Πώς να "Προγραμματίζουμε" Κύτταρα
αντί για Ρομπότ.
Αυτή είναι ίσως η πιο σύγχρονη εξέλιξη του
STEM. Αντί να χρησιμοποιούμε μόνο πλαστικό και μέταλλο, το STEM στρέφεται στα ζωντανά
συστήματα.
Τι είναι: Οι μαθητές χρησιμοποιούν βιολογικά υλικά για να λύσουν προβλήματα. Για παράδειγμα, η δημιουργία "βιο-πλαστικού" από μανιτάρια ή η χρήση βακτηρίων για τη δημιουργία χρωστικών ουσιών.
Μετακινεί το STEM από το κλασικό "ρομπότ-γρανάζι" στο "κύτταρο-DNA", προσελκύοντας μαθητές που ενδιαφέρονται για τη Βιολογία και το Περιβάλλον, κάτι που στην Ελλάδα είναι ακόμα σε ανύπαρκτο στάδιο.
1.
Εισαγωγή: Η Νέα Επανάσταση της Ύλης
Για δεκαετίες, ο ένας
κλάδος του STEM
η
μηχανική ασχολούνταν με άψυχα υλικά (πυρίτιο, μέταλλο, πλαστικό, χαρτί κ.λπ.).
Τώρα, η νέα τάση είναι η χρήση ζωντανών συστημάτων ως δομικών στοιχείων.
Ορισμός: Το Bio-Design είναι
η χρήση βιολογικών οργανισμών (βακτήρια, μύκητες, φυτά) για τη δημιουργία νέων
υλικών, προϊόντων ή συστημάτων. Η Συνθετική Βιολογία είναι ο σχεδιασμός και η
κατασκευή νέων βιολογικών μερών που δεν υπάρχουν στη φύση.
2.
Γιατί το Bio-STEM είναι το Μέλλον;
Αειφορία: Αντί να
"εξορύσσουμε" υλικά (ρύπανση), τα "καλλιεργούμε"
(απορρόφηση CO2).
Προγραμματισμός Ύλης:
Μπορούμε να "προγραμματίσουμε" το DNA ενός βακτηρίου για να παράγει
ένα συγκεκριμένο χρώμα ή να διασπάσει πλαστικό. Είναι το απόλυτο
"hacking" της φύσης.
Νέες Καριέρες:
Σύντομα θα χρειαζόμαστε "βιο-μηχανικούς" και
"βιο-αρχιτέκτονες", όχι μόνο προγραμματιστές λογισμικού.
3.
Πρακτικές Δραστηριότητες (Το "Bio-Hacking" στην Τάξη/Σπίτι).
Αυτές οι δραστηριότητες φαίνονται εξωτικές, αλλά είναι εφικτές με ελάχιστο εξοπλισμό.
Καλλιέργεια Μυκηλίου (Mycelium Packaging):
Τι είναι: Οι μύκητες (το
"ριζικό σύστημα" των μανιταριών) μπορούν να αναπτυχθούν γύρω από
γεωργικά υπολείμματα (π.χ. άχυρο) μέσα σε ένα καλούπι.
STEM Εφαρμογή: Οι
μαθητές σχεδιάζουν καλούπια (Μηχανική), καλλιεργούν τον μύκητα (Βιολογία) και
δημιουργούν ένα 100% βιοδιασπώμενο υλικό συσκευασίας που αντικαθιστά το
φελιζόλ.
Βιο-Πλαστικό από Άμυλο Πατάτας:
Τι είναι: Χρήση απλών υλικών
κουζίνας (άμυλο, γλυκερίνη, ξύδι) για τη δημιουργία ενός "πλαστικού"
φιλμ.
STEM Εφαρμογή: Οι
μαθητές πειραματίζονται με τις αναλογίες (Χημεία) για να αλλάξουν την
ελαστικότητα και την αντοχή του υλικού.
Bacterial Art (Ζωγραφική με Βακτήρια):
Τι είναι: Χρήση ασφαλών
βακτηρίων (π.χ. E. coli που παράγει φωσφορίζουσα πρωτεΐνη) σε τρυβλία Petri για
τη δημιουργία "ζωντανών" πινάκων ζωγραφικής.
STEM Εφαρμογή:
Συνδέει την τέχνη (Art στο STEAM) με τη γενετική μηχανική.
4. Η
Σύνδεση με τα "Ηλεκτρονικά
Βιο-αισθητήρες: Πώς
μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τροποποιημένα κύτταρα για να ανιχνεύσουμε τοξίνες,
συνδέοντάς τα με κλασικά ηλεκτρονικά κυκλώματα για να δημιουργήσουμε υβριδικά
συστήματα.
DNA Data Storage: Η
χρήση DNA για την αποθήκευση ψηφιακών δεδομένων (η ultimate "μνήμη"
του μέλλοντος).
5.
Επίλογος: Το STEM που "Ανθίζει"
Η επόμενη γενιά STEM δεν θα φτιάχνει μόνο ρομπότ, αλλά θα "καλλιεργεί" το μέλλον. Στην Ελλάδα, πρέπει να ανοίξουμε τα σχολεία μας στη Βιολογία ως επιστήμη μηχανικής. Αυτό προϋποθέτει κάποιος να το πει στο υπουργείο Παιδείας δυνατά για να το ακούσουν και βέβαια να καταλάβουν τι είναι όλα αυτά που εμείς συζητάμε στο Blog αυτό εδώ. Θέματα που στο εξωτερικό έχουν αρχίσει από χρόνια και εξελίσσονται.
Γίνεται απολύτως κατανοητό από αυτό το άρθρο ότι η βιολογία έχει ενταχθεί στη μεθοδολογία του STEM όπως με προηγούμενο άρθρο μας που έχει ενταχθεί και η νανοτεχνολογία.
Πολύδωρος Σταυρόπουλος, Μηχανολόγος Εκπαιδευτικός, MSc STEM in Education (Παιδαγωγικό Τμήμα ΑΣΠΑΙΤΕ), Επιθεωρητής Ασφάλειας, Υγείας και Ποιοτικού Ελέγχου, Συγγραφέας, Πρέσβης STEM Scientix.