将先进实验室体验引入高中课堂

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　　Jessica Bosch通过Illumina基因组二代测序发现计划培养学生对科学的热爱


　　Jessica Bosch自幼的梦想就是成为一名生物老师。她一直都很热爱科学，在初中和高中的时候还参加过科学竞赛。高中毕业后，她在圣地亚哥州立大学学习细胞分子生物学，并在生物技术公司从事了8年的药物研发工作。尽管她热爱科学和实验室工作，但她知道是时候将自己的热情和专业知识转移到教学上了。


　　现在，在加利福尼亚州圣地亚哥的大学城高中，Bosch即将迈入她教授科学课程的第十三个年头。“我喜欢和学生们一起做实验，一起见证他们在成功时获得自信，或失败时用批判性思维来弄清楚原因，”Bosch说，“冒险和未知的结果存在着某种力量。在某种程度上，这就像我们教学当中的科学过程。”


　　去年，有17名教师参加了称为Illumina基因组发现（Illumina Genomic Discoveries）的全新“盒装实验室”（Lab-in-a-Box）体验培训，Bosch便是其中之一。该计划是Illumina和Biocom California Institute合作开展的项目，旨在将新一代测序（NGS）技术引入高中课堂。每间教室都会配备Illumina测序技术资料、一台iSeq 100以及运行可靠的实验所需的材料。其目标是提供可以体现行业方案的资源，如热循环仪、荧光计、离心机、涡旋混合器、试剂、移液枪、PCR管等。


　　Illumina企业社会责任全球负责人Sharon Vidal表示：“我们的目标是能够更容易地在教学环境中体验NGS，赋能教师，并激励学生。基因组学是一个技术与生物学的交叉行业，未来拥有无限的就业机会。”


　　Bosch知道，对她的学生来说，在实践中学习、接触科学研究过程并与当地公司（如Illumina）的科学家建立联系是多么重要。她经常与业内人士合作，以鼓励她的学生探索更多不同的科学职业，而不仅仅是他们最常接触到的职业——医生或护士。


　　“这样的教学方式让我每天都想去上班，”Bosch说，“我的学生喜欢能够通过实验室来解决现实世界的问题，尤其是当我们能够在教室里使用测序仪等前沿技术，并且能够与每天从事这项工作的Illumina科学家直接交流时。”


　　7月，Bosch为20名暑期在校学生带来了“Illumina基因组发现”课程。他们使用Illumina的边合成边测序方案，通过模拟食源性疾病爆发场景了解了全基因组测序。学生们详细了解了实验方案和技术，直观地记录了每个步骤。他们使用移液器制备待测序样本，用磁珠制备DNA文库，在iSeq测序仪中对样本进行测序，并利用生物信息学进行数据分析，解决了疾病爆发的问题。


　　“Illumina基因组发现课程体验对学生产生了巨大影响，”Bosch说，“这为他们打开了一个全新的世界，赋予他们信心，让他们相信自己能够在以前似乎遥不可及的事情上取得成功。”


　　她的一名学生是高功能自闭症患者，在实验开始时犹豫是否要发言。在体验结束时，他学会了如何使用移液器，并阐述了他的高质量结果。另一名学生与他的母亲分享了他所学到的知识，并对母亲过去的生物技术工作经历产生了兴趣。


　　Biocom California Institute教育计划经理Howard Chan说：“与Bosch女士这样充满激情的教师以及Illumina这样的行业先锋合作开展‘Illumina基因组发现’等创新计划，令人倍感兴奋。深入了解科学，并将先进的测序技术引入高中课堂，为学生们在STEM领域的潜在职业生涯提供了独特的机会。”


　　在2021-2022学年，Bosch和其他15名圣地亚哥地区的高中科学教师将首次与学生们一起实施新方案。根据今年的方案实施情况和反馈，该计划将推广到美国各个地区，首先从旧金山湾区、威斯康星州麦迪逊和马里兰州巴尔的摩开始。为了支持该计划的发展并深入社区，正在开发虚拟仿真项目。


　　Bosch说：“我想让那些勤奋，能够批判性地思考，做出正确决定，真诚地关心他人并为周围的世界做出贡献的年轻人走向世界。如果有几个人也能成为著名的科学家，那就太棒了。”


　　Illumina基因组发现计划为圣地亚哥高中提供教师培训、课程和实验室体验，重点关注资源有限的社区。该计划包括为期4天的暑期专业发展研讨会，并将由Illumina员工介绍生物技术领域的职业发展，以及在整个过程中的培训和支持。


　　Illumina致力于为所有学生提供平等的STEM教育机会，让学生能够将自己想象成未来的科学家、创新者和开拓者。