράμματα σπουδών της ανώτερης δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης και τη διδασκαλία.
Κατάσταση, προτάσεις, συνέπειες
• Η συστημική βιολογία δεν αναφέρεται ρητά σε κανένα από τα προγράμματα σπουδών των 22 χώρες στις οποίες διεξήχθη η έρευνα (Αυστρία, Βέλγιο, Γαλλία, Γερμανία, Δανία, Ηνωμένο Βασίλειο και Σκωτία, Ελβετία, Ελλάδα, Ιρλανδία, Ισπανία, Ιταλία, Κροατία, Ολλανδία, Ουγγαρία, Ουκρανία, Πολωνία, Πορτογαλία, Ρουμανία), Σλοβενία, Σουηδία, Τσεχία, Φινλανδία).
• Οι αρχές της βιοπληροφορικής αναφέρονται σε ελάχιστα προγράμματα σπουδών στην Ευρώπη. (σε μερικά κρατίδια της Γερμανίας και μερικώς στο Η.Β. –δηλ. σε μερικές επιτροπές εξετάσεων).
• Αναφορές στις προσεγγίσεις της μοριακής ιατρικής γίνονται στο 1 στα 7 Ευρωπαϊκά προγράμματα σπουδών (Φινλανδία, σε μερικά κρατίδια της Γερμανίας, Ελλάδα, και μερικώς-ανάλογα με το τμήμα A-level- στο Ηνωμένο Βασίλειο).
• Η μοριακή εξέλιξη αναφέρεται στο 30% των ευρωπαϊκών προγραμμάτων σπουδών (Φινλανδία, Γαλλία, Βέλγιο, σε μερικά κρατίδια της Γερμανίας, ή προαιρετικά, Σλοβενία, Σουηδία προαιρετικά, Ηνωμένο Βασίλειο σε μερικές εξεταστικές επιτροπές, Σκωτία. Η εκπροσώπηση είναι συχνά δύσκολο να αποτιμηθεί, καθώς συχνά οι χημικές θεωρίες για τη ζωή, οι μεταλλάξεις των βάσεων του DNA και RNA, αναφέρονται από τους εκπαιδευτικούς ως «μοριακή εξέλιξη». Στις χώρες που τα προγράμματα σπουδών καθορίζονται τοπικά, είναι συχνές οι διαφορές σε εθνικό επίπεδο.
• Η μοριακή εξέλιξη και ειδικά η μοριακή ιατρική μπορούν εύκολα να καλυφθούν στη διδασκαλία με αναφορές σε θέματα δημόσιου ενδιαφέροντος (λ.χ. μοντέλα ζώων για την αντιμετώπιση ασθενειών του ανθρώπου).
• Η βιοπληροφορική θα μπορούσε να θεωρηθεί ως «έξτρα» ύλη, αλλά μπορεί εύκολα να εισαχθεί σε συνδυασμό με τη μοριακή ιατρική και τη μοριακή εξέλιξη, καθώς στηρίζονται σε μεγάλο βαθμό σε αυτήν.
• Ένας πιθανός τρόπος για την εισαγωγή νέων αντικειμένων στη διδασκαλία είναι να κρατιέται ένα μέρος του προγράμματος σπουδών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, ως ένα δυναμικά μεταβαλλόμενο τμήμα, για την ενσωμάτωση κατάλληλα προσαρμοσμένων θεμάτων της σύγχρονης επιστημονικής βιβλιογραφίας. Σε ένα εκπαιδευτικό πείραμα που διεξάγεται από το Weizmann Institute, στο Ισραήλ, αξιολογείται η σχετική προσέγγιση.
• Η εισαγωγή νέου υλικού στη διδασκαλία δεν μειώνει τον χρόνο που πρέπει να διατίθεται στη διδασκαλία των παλαιότερων αντικειμένων. Τα νέα αντικείμενα μπορούν συχνά να χρησιμοποιηθούν ως αφορμές για τη διδασκαλία των παλαιοτέρων, με αποτέλεσμα την εξοικονόμηση χρόνου (λ.χ. η διδασκαλία του φαινομένου της αντίστασης των παθογόνων στα φάρμακα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διδασκαλία της φυσικής επιλογής).
• Οι εξετάσεις καθορίζουν το υλικό που οι εκπαιδευτικοί πρέπει να διδάξουν. Αν οι νέες δεξιότητες ή η γνώση διδάσκονται, τότε πρέπει και να μπορούν να αξιολογηθούν, όπως στις τρέχουσες εξετάσεις στο ΙΒ, Abitur, A-level, ή κατά τη διάρκεια της συνεχούς αξιολόγησης.
• Η ανάγκη να αξιολογείται η ικανότητα των μαθητών στα νέα αντικείμενα οδηγεί στην ανάγκη να συμπεριλαμβάνονται στα προγράμματα σπουδών και τα σχολικά εγχειρίδια.
Μια μερική λύση στο πρόβλημα της «γήρανσης» των σχολικών εγχειριδίων είναι να παρέχονται περισσότερες πληροφορίες μέσω του διαδικτύου, έτσι ώστε να ενημερώνονται ταχέως.
• Ένα νέο αντικείμενο δεν θα εισαχθεί στο πρόγραμμα σπουδών με σκοπό την απαρέγκλιτη διδασκαλία του στην τάξη. Αντί γι’ αυτό μπορεί να έχει μια περισσότερο άυλη επίδραση στη διεύρυνση των οριζόντων των μαθητών. Αυτό ωστόσο πρέπει να αφεθεί ολοκληρωτικά στην κρίση των εκπαιδευτικών.
• Για να είναι περισσότερο αποδεκτή η εισαγωγή νέων αντικειμένων από τους μαθητές, πρέπει να υποστηρίζεται από την ενδελεχέστερη γνώση και αξιοπιστία των εκπαιδευτικών που θα τα διδάσκουν. Οι εκπαιδευτικοί επίσης χρειάζεται να κατανοούν το σύνολο της βιολογίας με ένα ολοκληρωμένο τρόπο.
• Οι τακτικές επίσημες ενδοϋπηρεσιακές επιμορφώσεις των εκπαιδευτικών σε όλους τους τύπους της νέας γνώσης ή των δεξιοτήτων που διδάσκονται οι μαθητές αποτελούν αναγκαιότητα, ανεξάρτητα από το αν οι μαθητές αξιολογούνται ή όχι σε αυτές.
• Οι αρχές της βιοπληροφορικής αναφέρονται σε ελάχιστα προγράμματα σπουδών στην Ευρώπη. (σε μερικά κρατίδια της Γερμανίας και μερικώς στο Η.Β. –δηλ. σε μερικές επιτροπές εξετάσεων).
• Αναφορές στις προσεγγίσεις της μοριακής ιατρικής γίνονται στο 1 στα 7 Ευρωπαϊκά προγράμματα σπουδών (Φινλανδία, σε μερικά κρατίδια της Γερμανίας, Ελλάδα, και μερικώς-ανάλογα με το τμήμα A-level- στο Ηνωμένο Βασίλειο).
• Η μοριακή εξέλιξη αναφέρεται στο 30% των ευρωπαϊκών προγραμμάτων σπουδών (Φινλανδία, Γαλλία, Βέλγιο, σε μερικά κρατίδια της Γερμανίας, ή προαιρετικά, Σλοβενία, Σουηδία προαιρετικά, Ηνωμένο Βασίλειο σε μερικές εξεταστικές επιτροπές, Σκωτία. Η εκπροσώπηση είναι συχνά δύσκολο να αποτιμηθεί, καθώς συχνά οι χημικές θεωρίες για τη ζωή, οι μεταλλάξεις των βάσεων του DNA και RNA, αναφέρονται από τους εκπαιδευτικούς ως «μοριακή εξέλιξη». Στις χώρες που τα προγράμματα σπουδών καθορίζονται τοπικά, είναι συχνές οι διαφορές σε εθνικό επίπεδο.
• Η μοριακή εξέλιξη και ειδικά η μοριακή ιατρική μπορούν εύκολα να καλυφθούν στη διδασκαλία με αναφορές σε θέματα δημόσιου ενδιαφέροντος (λ.χ. μοντέλα ζώων για την αντιμετώπιση ασθενειών του ανθρώπου).
• Η βιοπληροφορική θα μπορούσε να θεωρηθεί ως «έξτρα» ύλη, αλλά μπορεί εύκολα να εισαχθεί σε συνδυασμό με τη μοριακή ιατρική και τη μοριακή εξέλιξη, καθώς στηρίζονται σε μεγάλο βαθμό σε αυτήν.
• Ένας πιθανός τρόπος για την εισαγωγή νέων αντικειμένων στη διδασκαλία είναι να κρατιέται ένα μέρος του προγράμματος σπουδών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, ως ένα δυναμικά μεταβαλλόμενο τμήμα, για την ενσωμάτωση κατάλληλα προσαρμοσμένων θεμάτων της σύγχρονης επιστημονικής βιβλιογραφίας. Σε ένα εκπαιδευτικό πείραμα που διεξάγεται από το Weizmann Institute, στο Ισραήλ, αξιολογείται η σχετική προσέγγιση.
• Η εισαγωγή νέου υλικού στη διδασκαλία δεν μειώνει τον χρόνο που πρέπει να διατίθεται στη διδασκαλία των παλαιότερων αντικειμένων. Τα νέα αντικείμενα μπορούν συχνά να χρησιμοποιηθούν ως αφορμές για τη διδασκαλία των παλαιοτέρων, με αποτέλεσμα την εξοικονόμηση χρόνου (λ.χ. η διδασκαλία του φαινομένου της αντίστασης των παθογόνων στα φάρμακα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διδασκαλία της φυσικής επιλογής).
• Οι εξετάσεις καθορίζουν το υλικό που οι εκπαιδευτικοί πρέπει να διδάξουν. Αν οι νέες δεξιότητες ή η γνώση διδάσκονται, τότε πρέπει και να μπορούν να αξιολογηθούν, όπως στις τρέχουσες εξετάσεις στο ΙΒ, Abitur, A-level, ή κατά τη διάρκεια της συνεχούς αξιολόγησης.
• Η ανάγκη να αξιολογείται η ικανότητα των μαθητών στα νέα αντικείμενα οδηγεί στην ανάγκη να συμπεριλαμβάνονται στα προγράμματα σπουδών και τα σχολικά εγχειρίδια.
Μια μερική λύση στο πρόβλημα της «γήρανσης» των σχολικών εγχειριδίων είναι να παρέχονται περισσότερες πληροφορίες μέσω του διαδικτύου, έτσι ώστε να ενημερώνονται ταχέως.
• Ένα νέο αντικείμενο δεν θα εισαχθεί στο πρόγραμμα σπουδών με σκοπό την απαρέγκλιτη διδασκαλία του στην τάξη. Αντί γι’ αυτό μπορεί να έχει μια περισσότερο άυλη επίδραση στη διεύρυνση των οριζόντων των μαθητών. Αυτό ωστόσο πρέπει να αφεθεί ολοκληρωτικά στην κρίση των εκπαιδευτικών.
• Για να είναι περισσότερο αποδεκτή η εισαγωγή νέων αντικειμένων από τους μαθητές, πρέπει να υποστηρίζεται από την ενδελεχέστερη γνώση και αξιοπιστία των εκπαιδευτικών που θα τα διδάσκουν. Οι εκπαιδευτικοί επίσης χρειάζεται να κατανοούν το σύνολο της βιολογίας με ένα ολοκληρωμένο τρόπο.
• Οι τακτικές επίσημες ενδοϋπηρεσιακές επιμορφώσεις των εκπαιδευτικών σε όλους τους τύπους της νέας γνώσης ή των δεξιοτήτων που διδάσκονται οι μαθητές αποτελούν αναγκαιότητα, ανεξάρτητα από το αν οι μαθητές αξιολογούνται ή όχι σε αυτές.
Μερικές ιδέες για την εισαγωγή νέων εννοιών κατά την διάρκεια της διδασκαλίας
Μοριακή εξέλιξη
Η ιδέα ενός κοινού προγόνου (που προκύπτει από τη σύγκριση γονιδίων ή αλληλουχιών γονιδίων) είναι από επιστημονική άποψη μια πιο στέρεα βάση για την παρουσίαση της φυλογενετικής εξέλιξης, απ’ότι η βελτιστοποίηση ή η προσαρμογή στις νέες συνθήκες. Τα μοντέλα οργανισμών που χρησιμοποιούνται στη βιοϊατρική έρευνα είναι ένα χρήσιμο σημείο αναφοράς από την άποψη αυτή: Επειδή ακριβώς μοιραζόμαστε με τα ζώα αυτά κοινή μοριακή κληρονομιά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν (σε πολλές περιπτώσεις) επιτυχώς ως μοντέλα για την αντιμετώπιση ασθενειών του ανθρώπου. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να εκτελέσουν «πειράματα» μοριακής εξέλιξης με τα ελεύθερα διαθέσιμα εργαλεία βιοπληροφορικής και τις βάσεις δεδομένων, όπως αναφέρεται στη συνέχεια. Η μοριακή φυλογένεση μπορεί –επιφανειακά- να προσομοιαστεί με τον εντοπισμό της προέλευσης της γλώσσας που προκύπτει από τη μελέτη των μεταλλάξεων των ριζών αρχαίων λέξεων, ώστε να γεννηθούν οι παρεμφερείς λέξεις στις σύγχρονες ευρωπαϊκές γλώσσες. Για παράδειγμα η ρίζα «decem» (λατινικά σημαίνει 10) μοιράζεται ένα κοινό πρόγονο με την αρχαία σαξωνική «tehan» και την αρχαία γερμανική «zehan» από τις οποίες προήλθε το αγγλικό «ten» και το γερμανικό «zehn». Βεβαίως είναι σημαντικό να επισημανθεί ότι οι μηχανισμοί της εξέλιξης σε κάθε περίπτωση είναι διαφορετικοί. Η εξέλιξη της γλώσσας γίνεται με την κληρονομικότητα των επίκτητων χαρακτηριστικών (είναι συνεπώς λαμαρκιανή), ενώ η βιολογική εξέλιξη γίνεται μέσω της επιλογής συγκεκριμένων τυχαίων μεταλλάξεων που αποδεικνύονται προνομιακές για το φορέα τους (συνεπώς δαρβινική)
Βιοπληροφορική
Η βιοπληροφορική μπορεί να εισαχθεί σε αναφορά με τα γενετικά νοσήματα και τον έλεγχο των πληθυσμών για «παθογόνα γονίδια» ή ως εργαλείο που χρησιμοποιούν οι ερευνητές στη μοριακή εξέλιξη. Η βιοπληροφορική (με την έννοια της ανάλυσης ολόκληρων γονιδιωμάτων), προσφάτως επέτρεψε την τοποθέτηση του χιμπαντζή (και όχι του γορίλλα) ως πλησιέστερου εξελικτικώς συγγενή μας. Αρκετές πλέον χώρες στην Ευρώπη, έχουν εθνικές βάσεις δεδομένων για τις αλληλουχίες των γενετικών νοσημάτων, κάτι που καθιστά δυνατή τη συζήτηση ενδιαφερόντων κοινωνικών και ηθικών ζητημάτων, στις σχολικές τάξεις. Χρησιμοποιώντας ανοικτές βάσεις δεδομένων και ελεύθερες υπηρεσίες που υπάρχουν στο διαδίκτυο (όπως λ.χ. η ENSEMBLE: www.ensembl.org/ και η BLAST: www.ncbi.nlm.nih.gov/blast/), η πραγματοποίηση απλών συγκρίσεων, όπως μεταξύ των αλληλουχιών των γονιδίων για την αιμοσφαιρίνη του προβάτου, του χοίρου, των βοοειδών, των σκύλων και του ανθρώπου, είναι δυνατή. Έτσι οι εξελικτικές σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ των ζώων αυτών, μπορούν να ελεγχθούν, αντιπαραβαλλόμενες με τις γνωστές μοριακές φυλογενετικές σχέσεις που τα αφορούν. Μια συλλογή πειραμάτων βιοπληροφορικής που είναι κατάλληλες για χρήση από τους εκπαιδευτικούς είναι διαθέσιμες στη διεύθυνση:www.embo.org/scisoc/tw03biocomputing.pdf.Μοριακή ιατρική
Από τον καρκίνο ως την ελονοσία, δεν υπάρχει σχεδόν κανένα νόσημα που δεν αποτελεί αντικείμενο της μοριακής βιολογίας. Η μοριακή ιατρική αποτελεί το «βασίλειο» της βασικής έρευνας που περιλαμβάνει τόσο μικρές επιχειρήσεις , όσο και τις γιγαντιαίες φαρμακευτικές εταιρείες. Το φάρμακο κατά της λευχαιμίας Gleevec ® είναι ένα καλό παράδειγμα αυτής της προόδου. Το φάρμακο αυτό «στοχοποιεί» τα καρκινικά κύτταρα ειδικώς και ως εκ τούτου έχει ηπιότερες παράπλευρες επιπτώσεις στους ασθενείς, απ’ ότι η μη ειδική, παραδοσιακή χημειοθεραπεία, στην οποία «στοχοποιούνται» όλα τα διαιρούμενα κύτταρα του σώματος. Είναι πιθανό ότι το 90% όλων των φαρμάκων, είναι αποτελεσματικό μόνο για το 30-50% των ανθρώπων, κάτι που αποτελεί ένα τεράστιο πρόβλημα δημόσιας υγείας που αξίζει να συζητηθεί στο σχολείο, και επίσης κάτι που σχετίζεται με τη δυνατότητα της μοριακής ιατρικής να παραγάγει περισσότερο ειδικές θεραπείες.
Η γονιδιακή θεραπεία-ένας κλάδος της μοριακής ιατρικής που έχει αποδειχθεί επιτυχής στην αντιμετώπιση του σοβαρού συνδρόμου ανοσοβιολογικής ανεπάρκειας (SCID), εγείρει επίσης ενδιαφέροντα ηθικά ερωτήματα, ειδικά αυτά που σχετίζονται με τον προγεννητικό έλεγχο και την πιθανή χρήση της θεραπείας με βλαστικά κύτταρα.
Η γονιδιακή θεραπεία-ένας κλάδος της μοριακής ιατρικής που έχει αποδειχθεί επιτυχής στην αντιμετώπιση του σοβαρού συνδρόμου ανοσοβιολογικής ανεπάρκειας (SCID), εγείρει επίσης ενδιαφέροντα ηθικά ερωτήματα, ειδικά αυτά που σχετίζονται με τον προγεννητικό έλεγχο και την πιθανή χρήση της θεραπείας με βλαστικά κύτταρα.
Πρακτική εργασία στη μοριακή βιολογία
Υπάρχουν απλά πειράματα που παρουσιάζουν τις σημαντικές αρχές της σύγχρονης μοριακής βιολογίας με τρόπο που είναι πρόσφορος για σχολική χρήση. Εν τούτοις σε πολλές περιπτώσεις η συνεργασία με επιστήμονες του γειτονικού πανεπιστημίου , ή ο δανεισμός εξοπλισμού και η παροχή αντιδραστηρίων, είναι απαραίτητη. Μερικά πειράματα είναι εφικτά μόνο αν ο εκπαιδευτικός επικουρείται από έναν τεχνικό εργαστηρίου για την προετοιμασία τους. Η βιοπληροφορική μπορεί να διδαχθεί μόνο με εργαστηριακές δραστηριότητες με on line ηλεκτρονικούς υπολογιστές και κάτω από την εποπτεία εκπαιδευτικών που έχουν εντρυφήσει στη χρήση του διαδικτύου, τη χρήση προγραμμάτων ανάλυσης αλληλουχιών και βάσεων δεδομένων.
Πού είναι το καλό διδακτικά υλικό;
Υπάρχουν πολλά καλά διδακτικά εργαλεία που είναι ελεύθερα διαθέσιμα από το διαδίκτυο. Το πρόβλημα είναι να τα βρει κανείς και επίσης, να τα βρει στη γλώσσα του. Οι πηγές που είναι γραμμένες στην αγγλική γλώσσα (κυρίως από τις ΗΠΑ) τείνουν να κυριαρχήσουν: Ένα ιδιαιτέρως καλό παράδειγμα είναι ο δικτυακός τόπος του Howard Hughes Medical Institute BioInteractive (www.hhmi.org/biointeractive/).
Υπάρχουν ωστόσο πολλές εξαιρετικές ευρωπαϊκές πηγές επίσης. Η βάση δεδομένων για εκπαιδευτική χρήση του ΕΜΒΟ (www.embo.org/scisoc/teachers_db.php) περιέχει ένα ευρύ φάσμα πηγών, μέσα και έξω από την Ευρώπη. Η ανάγκη για μεγαλύτερη ευαισθητοποίηση, διεθνείς ανταλλαγές και μετάφραση αυτών των υλικών έχει επισημανθεί από το χρηματοδοτούμενο από την Ε.Ε. πρόγραμμα Volvox (www.eurovolvox.org). Οι πρώτες πηγές αναμένονται το 2008. Οι κινηματογραφικές ταινίες, οι ταινίες μικρού μήκους, οι τρισδιάστατες και οι δυσδιάστατες προσομοιώσεις, εκτιμούνται ιδιαιτέρως από τους εκπαιδευτικούς, χάρη στη δυνατότητά τους να παρουσιάζουν τις αρχές της βιολογίας ή τις εργαστηριακές τεχνικές. Εκτός του δικτυακού τόπου BioInteractive, υπάρχουν πολλά ευρωπαϊκά παραδείγματα, όπως τα: BioClips (www.bioclips.com), και “A stem cell story” (www.eurostemcell.org/Outreach/outreach_film.htm).
Υπάρχουν ωστόσο πολλές εξαιρετικές ευρωπαϊκές πηγές επίσης. Η βάση δεδομένων για εκπαιδευτική χρήση του ΕΜΒΟ (www.embo.org/scisoc/teachers_db.php) περιέχει ένα ευρύ φάσμα πηγών, μέσα και έξω από την Ευρώπη. Η ανάγκη για μεγαλύτερη ευαισθητοποίηση, διεθνείς ανταλλαγές και μετάφραση αυτών των υλικών έχει επισημανθεί από το χρηματοδοτούμενο από την Ε.Ε. πρόγραμμα Volvox (www.eurovolvox.org). Οι πρώτες πηγές αναμένονται το 2008. Οι κινηματογραφικές ταινίες, οι ταινίες μικρού μήκους, οι τρισδιάστατες και οι δυσδιάστατες προσομοιώσεις, εκτιμούνται ιδιαιτέρως από τους εκπαιδευτικούς, χάρη στη δυνατότητά τους να παρουσιάζουν τις αρχές της βιολογίας ή τις εργαστηριακές τεχνικές. Εκτός του δικτυακού τόπου BioInteractive, υπάρχουν πολλά ευρωπαϊκά παραδείγματα, όπως τα: BioClips (www.bioclips.com), και “A stem cell story” (www.eurostemcell.org/Outreach/outreach_film.htm).
Εκπαιδευτικοί και αμεσότητα
Τα προγράμματα σπουδών και τα σχολικά εγχειρίδια αλλάζουν, στην πραγματικότητα όμως ποτέ δεν ανανεώνονται. Οι εκπαιδευτικοί είναι οι ζωντανοί διαμεσολαβητές της επιστήμης και πολλά από τα δομικά προβλήματα της βιολογικής εκπαίδευσης , μπορούν πιθανώς να ξεπεραστούν, αυξάνοντας την επάρκεια και την αξιοπιστία των εκπαιδευτικών, στη διδασκαλία των νέων και των αναδυόμενων τομέων του αντικειμένου. Τα προγράμματα σπουδών και οι εξετάσεις πρέπει να καταστήσουν ικανούς τους εκπαιδευτικούς , να ερμηνεύουν δημιουργικά τις βασικές έννοιες. Η διοργάνωση περιοδικών ημερίδων για τους εκπαιδευτικούς (λ.χ δύο φορές το χρόνο), τους δίνει την ευκαιρία να συγκεντρώνονται και να συζητούν τους νέους τομείς του αντικειμένου τους, αλλά και τους τρόπους διδασκαλίας του.
Η συμμετοχή στις ημερίδες αυτές, ενός ή δύο κατάλληλων ερευνητών είναι ιδιαιτέρως χρήσιμη. Περιοδικά επίσης όπως τα Nature και Science, είναι χρήσιμο να επισκοπούνται συχνά, με σκοπό την εύρεση ενδιαφέροντος υλικού που μπορεί να αξιοποιηθεί στη διδασκαλία.
Η δυνατότητα επίσης για μια ετήσια επιμόρφωση των εκπαιδευτικών –σε έναν διαφορετικό κάθε φορά τομέα της βιολογίας- είναι κρίσιμης σημασίας. Σε πολλές περιπτώσεις το προσωπικό των πανεπιστημίων βοηθά τους εκπαιδευτικούς, εθελοντικά και χωρίς αποζημίωση. Ωστόσο η ζήτηση υπερβαίνει κατά πολύ τη γενναιοδωρία του, ώστε να χρειάζεται η χρηματοδότηση, από τη μεριά των κυβερνήσεων, μόνιμων αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στη δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια εκπαίδευση.
Τα προγράμματα σπουδών και τα βιβλία δεν μπορούν να προστατευθούν από τον κίνδυνο να καταστούν παρωχημένα, οι εκπαιδευτικοί όμως μπορούν.
Η συμμετοχή στις ημερίδες αυτές, ενός ή δύο κατάλληλων ερευνητών είναι ιδιαιτέρως χρήσιμη. Περιοδικά επίσης όπως τα Nature και Science, είναι χρήσιμο να επισκοπούνται συχνά, με σκοπό την εύρεση ενδιαφέροντος υλικού που μπορεί να αξιοποιηθεί στη διδασκαλία.
Η δυνατότητα επίσης για μια ετήσια επιμόρφωση των εκπαιδευτικών –σε έναν διαφορετικό κάθε φορά τομέα της βιολογίας- είναι κρίσιμης σημασίας. Σε πολλές περιπτώσεις το προσωπικό των πανεπιστημίων βοηθά τους εκπαιδευτικούς, εθελοντικά και χωρίς αποζημίωση. Ωστόσο η ζήτηση υπερβαίνει κατά πολύ τη γενναιοδωρία του, ώστε να χρειάζεται η χρηματοδότηση, από τη μεριά των κυβερνήσεων, μόνιμων αλληλεπιδράσεων ανάμεσα στη δευτεροβάθμια και τριτοβάθμια εκπαίδευση.
Τα προγράμματα σπουδών και τα βιβλία δεν μπορούν να προστατευθούν από τον κίνδυνο να καταστούν παρωχημένα, οι εκπαιδευτικοί όμως μπορούν.
Μοιραστείτε το άρθρο:
Tags: Προγράμματα σπουδών
