آزمایشگاه می تواند مکانی عالی برای یادگیری تجربی باشد. اما استفاده از پروتکل‌ها و کیت‌های خاص می‌تواند این فرصت را از دانش‌آموز سلب کند و آن‌ها را به یادگیرندگانی بی‌تفاوت تبدیل کند. در این مقاله، یک مربی از دکتر ویشوانات کاراد دانشگاه برای صلح جهانی MITپونا یک رویکرد علمی مقرون به صرفه برای ارائه یادگیری تجربی به دانش آموزان خود و تحریک خلاقیت آنها به اشتراک می گذارد.

“مهم نیست چقدر منابع دارید. اگر ندانید چگونه از آنها استفاده کنید، هرگز کافی نخواهد بود” – ناشناس

ما به عنوان مربی در مورد ارائه یادگیری تجربی به دانش آموزان علوم خود صحبت می کنیم. اما برای ارائه این تجربه، به جای اینکه به آنها اجازه دهیم احتمالات را آزمایش کنند، اغلب آنها را فراهم می کنیم را“پروتکل های عملیاتی استاندارد» یا را‘کیت هایی که هرگز به آنها اجازه شکست نمی دهند. آیا آنها واقعاً مفاهیم علمی را یاد می گیرند که ما می خواهیم آنها را از این طریق یاد بگیرند؟ آیا آنها به ایده های نوآورانه در آزمایشگاه فکر می کنند؟ به‌عنوان یک مدرس دوره لیسانس برای یک دهه، دانش‌آموزان را دیده‌ام که هنگام ورود به آزمایشگاه با شور و شوق می‌درخشند و از فقدان خلاقیت در تمرین‌های عملی ناامید می‌شوند.

از سوی دیگر، درگیر کردن دانش آموزان با فعالیت هایی مانند الگوسازی، کار میدانی و غیره. می تواند نه تنها یادگیری تجربی مفاهیم درگیر را تحریک کند، بلکه مهارت های علوم پایه مانند خلاقیت، مشاهده، جمع آوری داده ها، تجزیه و تحلیل، تفکر انتقادی و حل مسئله را نیز به آنها بیاموزد.

من در گروه علوم زیستی و فناوری تدریس می کنم، دکتر ویشوانات کاراد دانشگاه برای صلح جهانی MIT، پونا. امسال، برای اشاره به یادگیری تجربی، از دانشجویان سال دوم کارشناسی ارشد بیوتکنولوژی مجتمع BSc خواستم تا با استفاده از اشیاء ارزان و در دسترس، مدل‌های بیوراکتوری را ایجاد کنند.

در کلاس های تئوری ما قبلاً در مورد طرح های مختلف بیوراکتورها و کاربردهای آنها بحث کرده بودیم. فعالیت ساخت مدل اکنون آنها را به چالش می‌کشد تا از اطلاعات پیش‌زمینه‌ای که در کلاس یاد گرفته‌اند استفاده کنند و با استفاده از مواد در دسترس، یک مدل یا نمایش بسازند. من دانش‌آموزان را به گروه‌های 5 تایی (ما 11 گروه داشتیم) دسته‌بندی کردم و به آنها 1 ماه فرصت دادم تا الگوهای مختلف را ارائه کنند. من همچنین از آنها خواستم که توضیحاتی را برای توضیح نکات زیر ارسال کنند:

1. تولید – محصول
2. ساخت بیوراکتور
3. واکنش بیوشیمیایی
4. مشاهدات/یادگیری

در طول پروژه، من به آنها کمک کردم تا مشکلات مربوط به مدل های خود را شناسایی کنند و در صورت نیاز تغییراتی را پیشنهاد کردم. در پایان پروژه، دانش‌آموزان به مدل‌های کاری شگفت‌انگیز دست یافتند که می‌توانست عملکرد بیوراکتور هوا، راکتور بالون و فوتوبیوراکتور را به ساده‌ترین روش توضیح دهد. دانش آموزان از ظروف آشپزخانه سنتی برنج، کومبوچا و مید تهیه کرده بودند. من دانش‌آموزان را بر اساس تازگی، اصالت و اجرای مدل‌هایشان، همراه با درک آن‌ها از مفهوم، درجه‌بندی کردم.

این فعالیت در 4 مرحله یادگیری تجربی را برای دانش آموزان فراهم کرد:

1. تجربه: دانش آموزان تجربیات خود را با تخمیر، زیست پالایی و غیره یادآوری کردند.
2. بازتاب: دانش آموزان در نظر گرفتند که چگونه می توانند این پدیده را در قالب یک مدل بیوراکتور ساده نشان دهند
3. تفکر: دانش آموزان در مورد جنبه های طراحی مدل بیوراکتور فهمیدند
4. بازی نقش: دانش آموزان مدل کار را ساختند

این فعالیت همچنین حل خلاقانه مسئله را تحریک می کند، که در هسته علم ناب بر ارائه حداکثر ارزش با حداقل منابع تمرکز دارد. طراحی بیوراکتور شامل استفاده از هندسه و ابعاد خاص راکتور برای اطمینان از رشد بهینه میکروارگانیسم ها است. دانش آموزان برای یافتن ظرف مناسب برای کار به عنوان بیوراکتور تلاش کردند. مجبور بودند از سنگدانه ها استفاده کنند.

دانش آموزان Meetrayu Raut، Teertha Nambiar، Srushti Valvekar و Parnika Thakur سعی کردند از گلدان های سفالی برای درست کردن برنج استفاده کنند. نامبیار دستور پخت سنتی خمیر ترش را از والدینش گرفت. در اولین تلاش آنها برای استفاده از ظروف سفالی، بیشتر آب توسط ظرف جذب شد و آزمایش شکست خورد. با آزمون و خطای فراوان، آنها توانستند یک فرهنگ فعال در حال توسعه ایجاد کنند و شراب برنج تولید کنند.

کریشنا بنگر، کنا سوجیترا، کارولین متیو و سامیکشا سوناوان بر روی ساخت یک بیوراکتور هوا که به گردش هوای فشرده نیاز دارد، کار کردند. چالش این گروه کنترل فشار هوا بود. اگر فشار زیاد باشد باعث ایجاد کف و از بین رفتن مواد می شود. و اگر کم باشد، عملکرد زیست توده تحت تأثیر قرار می گیرد. پس از تلاش های مکرر، آنها توانستند جریان هوا را کنترل کنند.

لبخند مطمئن روی صورت دانش‌آموزان در حالی که الگو را به همسالان و معلمان خود نشان می‌دادند، نتیجه درک مفهوم اساسی فرآیند بود. هنگامی که ما یک برنامه درسی طراحی می کنیم، نتایج و اهداف دوره را ثبت می کنیم. و من فکر می کنم این آزمایش من به یک نتیجه منجر شد – درک یک مفهوم بدون استفاده از تجهیزات فانتزی. پدیده های علمی همیشه در اطراف ما اتفاق می افتد. کاری که ما باید انجام دهیم این است که یاد بگیریم آنها را با حوصله تماشا کنیم. در این دنیای درام دهه 1920، دانش آموزان فکر می کنند علم نتایج سریع تولید می کند و مقالاتی را منتشر می کند. باید به آنها یاد دهیم که از شکست درس بگیرند، ریسک کنند و در دریای احتمالات بی شمار شیرجه بزنند.