Un matin de mai, Atiyah Schroeter a commencé son premier cours de biologie de la période à la Capital City Public Charter School à Washington, DC, en présentant un orateur invité. Dr. Ting Wu, a-t-elle expliqué à des élèves de neuvième année assis à la table de laboratoire, est une experte en génétique de l'Université Harvard.
Les doubles hélices fabriquées à la main qui pendaient au tableau blanc montraient clairement que la classe était en train d'étudier la génétique. Les étudiants connaissaient bien l’ADN et comprenaient que ses deux brins torsadés étaient constitués de nucléotides appelés guanine, adénine, thymine et cytosine - ou, G, A, T et C, en abrégé.
Mais Wu voulait parler de quelque chose qui n'est pas souvent inclus dans les programmes de sciences des lycées. Elle était à l'école pour discuter de génétique personnelle - et des problèmes éthiques et juridiques qui se posent lorsque des individus peuvent avoir leur ADN séquencé.
La généticienne est de petite taille, mais même avec un style décontracté et conversationnel, elle commande l'attention des adolescents.
«Combien d'entre vous ont vu le film My Sister's Keeper ?» A-t-elle demandé.
Quelques mains se sont levées.
"Voudriez-vous résumer pour la classe le contenu de ce film?" Wu demanda à une jeune fille quelques rangées.
«Eh bien, fondamentalement, la sœur aînée avait un cancer et la sœur cadette était la seule à posséder le type d'organes ou de sang correspondant à la sœur aînée. Ils voulaient donc utiliser ses organes ou son sang. Mais la petite sœur ne voulait plus, alors elle a eu un avocat. Ils montrent simplement toutes les difficultés de la fille atteinte de cancer avec sa famille », a déclaré l'étudiante.
"Saviez-vous que cela était basé sur une histoire réelle?", A déclaré Wu.
Wu a pointé du doigt une photo de Molly Nash, une petite fille en salopette en jean bleu, embrassant son petit frère, Adam, projetée sur un écran devant la classe. "Voulez-vous que je vous raconte cette histoire?" Demanda-t-elle.
Plusieurs étudiants ont acquiescé.
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En 2007, Wu a fondé le Personal Genetics Education Project (pgEd). Son objectif était de réduire l'écart qu'elle voyait entre ce que les scientifiques peuvent faire et ce que le public sait qu'ils peuvent faire. Elle a estimé que les salles de classe du lycée constituaient les meilleurs moyens de partager des informations sur les progrès de la génétique avec le public. Elle a donc formé une petite équipe de scientifiques et d'éducateurs chargés de concevoir des plans de cours.
PgEd fournit ces plans de cours - composés d’activités, de matériel de lecture et de présentations PowerPoint sur la génétique personnelle et ses liens avec la reproduction, les soins de santé, le sport, l’application de la loi et la discrimination - aux enseignants, gratuitement. De temps en temps, Wu et d'autres membres de l'équipe visitent des écoles à travers le pays pour enseigner eux-mêmes les leçons.
Lorsque Wu ne parle pas à des adolescents dans son rôle de directrice de pgEd, elle enseigne la génétique à la Harvard Medical School. Au «Wu Lab», elle et son équipe de stagiaires postdoctoraux, d'étudiants de troisième cycle, d'assistants de recherche et de techniciens étudient le positionnement et le comportement des chromosomes et leur incidence sur l'héritage.
«J'ai toujours été impliqué dans la discussion sur ce qui se passe dans ce domaine et sur la meilleure façon pour nous, généticiens, de nous assurer que le séquençage sera bénéfique et accessible à tous, quel que soit leur statut socio-économique», a déclaré Wu.
L’accessibilité accrue à la technologie de séquençage de l’ADN entraîne naturellement la nécessité de réfléchir à la manière dont la société devrait l’utiliser de manière responsable. Devrait-on permettre aux personnes de tester sur des embryons des maladies douloureuses et mortelles qui se développent à différents stades de la vie? Les parents peuvent-ils tester sur des embryons des variants génétiques liés à un comportement violent? Wu pose ces questions et pose d'autres questions à une enquête qu'elle distribue dans les cours qu'elle visite.
«De leur vivant, parmi leurs amis, il y a une chance raisonnable qu'ils connaissent quelqu'un ou qu'ils se voient confrontés à un dilemme impliquant la collecte d'informations génétiques à résoudre. C’est à ces moments où vous voulez qu’ils aient quelque chose en mémoire qui les aide à savoir qu’il n’ya souvent pas de bonne réponse: que s’ils prennent une décision qui leur convient, ils ont le droit de s’en tenir à cette décision. . "
Wu aime utiliser l'histoire qui a servi de base à My Sister's Keeper lorsqu'elle enseigne à des lycéens.
Molly Nash est née avec une anémie de Fanconi, une maladie qui empêchait son corps de réparer les erreurs de son ADN. En conséquence, elle courait un risque énorme de contracter le cancer. Ses parents ont parcouru le monde à la recherche d'un donneur de moelle osseuse, dans l'espoir que leur fille obtienne la greffe dont elle a besoin pour survivre, mais ne trouve pas de partenaire. Ils se préparaient essentiellement à ce que Molly tombe malade et meure, lorsqu'une nouvelle technique appelée diagnostic génétique préimplantatoire est devenue disponible.
À l'aide d'une fécondation in vitro, des médecins de l'Université du Minnesota ont créé plusieurs embryons à partir des ovules et du sperme des parents de Molly. Ils ont examiné l'ADN de chaque embryon et, heureusement, ils en ont trouvé un qui correspondait bien à la moelle osseuse et non au porteur de la maladie. Wu explique à son auditoire captif que cet embryon a été implanté dans la mère de Molly et que, lorsque le bébé, Adam, est né, le sang de cordon ombilical a été utilisé pour sauver la vie de sa sœur.
"Que pensez-vous de cette façon de sauver quelqu'un?", Demanda-t-elle à la classe de DC. "Maintenant, souvenez-vous, il n'y a pas de bonne ou de mauvaise réponse."
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En mars dernier, Smithsonian et le Pew Research Center se sont associés pour mettre à l’épreuve la compréhension de la science fondamentale par les Américains. L'enquête, menée par plus de 1000 adultes, comportait 13 questions. Quelle est la fonction principale des globules rouges, par exemple, et quel gaz, selon la plupart des scientifiques, provoque la hausse des températures dans l'atmosphère? La note moyenne au quiz était un D +.
Un pourcentage alarmant de 46% des sondés ont déclaré que la principale raison pour laquelle les jeunes ne poursuivent pas leurs études en sciences et en mathématiques est que ces sujets sont «trop difficiles». Cela dit, de nombreux leaders d'opinion croient que la réussite future du pays monte dans des écoles produisant une main-d'œuvre plus importante et plus nombreuse dans les domaines des sciences, de la technologie, de l'ingénierie et des mathématiques (STEM). Selon le Bureau of Labor Statistics, l'emploi dans les sciences et l'ingénierie devrait augmenter de 20, 6% entre 2008 et 2018, par rapport à un taux de croissance global de l'emploi de 10, 1%.
Alors, qu'est-ce qui donne? Comment le système éducatif américain peut-il répondre à ces exigences?
Une des stratégies, comme en témoigne le projet d’éducation sur la génétique personnelle, a été d’amener les scientifiques dans les salles de classe, dans l’espoir de renforcer le programme, de créer des partenariats de travail avec les enseignants et, surtout, de susciter la passion des sciences pour les étudiants.
Pendant 12 ans, la National Science Foundation a mis en œuvre cette stratégie à grande échelle, avec son programme de boursiers en sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (STEM) en enseignement de la maternelle à la 12e année, plus connu sous le nom de programme GK-12. Le programme a distribué des subventions quinquennales à des universités, de sorte que huit à dix étudiants en sciences de deuxième cycle chaque année puissent travailler avec des enseignants dans des salles de classe locales de la maternelle à la 12e année. L'arrangement, au moins de façon anecdotique, a profité à toutes les parties impliquées. Les boursiers sont devenus de meilleurs communicateurs de la science. Les connaissances des enseignants sur leur sujet se sont renforcées, tout comme leur niveau de confort dans la conduite d'expériences, et l'enthousiasme des élèves pour la science s'est amélioré. Plus de 10 000 boursiers du GK-12 ont travaillé dans 5 000 écoles du pays, desservant plus d'un demi-million d'élèves, avant la fin du programme en 2011, en raison des compressions budgétaires du gouvernement fédéral.
Certains des collèges qui ont participé au programme GK-12 ont trouvé des moyens de maintenir les efforts en vie, même sans financement de la NSF. Le programme de partenariat Scientifique dans la salle de classe de l'Université Vanderbilt, par exemple, associe des étudiants diplômés et des boursiers postdoctoraux dans les départements STEM de cinq universités locales avec des enseignants des écoles publiques Metropolitan Nashville. Pendant l'été, pendant dix jours, les scientifiques, aux compétences variées - en sciences de l'agriculture, en biochimie et en génie civil, par exemple - ont rencontré des enseignants de la maternelle à la 12e année pour élaborer conjointement des plans de cours. Ensuite, au cours de l'année scolaire, les scientifiques passent une journée par semaine dans la salle de classe pour orchestrer des activités pratiques. Pour les enfants des écoles primaires, une expérience pourrait consister à fabriquer une crème glacée à l’azote liquide; pour les collégiens, il étudie peut-être l'osmose dans une tranche de pomme de terre, et les lycéens pourraient suivre une leçon sur l'héritage et la détermination du groupe sanguin. Cette année, le programme a distribué 20 scientifiques à neuf écoles publiques différentes de Nashville.
Selon la coordinatrice du programme, Jeannie Tuschl, les résultats obtenus en sciences l'an dernier à l'école élémentaire Hattie Cotton STEM Magnet, l'une des écoles participantes, ont doublé. Les tests préalables indiquent que les scores y doubleront encore cette année. Elle a également déclaré que les écoles signalent souvent une plus forte fréquentation les jours de présence des scientifiques.
«La présence d'un scientifique dans la classe suscite un intérêt pour la science qui n'a jamais été découvert auparavant pour certains de ces enfants. C'est incroyable de constater à quel point ils ont découvert que la science était vraiment amusante », a déclaré Tuschl.
Contrairement aux visites ponctuelles d'une journée type carrière, les visites hebdomadaires continues des boursiers permettent aux étudiants de nouer des relations avec des scientifiques. «Beaucoup d’entre eux n’ont jamais rencontré de scientifique», déclare Tuschl. «Sans voir un scientifique, vous ne songez pas à devenir scientifique. Cela leur donne l’occasion de reconnaître la science comme une carrière réalisable pour eux. »
Les organismes à but non lucratif, les musées et d'autres organisations ont également trouvé des moyens d'incorporer des chercheurs scientifiques dans la salle de classe. ReSET, par exemple, est une organisation à but non lucratif créée il y a 25 ans à Washington, qui recrute principalement des botanistes, des biochimistes, des ingénieurs en aérospatiale, des statisticiens et d'autres scientifiques à la retraite. Les volontaires effectuent six visites d’une heure dans les écoles publiques de la ville au cours d’un semestre. En guise de conclusion, dirigez-vous vers des sites tels que le centre spatial Goddard, le zoo national ou une centrale électrique locale.
Dans un autre modèle, le Smithsonian Environmental Research Center (SERC) d’Edgewater, dans le Maryland, accueille des scientifiques dans des salles de classe du monde entier par vidéoconférence. Mark Haddon, directeur de l'éducation à la SERC, et des scientifiques du Smithsonian organisent des leçons interactives d'une demi-heure ou d'une heure sur le terrain.
«Les étudiants ont appris où se trouvait SERC sur la carte. J'utilise généralement Google Earth pour me rendre de leur école à la baie de Chesapeake, afin qu'ils puissent voir où je me trouve par rapport à eux », explique Haddon. Il aborde des sujets tels que la biologie du crabe bleu, l'écologie des forêts, les espèces envahissantes et le réchauffement planétaire, qui s'inscrivent dans les recherches en cours des scientifiques du Smithsonian. «Autant que possible, je suis dehors. Si je parle de la baie de Chesapeake, je suis sur un quai. J'ai des crabes bleus dans des seaux à côté de moi et je les arrache », ajoute-t-il.
L'un des points forts du programme d'apprentissage à distance de SERC est qu'il permet aux étudiants de voir les scientifiques en action. «Ils ne portent pas de blouses de laboratoire. Ils portent des cuissardes. Ils deviennent sales et mouillés, et ils regardent différents animaux. Ou bien, ils sont dans la cime des arbres », explique Haddon. «L’avantage, je pense, est de dire:« Regardez, c’est de la science. C'est vraiment intéressant, et beaucoup de jeunes le font. '”
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Pour le moment, le succès des programmes qui amènent des scientifiques en activité dans les classes du primaire, du secondaire et du secondaire est largement mesuré sur la base d'histoires partagées par les personnes concernées, plutôt que sur des données fiables. Mais, comme le note Jeannie Tuschl, «Parfois, les chiffres ne montrent tout simplement pas ce qui se passe réellement entre un enseignant et un scientifique et un scientifique et les étudiants."
Après que la cloche a sonné pour signaler la fin de la classe de Ting Wu, j'ai rassemblé un groupe d'étudiants pour obtenir leurs commentaires. Je leur ai demandé s'ils pensaient que c'était une bonne idée pour les écoles d'inviter des scientifiques à donner des leçons, et j'ai obtenu un «oui» retentissant.
«Si un scientifique ou un chercheur arrive en classe, cela peut totalement changer votre perspective ou votre avenir, car vous pourriez soudainement avoir envie de vous lancer dans quelque chose comme la génétique», a déclaré une jeune femme.
Un étudiant assez sérieux a avoué ne pas savoir quel chemin il allait suivre, mais après avoir entendu Wu parler de médecine personnalisée, il s’imaginait lui-même comme un généticien.
Ce qui m'a le plus frappé, cependant, c'est un jeune homme qui se considérait déjà comme un scientifique. «Honnêtement, j'ai découvert de nouvelles façons incroyables d'aider les scientifiques, en tant que scientifiques, à l'humanité», a-t-il déclaré en réponse à la visite de Wu. «Au lieu de laisser les enfants mourir, nous avons découvert une nouvelle façon d'aider les gens à vivre. Aujourd'hui tout m'intéresse.
La neuvième niveleuse était véritablement inspirée. « Nous pouvons en découvrir encore plus», a-t-il déclaré.
