Suatu pagi di bulan Mei, Atiyah Schroeter memulai kelas biologi periode pertamanya di Capital Charter School di Washington, DC dengan memperkenalkan pembicara tamu. Ting Wu, dia menjelaskan kepada 16 siswa kelas sembilan yang duduk di meja lab, adalah seorang ahli genetika dari Universitas Harvard.
Jelas dari heliks ganda buatan tangan yang menjuntai dari papan tulis bahwa kelas itu berada di tengah-tengah mempelajari genetika. Para siswa sangat berpengalaman dalam DNA dan memahami bahwa dua untaian memutar terdiri dari nukleotida yang disebut guanin, adenin, timin dan sitosin — atau, G, A, T dan C, singkatnya.
Tetapi Wu ingin berbicara tentang sesuatu yang tidak sering dimasukkan dalam kurikulum sains sekolah menengah. Dia berada di sekolah untuk membahas genetika pribadi — dan masalah etika dan hukum yang muncul ketika individu dapat melakukan pengurutan DNA mereka.
Sang ahli genetika bertubuh kecil, tetapi bahkan dengan gaya santai dan percakapan, ia memerintahkan perhatian remaja.
"Berapa banyak dari Anda yang telah menonton film My Sister's Keeper ?" Tanyanya.
Beberapa tangan terangkat.
"Apakah Anda ingin meringkas untuk kelas tentang apa film itu?" Wu bertanya kepada seorang gadis muda beberapa baris ke belakang.
“Ya, pada dasarnya, kakak perempuan itu menderita kanker dan adik perempuan itu adalah satu-satunya yang memiliki tipe organ atau darah yang cocok dengan kakak perempuan itu, jadi mereka ingin menggunakan organ atau darahnya. Tapi adik perempuannya tidak mau lagi, jadi dia punya pengacara. Mereka hanya menunjukkan semua kesulitan yang dialami gadis penderita kanker dengan keluarganya, ”kata siswa itu.
"Apakah Anda tahu bahwa itu didasarkan pada kisah kehidupan nyata?" Kata Wu.
Wu menunjuk ke sebuah foto Molly Nash, seorang gadis kecil dengan overall jean biru, mencium adik bayinya, Adam, diproyeksikan ke layar di depan ruang kelas. "Apakah Anda ingin saya menceritakan kisah ini kepada Anda?" Tanyanya.
Beberapa siswa mengangguk.
***
Pada 2007, Wu mendirikan Proyek Pendidikan Genetika Pribadi (pgEd). Tujuannya adalah untuk mempersempit kesenjangan yang dia lihat antara apa yang dapat dilakukan oleh para ilmuwan dan apa yang diketahui oleh publik bahwa mereka dapat melakukannya. Dia merasa bahwa ruang kelas sekolah menengah adalah saluran terbaik untuk berbagi informasi tentang kemajuan genetika dengan masyarakat, dan dia membentuk tim kecil ilmuwan dan pendidik untuk merancang rencana pelajaran.
PgEd menyediakan rencana pelajaran ini — yang terdiri dari kegiatan, bahan bacaan, dan presentasi PowerPoint tentang genetika pribadi dan bagaimana hal itu berkaitan dengan hal-hal seperti reproduksi, perawatan kesehatan, olahraga, penegakan hukum, dan diskriminasi — kepada guru, tanpa biaya. Seringkali, Wu dan anggota tim lainnya mengunjungi sekolah-sekolah di seluruh negeri untuk mengajar tamu pelajaran itu sendiri.
Ketika Wu tidak berbicara dengan remaja dalam perannya sebagai direktur pgEd, dia mengajar genetika di Harvard Medical School. Di "Wu Lab, " ia dan tim rekan postdoctoral, mahasiswa pascasarjana, asisten peneliti dan teknisi mempelajari posisi dan perilaku kromosom dan bagaimana ini dimainkan dalam warisan.
“Saya selalu terlibat dengan mendiskusikan ke mana arah bidang ini dan bagaimana kita, sebagai ahli genetika, dapat memastikan bahwa pengurutan akan bermanfaat dan dapat diakses secara sama bagi semua orang tanpa memandang status sosial ekonomi mereka, ” kata Wu.
Dengan peningkatan aksesibilitas ke teknologi pengurutan DNA, tentu saja, muncul kebutuhan untuk mempertimbangkan bagaimana masyarakat harus menggunakannya secara bertanggung jawab. Haruskah orang diizinkan menguji embrio untuk penyakit mematikan dan mematikan yang berkembang pada berbagai tahap kehidupan? Apakah boleh bagi orang tua untuk menguji embrio untuk varian genetik yang terkait dengan perilaku kekerasan? Wu menanyakan pertanyaan-pertanyaan ini dan yang lainnya pada survei yang dia bagikan di kelas yang dia kunjungi.
“Dalam masa hidup mereka, di antara teman-teman mereka, ada peluang yang masuk akal bahwa mereka akan mengenal seseorang atau mereka sendiri akan diberi dilema yang melibatkan membawa informasi genetik untuk diselesaikan. Pada saat-saat itulah Anda ingin mereka memiliki sesuatu dalam ingatan mereka untuk membantu mereka tahu bahwa sering kali tidak ada jawaban yang tepat — bahwa jika mereka mengambil keputusan yang baik untuk mereka, maka mereka memiliki hak untuk mematuhinya. "
Wu suka menggunakan cerita yang menjadi dasar bagi My Sister's Keeper ketika dia mengajar siswa sekolah menengah.
Molly Nash dilahirkan dengan anemia Fanconi, penyakit yang membuat tubuhnya tidak dapat memperbaiki kesalahan dalam DNA-nya. Akibatnya, ia berisiko besar terkena kanker. Orang tuanya mencari donor sumsum tulang di dunia, dengan harapan bahwa putri mereka mungkin mendapatkan transplantasi yang ia butuhkan untuk bertahan hidup, tetapi tidak dapat menemukan pasangan yang cocok. Mereka pada dasarnya mempersiapkan Molly untuk sakit dan mati, ketika sebuah teknik baru yang disebut diagnosis genetik preimplantasi tersedia.
Menggunakan fertilisasi in vitro, dokter di University of Minnesota menciptakan beberapa embrio dari telur dan sperma orangtua Molly. Mereka melihat DNA di setiap embrio dan, untungnya, menemukan satu yang cocok dengan sumsum tulang dan bukan pembawa penyakit. Wu menjelaskan kepada pendengarnya bahwa embrio ini ditanamkan pada ibu Molly, dan ketika bayi itu, Adam, lahir, darah tali pusat digunakan untuk menyelamatkan nyawa saudara perempuannya.
"Bagaimana menurutmu tentang cara menyelamatkan seseorang ini?" Tanyanya di ruang kelas di DC. "Sekarang, ingat, tidak ada jawaban benar atau salah."
***
Maret lalu, Smithsonian dan Pew Research Center bekerja sama untuk menguji pemahaman orang Amerika tentang sains dasar. Survei, yang dilakukan oleh lebih dari 1.000 orang dewasa, terdiri dari 13 pertanyaan. Apa fungsi utama sel darah merah, misalnya, dan, gas apa yang diyakini sebagian besar ilmuwan menyebabkan suhu di atmosfer naik? Nilai rata-rata pada kuis itu adalah D +.
Sebanyak 46 persen dari mereka yang disurvei mengatakan bahwa alasan utama kaum muda tidak mengejar gelar dalam sains dan matematika adalah karena mata pelajaran ini “terlalu sulit.” Konon, banyak pemimpin berpikir yang meyakini bahwa kesuksesan masa depan negara itu naik di sekolah menghasilkan tenaga kerja yang lebih besar dan lebih baik dari orang-orang di bidang sains, teknologi, teknik dan matematika (STEM) terkait. Menurut Biro Statistik Tenaga Kerja, ketenagakerjaan dalam sains dan teknik diperkirakan akan tumbuh sebesar 20, 6 persen antara 2008 dan 2018, dibandingkan dengan tingkat pertumbuhan ketenagakerjaan secara keseluruhan sebesar 10, 1 persen.
Jadi, apa yang menyebabkannya? Bagaimana sistem pendidikan di Amerika Serikat memenuhi tuntutan ini?
Salah satu strategi, sebagaimana dibuktikan oleh Proyek Pendidikan Genetika Pribadi, adalah membawa para ilmuwan ke dalam ruang kelas, dengan harapan mereka dapat meningkatkan kurikulum, menciptakan kemitraan kerja dengan para guru dan, yang paling penting, menyalakan hasrat untuk sains dalam diri siswa.
Selama 12 tahun, National Science Foundation melaksanakan strategi ini dalam skala besar, dengan para Sarjana Sains, Teknologi, Teknik dan Matematika (STEM) Fellows di program Pendidikan K-12, lebih dikenal sebagai program GK-12. Program ini membagikan hibah 5 tahun ke universitas, sehingga delapan hingga sepuluh mahasiswa pascasarjana dalam sains setiap tahun dapat bekerja dengan guru di ruang kelas K-12 setempat. Pengaturan, setidaknya secara anekdot, menguntungkan semua pihak yang terlibat. Orang-orang menjadi komunikator sains yang lebih baik. Pengetahuan guru tentang mata pelajaran mereka menguat, begitu pula tingkat kenyamanan mereka dengan eksperimen-eksperimen terkemuka, dan kegembiraan siswa terhadap sains meningkat. Lebih dari 10.000 siswa GK-12 bekerja di 5.000 sekolah di seluruh negeri melayani lebih dari setengah juta siswa, sebelum program berakhir pada 2011 karena pemotongan anggaran federal.
Beberapa perguruan tinggi yang berpartisipasi dalam program GK-12 telah menemukan cara untuk menjaga upaya tetap hidup, bahkan tanpa dana NSF. Ilmuwan Vanderbilt University dalam Program Kemitraan Kelas, misalnya, mitra mahasiswa pascasarjana dan rekan pasca doktoral di departemen STEM di lima universitas lokal dengan guru di Metropolitan Nashville Public Schools. Selama sepuluh hari selama musim panas, para ilmuwan, dengan berbagai keahlian — dalam ilmu pertanian, biokimia, dan teknik sipil, untuk menyebutkan beberapa — bertemu dengan guru K-12 untuk ikut merancang rencana pelajaran. Kemudian, selama tahun sekolah, para ilmuwan menghabiskan satu hari setiap minggu di kelas, mengatur kegiatan langsung. Untuk anak-anak sekolah dasar, percobaan mungkin membuat es krim menggunakan nitrogen cair; untuk siswa sekolah menengah, mungkin sedang mempelajari osmosis dalam irisan kentang, dan siswa sekolah menengah mungkin mendapatkan pelajaran tentang pewarisan dan pengetikan darah. Tahun ini, program ini mendistribusikan 20 ilmuwan ke sembilan sekolah umum di Nashville.
Menurut koordinator program, Jeannie Tuschl, nilai prestasi dalam sains tahun lalu di Hattie Cotton STEM Magnet Elementary, salah satu sekolah yang berpartisipasi, berlipat ganda. Pra-pengujian menunjukkan bahwa skor di sana akan berlipat ganda lagi tahun ini. Dia juga mengatakan bahwa sekolah sering melaporkan kehadiran yang lebih tinggi pada hari-hari dimana para ilmuwan berada.
“Memiliki seorang ilmuwan di kelas memicu minat pada sains yang benar-benar belum pernah ditemukan sebelumnya untuk beberapa anak ini. Sungguh menakjubkan betapa tiba-tiba mereka menemukan bahwa sains benar-benar menyenangkan, ”kata Tuschl.
Berbeda dengan kunjungan tipe Hari Karier satu kali, kunjungan mingguan rekan-rekan yang berkesinambungan memberi siswa kesempatan untuk membangun hubungan dengan para ilmuwan. "Banyak dari mereka belum pernah bertemu ilmuwan dalam bentuk apa pun, " kata Tuschl. “Tanpa melihat seorang ilmuwan, kamu tidak berpikir untuk menjadi seorang ilmuwan. Ini memberikan kesempatan bagi mereka untuk mengenali sains sebagai karier yang bisa mereka raih. ”
Organisasi nirlaba, museum, dan organisasi lain juga telah menemukan cara untuk menggabungkan ilmuwan penelitian di ruang kelas. ReSET, misalnya, adalah organisasi nirlaba berusia 25 tahun di Washington, DC yang merekrut sebagian besar pensiunan ahli botani, ahli biokimia, insinyur ruang angkasa, ahli statistik dan ilmuwan lainnya. Para sukarelawan melakukan enam jam kunjungan ke sekolah-sekolah umum kota selama satu semester dan sebagai akhir dari kunjungan lapangan memimpin ke tempat-tempat seperti Pusat Ruang Angkasa Goddard, Kebun Binatang Nasional atau pembangkit listrik lokal.
Dalam model lain, Pusat Penelitian Lingkungan Smithsonian (SERC) di Edgewater, Maryland, membawa para ilmuwan ke ruang kelas di seluruh dunia melalui konferensi video. Mark Haddon, direktur pendidikan di SERC, dan ilmuwan Smithsonian menambal pelajaran interaktif selama setengah jam atau satu jam dari lapangan.
“Para siswa harus tahu di mana SERC ada di peta. Saya biasanya menggunakan Google Earth untuk pergi dari sekolah mereka ke Chesapeake Bay, sehingga mereka dapat melihat keberadaan saya dalam kaitannya dengan mereka, ”kata Haddon. Dia mengambil topik, seperti biologi kepiting biru, ekologi hutan, spesies invasif dan pemanasan global, yang sejalan dengan penelitian yang sedang berlangsung oleh para ilmuwan Smithsonian. “Sebisa mungkin, saya di luar. Jika saya berbicara tentang Chesapeake Bay, saya ada di dermaga. Saya punya kepiting biru dalam ember di sebelah saya, dan saya tarik ke atas, ”tambahnya.
Salah satu kekuatan dari program pembelajaran jarak jauh SERC adalah bahwa hal itu memungkinkan siswa untuk melihat para ilmuwan beraksi. “Mereka tidak mengenakan jas lab. Mereka mengenakan para penyeberang pinggul. Mereka menjadi kotor dan basah, dan mereka melihat binatang yang berbeda. Atau, mereka ada di kanopi pohon, ”kata Haddon. “Menurut saya, manfaatnya adalah, 'Lihat, ini adalah ilmu pengetahuan. Ini sangat menarik, dan ada banyak anak muda yang melakukannya. '”
***
Untuk saat ini, keberhasilan program yang membawa para ilmuwan yang bekerja ke ruang kelas sekolah dasar, menengah dan menengah sebagian besar diukur berdasarkan cerita yang dibagikan oleh mereka yang terlibat, bukan data keras. Tetapi, seperti dicatat Jeannie Tuschl, "Kadang-kadang angka tidak menunjukkan apa yang sebenarnya terjadi antara seorang guru dan seorang ilmuwan dan seorang ilmuwan dan para siswa."
Setelah bel berbunyi, menandakan akhir kelas Ting Wu, saya mengumpulkan sekelompok siswa untuk mendapatkan tanggapan mereka. Saya bertanya kepada mereka apakah mereka pikir itu ide yang bagus bagi sekolah untuk mengundang para ilmuwan untuk mengajar, dan saya mendapat jawaban yang jelas, “Ya.”
"Jika seorang ilmuwan atau peneliti tertentu masuk ke kelas, itu benar-benar dapat mengubah perspektif Anda atau seluruh masa depan Anda, karena Anda mungkin tiba-tiba merasa seperti Anda ingin masuk ke sesuatu seperti genetika, " kata seorang wanita muda.
Seorang siswa yang agak serius mengakui bahwa dia tidak yakin jalur karier apa yang akan dia kejar, tetapi setelah mendengarkan Wu berbicara tentang pengobatan pribadi, dia membayangkan dirinya seorang ahli genetika.
Namun yang paling mengejutkan saya adalah seorang pemuda yang sudah menganggap dirinya seorang ilmuwan. "Saya dengan jujur menemukan beberapa cara baru yang menakjubkan di mana kami, sebagai ilmuwan, dapat membantu umat manusia, " katanya, dalam menanggapi kunjungan Wu. “Daripada membiarkan anak-anak mati, kami menemukan cara baru untuk membantu orang hidup. Semuanya hari ini menarik minat saya. ”
Siswa kelas sembilan benar-benar terinspirasi. " Kita dapat menemukan lebih banyak lagi, " katanya.
