Hvordan man holder eleverne i naturvidenskab

I løbet af de sidste ni år, mere end 8, 800 bakterie-inficerende vira er blevet opdaget af studerende, der for første gang udforsker videnskabelig forskning-mest i løbet af deres første år på college.

Disse studerende-videnskabsmænd er en del af et globalt fællesskab af forskere, der arbejder gennem Howard Hughes Medical Institutes Science Education Alliance for at isolere og karakterisere bakterieinficerende vira kaldet bakteriofager. Mere end 16, 000 studerende har bidraget til denne massive udforskning af mikrobiel mangfoldighed gennem et årelangt kursus kaldet SEA-PHAGES. Ifølge en ny analyse, oplevelsen har haft en betydelig indvirkning på den måde, eleverne tænker på videnskab og sig selv.

Fundene, rapporteret online i ugen den 4. december, 2017, i Proceedings of the National Academy of Sciences , foreslå, at studerende, der deltager i autentisk forskning gennem programmer som SEA-PHAGES, er mere tilbøjelige til at blive i videnskab end studerende, der tager traditionelle indledende biologikurser. "Sammenlignet med studerende på de samme institutioner, der tager traditionelle laboratoriekurser, studerende i dette kursus scorer meget højere i kategorier, der svarer til vedholdenhed i naturvidenskab, "siger David Asai, HHMIs seniordirektør for naturvidenskabelige uddannelser.

Mere end 100 gymnasier og universiteter deltager nu i SEA-PHAGES, som blev lanceret på en lille gruppe af skoler i 2008. HHMI's Science Education-team og HHMI Professor Graham Hatfulls gruppe ved University of Pittsburgh administrerer programmet, uddannelse af fakultetet og understøttelse af netværket af deltagere. Denne struktur giver SEA-PHAGES mulighed for at bringe sin kursusbaserede forskningserfaring til studerende overalt, herunder til institutioner, der mangler egen forskningsinfrastruktur.

SEA-PHAGES-teamet betragter programmet som et inkluderende forskningsuddannelsesfællesskab, eller iREC – en ny model for naturvidenskabelig uddannelse, som de siger har potentialet til at være transformativ. "Det ser ud til, at denne model kan levere den slags oplevelser til studerende, uanset hvem de er, hvor de er, eller hvor de kommer fra, " siger Asai.

For at vurdere SEA-PHAGES 'virkninger, David Hanauer, professor ved Indiana University of Pennsylvania, udviklet et vurderingsinstrument, der fokuserer på fem aspekter af elevernes holdninger, der påvirker deres hensigt om at fortsætte i naturvidenskab. År med udvikling og validering ligger bag undersøgelsen Persistence in the Sciences (PITS), men Hanauer siger, at konceptet er enkelt. "Vi undersøgte de psykologiske træk, der knytter sig til identitetsaspekterne ved at være videnskabsmand, "siger han." Hvis du har en fornemmelse af, at 'dette er mit arbejde;' du har en fornemmelse af, at 'jeg kan gøre det her;' du har en fornemmelse af, at du kunne være videnskabsmand; du tror på værdien af ​​videnskab; og du taler med folk om, hvordan du er en videnskabsmand - så bliver du i videnskaberne. "

Ved at sammenligne svar fra 2, 850 studerende på 67 institutioner, Hanauer og hans kolleger analyserede dataene og fastslog, at SEA-PHAGES er mere succesrige end traditionelle laboratoriekurser til at udvikle næsten alle disse egenskaber. Elevernes tillid til deres evner som videnskabsmænd var ækvivalent mellem de to grupper, og Asai siger, at selv dette var betryggende, da ægte videnskab involverer fiaskoer og frustrationer, som eleverne er mindre tilbøjelige til at konfrontere i et standardforløb.

Vigtigt, gevinsterne var konsekvente blandt alle undergrupper, som holdet analyserede:første generations universitetsstuderende, Kvinder, minoriteter, der er underrepræsenteret i videnskaberne, og mænd fra underrepræsenterede minoritetsgrupper. Ligeledes, undersøgelsessvarene var ens uanset elevernes køn, etnicitet, eller deres forældres socioøkonomiske status. Studerende på community colleges, forskningsuniversiteter, og liberale kunsthøjskoler reagerede på samme måde, såvel. "Dataene viser den inkluderende karakter af oplevelsen rigtig fint, " siger Hatfull.

HHMI fortsætter med at udvide SEA-PHAGES, bringe nye institutioner ind i samfundet og engagere endnu flere studerende. SEA-PHAGES' administrative omkostninger pr. elev falder i takt med, at antallet af skoler, der deltager i programmet vokser, Hatfull siger. Det tilskynder til at skalere programmet op, hvilket ofte er svært med andre forskningsbaserede kurser. Med det rigtige projekt, investering i iREC-udvikling har potentialet til både at fremme en forskningsdagsorden på en meningsfuld måde og påvirke studerende markant, han siger.

"Vi har gjort det her i ti år, og vi er meget glade for at rådgive folk, der har ideer til at udvikle deres egne iREC'er, " tilføjer Asai. "Med denne model, vi kan begynde at tænke på at levere oplevelser som denne til alle elever."