1
ستاد ویژه توسعه فناوری نانو Iran Nanotechnology Innovation Council بستن
  • ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

  • بانک اطلاعات شاخص های فناوری نانو

  • سایت جشنواره فناوری نانو

  • سیستم جامع آموزش فناوری نانو

  • شبکه آزمایشگاهی فناوری نانو

  • موسسه خدمات فناوری تا بازار

  • کمیته استانداردسازی فناوری نانو

  • پایگاه اشتغال فناوری نانو

  • کمیته نانو فناوری وزارت بهداشت

  • جشنواره برترین ها

  • مجمع بین المللی اقتصاد نانو

  • اکو نانو

  • پایگاه اطلاع رسانی محصولات فناوری نانو ایران

  • شبکه ایمنی نانو

  • همایش ایمنی در نانو

  • گالری چند رسانه ای نانو

  • تجهیزات فناوری نانو

  • صنعت و بازار

  • باشگاه نانو

آموزش مفاهیم اولیه فناوری نانو در مدارس بر اساس مدل (ICE-9)

افراد مقاله : ‌ نویسنده اول - مسعود مهرابی آزاد , نویسنده دوم - محمد جوان الماسی , نویسنده سوم - امیر راستی قهفرخی

موضوع : آموزش و ترویج کلمات کلیدی : فناوری‌نانو - آموزش تاریخ مقاله : 1398/04/31 تعداد بازدید : 321

فناوری نانو در سال‌های اخیر تحولات چشمگیری در علوم مختلف ایجاد کرده‌است. در سال‌های آینده کشورهایی که خود را با این تحولات در حوزه فناوری نانو هماهنگ نکرده باشند، از جمع کشورهای صنعتی پیشتاز حذف خواهند شد. در دهه‌های گذشته کشورهای صاحب نام فناوری نانو برنامه‌ریزی‌هایی برای پیشبینی تحولات آینده این فناوری انجام داده‌اند. یک برنامه‌ریزی موفق نیازمند آموزش مناسب دانش‏آموزان است. با توجه به ماهیت علم نانو، انتخاب روش صحیح آموزشی در حوزه دانش‌آموزی یکی از چالش‌های پیش‌روی سیستم‌های آموزشی است. از این رو، در سال‌های اخیر بسیاری از روش‌های آموزشی، برنامه‌های درسی و وسایل کمک آموزشی برای حل این چالش به وجود آمده‌اند. یک نمونه از این برنامه‌ها، آموزش فناوری نانو براساس راهکار ICE-9 است که براساس آن معلم با پرسیدن 9 سوال اساسی در مورد هویت، تغییر و ارزیابی، سعی در آموزش مفاهیم فناوری به دانش‌آموزان دارد. در این روش آموزشی، معلم با ایجاد فضایی مشارکتی با تحریک کنجکاوی دانش‌آموزان از طریق طرح سوال، موجب افزایش خلاقیت آن‌ها شده و فناوری را به گونه‌ای ساده و جذاب به دانش‌آموزان می‌آموزد. در این مقاله سعی شده است این روش آموزشی به عنوان یکی از روش‌های مورد استفاده در آموزش فناوری نانو معرفی شود.

 

1-مقدمه
آیا تا به حال از کرم‌های ضد آفتاب حاوی نانوذرات استفاده کرده‌اید؟ آیا در مورد نانوداروهای ضدسرطان چیزی شنیده‌اید؟ آیا به یک سیاستمدار که قصد کاهش بودجه تحقیقاتی فناوری نانو را دارد رای می‌دهید؟ همه ما در طول زندگی روزمره احتمالا با انتخاب‌هایی در مورد فناوری نانو شبیه سوالات بالا روبرو هستیم. از این رو علاوه‌بر دانشمندان و مهندسان که نیاز به دانش تخصصی در مورد فناوری نانو دارند، مردم عادی هم نیازمند دانش عمومی در این زمینه هستند زیرا در غیر این صورت مجبور به انتخاب‌های ناآگاهانه خواهند بود. دانشمندان و مهندسان در دانشگاه‌ها به مطالعه و تحقیق در فناوری نانو می‌پردازند و اطلاعات جامعی در این باره به دست می‌آورند. اما افراد دیگر چگونه می‌توانند با فناوری نانو آشنا شوند؟ راه حل این موضوع آموزش فناوری نانو در مدارس است اما این موضوع نیز با چالش‌های زیادی روبرو است.

دانش‌آموزان چگونه می‌توانند با فناوری نانو آشنا شوند؟ نقش معلم در یادگیری آن‌ها چیست؟ آیا می‌توان پیش از آن‌که علاقه و استعداد دانش‌آموزان را شناخت به آن‌ها فناوری نانو را آموخت؟ و آیا این کار درستی است؟ هرچند بسیاری از دانش آموزان ممکن است علاقه کمی به فناوری نانو داشته باشند، اما با این حال، آن‌ها در زندگی خود با انتخاب در مورد فناوری نانو مواجه خواهند شد که داشتن آگاهی در این زمینه، آن‌ها را قادر می‌سازد تا در مورد گزینه‌های پیش رو بهتر تصمیم بگیرند.

از سوی دیگر بسیاری از متخصصین علوم مختلف، هنگام توضیح مسائل نمی‌توانند با مردم عادی ارتباط برقرار کنند. این مسئله به این خاطر است که توضیح هر فناوری نیاز به یک پیش زمینه دارد. از این رو برای ایجاد زمینه درک و فهم بهتر فناوری نانو در بین افراد مختلف جامعه و با تحصیلات مختلف، نیاز به تدریس این فناوری در مدارس احساس می‌شود. اما چگونه می‌توان فناوری نانو و به طور کلی مفهوم فناوری را به دانش‌آموزان آموخت؟ یک راهکار برای آموزش فناوری به دانش‌آموزان 8 تا 18 ساله، راهکاری است که به‌طــور خلاصه ICE-9 نامیده می‌شود.

 

2- مدل آموزش ICE-9
مدل آموزش ICE-9 به‌وسیله‌ی یک شرکت آموزشی غیر انتفاعی مستقر در دره سیلیکون[1] به نام مؤسسه "زمینه دانش"[2] ارائه شد، در کلاس‌های درسی دوره دبیرستان از ICE-9 برای نقد فناوری استفاده می‌شود، اگرچه می‌توان از آن به عنوان یک روش کلی برای تجزیه و تحلیل با دید انتقادی استفاده کرد. این روش آموزشی شامل 9 پرسش در سه بخش اساسی 1- هویت[3]، 2- تغییر[4] و 3- ارزیابی[5] می‌شود که در مواجهه با هر یک از این بخش‌ها سوالاتی مطرح می‌گردد. پاسخ به این سوالات می‌تواند راهگشای خوبی در راستای رسیدن به هدف آموزش فناوری باشد. این پرسش‌ها و پاسخ‌های آن‌ها مربوط به دوره زمانی خاصی نمی‌شوند از این رو برای فناوری‌های هر دوره زمانی می‌توانند مفید باشند. ICE-9 به ما یاد می‌دهد که چگونگی پرسیدن سوال‌های خوب، تجزیه و تحلیل و درک فناوری و نحوه ارزیابی آن را به ما می‌آموزد. این روش به دانش آموزان کمک می‌کند که چگونه فناوری‌ها را درک و ارزیابی کنند و با ارائه چارچوب‌های اصولی به معلمان در امر آموزش فناوری‌های مختلف کمک می‌کند. در ادامه بخش‌ها و سوالات مربوط به ICE-9 آورده شده است:

الف) هویت:
1- فناوری چیست؟
2- چرا ما از آن استفاده می‌کنیم؟
3- از کجا آمده است؟
4- چگونه کار می‌کند؟
ب) تغییرات:
5- فناوری چگونه تغییر می‌کند؟
6- فناوری چگونه ما را تغییر می‌دهد؟
7- چگونه می‌توانیم آن را تغییر دهیم؟
ج) ارزیابی:
8- هزینه‌ها و مزایای آن چیست؟
9- چگونه می‌توانیم آن را ارزیابی کنیم؟
در این مقاله می‌خواهیم به توضیح هر یک از بخش‌های فوق و سوالات مربوطه به آن بپردازیم تا در انتها بتوانیم راهکاری مشخص در زمینه آموزش فناوری نانو به دانش‌آموزان بر اساس این روش ارائه دهیم.


3- آموزش هویت فناوری نانو
بدیهی است در مواجهه با هر فناوری جدیدی اولین بخش مربوطه به شناخت هویتی این فناوری است. این موضوع نقش بسیار اساسی در آموزش ایفا می‌کند، چرا که پاسخ‌های مربوط به هویت یک فناوری می‌تواند دانش‌آموزان را با اهداف کلی آن آشنا نموده و زمینه تقویت انگیزه، هوش و خلاقیت آن‌ها را هرچه بیشتر فراهم آورد.

3-1- چگونه ماهیت فناوری نانو را آموزش دهیم
درک بهتر دانش‌آموزان از فناوری نانو نیازمند شناخت مفهوم کلی فناوری است. در روش آموزشی ICE-9 نحوه آموزش مفهوم کلی فناوری به شرح ذیل است.

خلق چالش در ذهن دانش‌آموزان نیازمند طرح پرسش‌هایی از قبیل: چگونه فناوری نانو زندگی ما را بهبود می‌بخشد؟ در مورد فناوری به چه چیزی اهمیت می‌دهید؟ دوست دارید فناوری نانو چه چیزی را تغییر دهد و چه چیزی را خلق کند؟ زمان زیادی برای گفتگو در مورد دیدگاه‌های دانش‌آموزان بگذارید. زیرا با این کار به آن‌ها خواهید آموخت آنچه آن‌ها آموخته‌اند، چقدر برای شما ارزشمند است. این مساله باعث می‌شود یادگیری این مطالب برای خود آن‌ها نیز ارزشمند شود.

به عنوان فعالیت کلاسی، معلم برای هر دانش‌آموز فناوری خاصی را در نظر می‌گیرد و در مورد آن، 10 سوال مطرح می‌کند که جواب هر کدام بله یا خیر است. دانش‌آموز هم سوالات را دارد و هم جواب‌ها را اما نمی‌داند که فناوری مورد نظر چیست. او باید سعی کند با دیدن جواب این 10 سوال پی ببرد که فناوری مورد نظر کدام است. هدف این فعالیت آن است که دانش‌آموزان با مشاهده سوالات مطرح شده به‌وسیله‌ی معلم خود یاد بگیرند که در مورد فناوری‌ها سوال‌های قدرتمند بپرسند. این فعالیت نهایتا باعث می‌شود دانش‌آموزان یاد بگیرند که چگونه سریع‌تر به ماهیت فناوری‌ها پی ببرند.

زمانی که مفهوم فناوری به خوبی برای دانش‌آموزان بیان شد، نوبت به توضیح در مورد فناوری نانو است. به عنوان یک تعریف، فناوری بخش کاربردی علم است، پس فناوری نانو دانش کاربردی شده‌ی مقیاس نانو است. این تعریف به اندازه‌ای که شما تعریف خود را از علم گسترش دهید، می‌تواند کاربرد داشته باشد. دستیابی به علم نانو جهت رسیدن به فناوری نانو ضروری است، اما در ابتدا دانش‌آموزان بایستی درک درستی از مقیاس نانو داشته باشند. از آنجایی که ذهن دانش‌آموزان طبقه‌بندی را می‌پسندد، برای ایجاد درک بهتر، معلم می‌تواند فناوری نانو را به چند بخش مختلف تقسیم کرده و برای هر بخش توضیحات و مثال‌هایی ارائه دهد. هرچند این دسته‌بندی یک دسته‌بندی رسمی نیست اما می‌توان فناوری نانو را به 6 بخش زیر تقسیم کرد:

1- بخش اول: شامل نانو پودرها و نانومواد است. به عنوان مثال کرم ضد آفتاب نانو و پارچه‌های آب گریز دارای نانو الیاف هستند. این مواد نیازمند چینش خاص مولکولی یا اتمی ذرات در کنار یکدیگر نیستند.

2- بخش دوم: دستگاه‌هایی که دقت مولکولی دارند. مدارهای مجتمع با عرض و ضخامت فقط چند نانومتر، به قرار گرفتن دقیق چند مولکول در کنار یکدیگر نیاز دارند.

3- بخش سوم: این بخش که دقت مولکولی بخش دوم را متحول می‌کند شامل ماشین‌آلات، چرخ دنده‌ها، میله‌ها، اهرم‌ها، لولاها، دریچه‌های کوچک شده تا مقیاس نانو هستند که در ساخت ابزار آلات دقیق کاربرد پیدا کرده‌اند.

4- سه بخش اول فناوری نانو با ابزارهای تخصصی ساخته شده‌اند. اما بخش چهارم که هنوز از آن‌ها استفاده نمی‌شود، کارخانه‌هایی هستند که در مقیاس نانو قرار می‌گیرند. این اشیا می‌توانند از چیدمان مولکول‌ها در کنار یکدیگر ساخته شوند.

5- بخش پنجم: نانو ربات‌ها هستند. این نانو ربات‌ها مجموعه‌ای از ماشین‌های نانومقیاس هستند که می‌توانند برای اهدافی خاص مانند دارو رسانی در رگ‌ها طراحی شوند.

6- بخش ششم: نانو ربات‌های خود تکرار شونده هستند. آن‌ها نانو ربات‌هایی هستند که قابلیت ساختن ربات‌هایی مانند خود را دارند. از این نانو ربات‌ها می‌توان برای حمله به غدد سرطانی، مبارزه با باکتری‌ها و آفات و یا ساخت سفینه‌های فضایی کوچک استفاده کرد.

در کنار طرح پرسش و ارائه توضیح در‌مورد طبقه‌بندی فناوری نانو، که در بالا در مورد آن بحث گردید، شبیه‌سازی‌های آنلاین یکی از ابزارهای مفید آموزش هستند که می‌توان از آن‌ها برای درک بهتر مقیاس نانو استفاده کرد. یکی از این شبیه‌سازی‌ها، بازی رایآن‌های "ماموریت نانو"[6] است. ماموریت نانو، بازی رایآن‌های است که در آن دانش‌آموزان می‌توانند طراحی کاوشگر [7] تزریقی به جریان خون که وظیفه مبارزه با سلول‌های سرطانی دارد را کشف کنند.

استفاده آنلاین از کاوشگرهای الکترونی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی[8] یک پیشنهاد بسیار خوب برای فعالیت‌های کلاسی است. معمولا تنها چند مرکز خاص دارای میکروسکوپ نیروی اتمی هستند و مدارس مجبور‌اند به جای آن از شبیه ساز‌های رایآنه‌ای بهره ببرند. نرم‌افزار شبیه‌سازی اجازه می‌دهد دانش‌آموزان در هر مدرسه با رایانه، نحوه چیدن اتم‌ها در ساختارها و پاسخ آن‌ها به نیروهای خطی و چرخشی، را شبیه‌سازی کنند. یکی از این ابزار‌های شبیه‌سازی رایگان نرم افزار مهندس نانو-1[9] است. دانش‌آموزان دبیرستانی با استفاده از امکانات این نرم افزار، می‌توانند به طور رایگان، سیستم‌های کامپوزیتی، ماشین‌های مولکولی، DNA و نانولوله‌های کربنی را شبیه‌سازی کنند.

3-2- چگونه سرچشمه پیدایش فناوری نانو را آموزش دهیم
برای توضیح این موضوع معلم باید بیان کند که هر اختراع مقدمه‌ای بر اختراع بعدی است زیرا تمامی اختراعات دارای نقاط ضعفی هستند که به‌وسیله‌ی اختراعات بعدی برطرف می‌شود. برای درک بهتر، معلم داستآن‌هایی در مورد چگونگی شکل‌گیری اختراعات بیان می‌کند. همچنین دانش‌آموز باید بیاموزد که دلایل اختراع‌ها متفاوت‌اند و می‌توانند موارد زیر باشند:

1- حادثه به اختراع منجر می‌شود؛ مثال: جهش پای قطع شده‌ی قورباغه هنگام تماس با دو فلز که منجر به اختراع باتری الکتریکی شد.

2- اختراعاتی که از نیاز ما سرچشمه می‌گیرد؛ مثال: سوختن لوله‌های خلاء باعث ساخت ترانزیستور شد.

3- طرح‌ها و ایده‌ها تبدیل به اختراع می‌شوند؛ مثال: اتصال ده‌ها هزار ترانزیستور غیر ممکن بود از این رو مدارهای مجتمع اختراع شدند.

4- نیازهایی که پس از خلق یک اختراع به‌وجود می‌آید؛ تا‌کنون بارها شنیده‌ایم که نیاز ما در اختراع است اما عکس این مطلب نیز درست است. در مورد ریز پردازنده‌ها ابتدا این ابزار اختراع شد، سپس برای این اختراع کاربردهایی به وجود آمد.

در راستای درک منشأ پیدایش فناوری، دانش‌آموزان می‌توانند به طور گروهی در مورد مباحث زیر گفتگو کنند:

·         کدام فناوری جدید از راهی به جز ترکیب دو یا چند فناوری قدیمی‌تر به وجود آمده است؟

·         آیا فناوری‌های امروزی مانند آنچه در داستآن‌ها شنیده‌ایم به وجود آمده‌اند؟ چرا؟

·     آیا فناوری‌های جدید همیشه از بهبود فناوری‌های قدیمی شکل گرفته‌اند؟ اگر این چنین است به نظر شما فناوری‌های امروز چه کاستی‌هایی دارند؟

فعالیت دیگری که دانش‌آموزان می‌توانند انجام دهند "محدوده زمانی" نام دارد. در این فعالیت به هر دانش‌آموز یک برگه کاغذ حاوی نام یک فناوری و سال اختراع آن داده می‌شود. هدف از این فعالیت این است که دانش‌آموزان بدون اشاره به سال اختراع، در مورد این مطلب بحث کنند که کدام اختراع از نظر زمانی زودتر اتفاق افتاده و چرا این چنین بوده است. برای پاسخگویی به این سوال‌ها دانش‌آموزان به طور طبیعی به دنبال الگوهایی می‌گردند تا بفهمند کدام اختراع ساده‌تر است؟ کدام اختراع، جزئی از اختراع دیگر است؟ و یا ارتباط آن‌ها چیست؟ دانستن اینکه آسیاب بادی قرن‌ها قبل از هواپیما اختراع شده کار راحتی است، اما در مورد فناوری‌های پیچیده‌تر اینگونه نیست و دانش‌آموزان با بحث در مورد جزئیات هر فناوری، مقایسه آن‌ها و ارتباطشان به یکدیگر خواهند فهمید که چرا یک فناوری در زمانی خاص اختراع شده و چرا زودتر از آن اختراع نشده است. همچنین با آموختن روند تکامل فناوری‌ها طی قرن‌های گذشته می‌توانند تا حدودی جهت‌گیری پیشرفت فناوری‌ها در آینده را پیش‌بینی کنند.

بر اساس پاسخ‌های به دست آمده، پنج پرسش زیر برای یافتن منشأ پیدایش فناوری نانو پیشنهاد می‌گردد: .

1- توسعه فناوری: فناوری نانو یک فناوری مستقل نیست و برای داشتن آن به فناوری‌های دیگر نیاز است زیرا مواد را نمی‌توان درمقیاس نانو دستکاری کرد. برای این مساله فاینمن[10] پیشنهاد داد که باید ماشین‌های کوچکی ساخت که آن‌ها ماشین‌های کوچکتر را بسازند و آن‌ها نیز ماشین‌‌های کوچکتر از خود را بسازند. این کار با ساخت میکروسکوپ نیروی اتمی و انواع میکروسکوپ‌های الکترونی سرعت بیشتری گرفت. در واقع فاینمن فناوری فیزیکی جدیدی ارائه نمی‌دهد، اما سخنرانی او شامل مفاهیمی است که به توسعه فناوری نانو کمک کرده است.

2- رشد جمعیت: ساکنین جزیره تاسمانی از قحطی گاه و بی‌گاه رنج می‌بردند. درحالی که جزیره آن‌ها با اقیانوس احاطه شده بود اما به دلیل وفور نعمت و جمعیت کم هرگز به فکر استفاده از ماهی به عنوان غذا نیافتاده بودند. تا اینکه با ورود دریانوردان اروپایی به این جزیره در قرن 19 آن‌ها پی به ارزش غذایی جانوران دریایی بردند. در مقیاس جهانی نیز به همین گونه است. منابع ما برای این حجم از جمعیت جواب‌گو نیست و برای پاسخگویی به نیازهای بشر امروز نیاز به فناوری‌های جدید است. امروزه جمعیت کره زمین رو به رشد است ما با کاهش منابع آب شیرین روبرو هستیم از این رو نیاز به فناوری‌های جدید جهت شیرین کردن آب دریاها و انتقال آن به مناطق دور دست احساس می‌شود. اینگونه نیازهای انسان امروز با فناوری‌های قدیمی بر‌آورده نمی‌شوند. جمعیت بیش از حد، پایداری ما را تهدید می‌کند که از فناوری نانو می‌توان برای کمک به آن استفاده کرد.

3- همکاری تخصص‌های مختلف و کارهای بین‌رشته‌ای: این مورد در توسعه فناوری نانو نقش به سزایی داشته است. پیشرفت در فناوری نانو به دلیل پیشرفت‌های اخیر در زمینه فیزیک، شیمی، بیوشیمی، مهندسی ژنتیک، علوم رایانه، مهندسی برق، مهندسی مکانیک، علوم مواد و انجام کارهای بین‌رشته‌ای در این زمینه‌ها است. معلم‌های فناوری نانو در دوره دبیرستان نیز معمولا در یکی از بخش‌های فوق تخصص بیشتری دارند که این امری طبیعی است.

4- الهام از طبیعت: الهام از طرح‌های طبیعی برای توصیف آنچه در مقیاس نانو کار می‌کند، مهم است. پاهای مارمولک نشان می‌دهد که چگونه می‌توان با استفاده از نیروی بین اتمی به یک سطح چسبید. تار عنکبوت استحکام کششی در طول‌های بالا که ما در مورد نانو‌لوله‌های کربنی باید به آن برسیم را به ما نشان می‌دهد. پوسته صدف به ما می‌آموزد که چگونه لایه‌های نازک کچی می‌توانند به حدی مقام شوند که در برابر ضربات شدید نشکنند. DNA می‌تواند به دو نیم تقسیم شود و به خود متصل گردد، این مساله به ما اجازه می‌دهد که اریگامی "" DNA ایجاد کنیم که شکل‌های مختلفی درمقیاس نانو را تشکیل دهند.

5- طراحی یا تکامل: بسیاری از مشکلات در علوم کامپیوتر، فناوری نانو و زیست‌شناسی نیاز به ساخت سیستم‌های پیچیده دارند. اما چگونه می‌توان یک سیستم واقعا پیچیده ساخت. استیو جوروتسون[11] بیان کرد که سیستم‌های بسیار پیچیده را نمی‌توان طراحی کرد بلکه باید سیستم‌های طراحی شده را تکامل داد. او پیشنهاد داد برای اینکه هزینه تکامل سیستم‌های موجود کاهش یابد، باید از شبیه‌سازی استفاده کنیم و تنها سیستم‌هایی را تولید کنیم که شبیه‌سازی را با موفقیت گذرانده باشند.

دانش‌آموزان پیدایش فناوری نانو را در چند مرحله فرا می‌گیرند. آن‌ها با فعالیت محدوده زمانی در مورد زمان اختراع هر فناوری را می‌آموزند. سپس سطح تفکر خود را نسبت به انگیزه‌های بشری که باعث اختراع می‌شود را بالاتر می‌برند. آن‌ها باید به زمینه‌های مرتبط با هر نوآوری و اختراع مانند نیاز، تراکم جمعیت، کار بین‌رشته‌ای و تخصص پاسخ بدهند.

3-3- چگونه ارتباط فناوری نانو و کاربردهای آن را آموزش دهیم؟
پیش از آنکه بدانیم چگونه از فناوری نانو استفاده کنیم باید بدانیم چرا از فناوری استفاده می‌کنیم. برای آموزش این مساله به دانش‌آموزان از روش "درخت چرا" استفاده می‌شود. مخاطبان این بحث که دانش‌آموزان 10 ساله هستند، به گروه‌های 3 تا 5 نفره تقسیم می‌شوند. سپس از آن‌ها میخواهیم تا به طور گروهی تصمیم بگیرند که دلیل استفاده گسترده ما از فناوری چیست؟ هر گروه دلیل مشخصی را بیان می‌کند. مثلا نخستین گروه دلیل این مساله را سرگرمی بیان می‌کند. از آن‌ها می‌خواهیم درختی را بکشند که روی تنه آن کلمه سرگرمی نوشته شده است. سپس روی ساقه‌ها و برگ‌های این درخت شاخه‌های مختلف سرگرمی نوشته می‌شود. گروه بعدی دلیلی که برای استفاده از فناوری انتخاب می‌کند، برقراری ارتباط است که شاخه‌های این درخت تلفن همراه، خطوط تلفن، ایمیل، و حتی مداد و کاغذ است.

در فعالیت کلاسی دیگر، معلم نام تعدادی از فناوری‌ها را بین دانش‌آموزان تقسیم می‌کند، سپس وانمود می‌کند مسافری در زمان است. دانش‌آموزان باید فناوری‌هایی را که از قبل بین آن‌ها تقسیم شده است برای مسافر زمان توضیح بدهند. آن‌ها در حین توضیح دادن اینکه چرا و چگونه از یک فناوری خاص استفاده می‌کنند به این نکته پی می‌برند که تمامی فناوری‌ها به هم وابسته‌اند و بدون درک یکی قادر به درک دیگری نیستند. همچنین دانش‌آموزان یاد می‌گیرند چطور فناوری را برای فردی که با آن آشنا نیست توضیح دهند. بنابراین زمانی که خودشان با فناوری ناشناخته‌ای مانند فناوری نانو روبرو شوند می‌دانند چه سوالاتی باید بپرسند تا به درک درستی از آن برسند.

کتاب چالش فناوری، دوازده دسته‌بندی عمده برای اینکه چرا ما از فناوری استفاده می‌کنیم را بیان کرده است؛ این دوازده دسته عبارتند از: غذا، پناهگاه، ارتباطات، حمل و نقل، بازرگانی، هنر، دین، سلامت، سرگرمی، سازماندهی، جنگ و اکتشاف. اما دلایل استفاده از فناوری نانو دلایل خاص‏تری هستند که عبارتند از: دستکاری مواد، ذخیره انرژی، ساخت حسگرها، برقراری ارتباط، تبدیل انرژی، محاسبه و تصمیم‌گیری.

طرح این پرسش که چرا از چیزی استفاده می‌کنیم بسیار مفید است. این سوالی است که در مواجه با فناوری‌های جدید باید از خود بپرسیم. لذا پاسخ به هرکدام از سوالات بالا و توضیح و کشف جدیدی دانش‌آموزان از هر کاربرد علاوه‌بر تقویت خلاقیت آن‌ها، می‌تواند زمینه‌ی مناسبی جهت آموزش کاربردهای این فناوری باشند.

3-4- چگونه زمینه‌های کاربردی فناوری نانو را آموزش دهیم؟
در بسیاری از موارد، دانستن چگونگی عملکرد فناوری مساوی با درک فناوری آن است. بسیاری از دانش‌آموزان که به دنبال شناخت فناوری نانو هستند ابتدا با مشاهده اکتشافات علمی و مهندسی جذب این فناوری می‌شوند. در راستای بهبود درک چگونگی عملکرد فناوری نانو، به کارگیری ابزارهای کمک آموزشی پیشنهاد می‌شود. این ابزارها باعث می‌شوند دانش‌آموزان به جای خواندن جزوه یا کتاب و یا شنیدن سخنان معلم، با مشاهده، درک درستی از فناوری نانو پیدا کنند. زیرا تنها از راه مشاهده می‌توان به درک درستی از مفاهیمی مانند دارو‌رسانی در سلول‌ها، مقیاس نانوذرات و یا شکل نانو‌لوله و گرافن رسید. به طور کلی، یادگیری از طریق مشاهده بسیار آسان‏تر و عمیق‏تر صورت می‌گیرد.

بازی‌های رایآن‌های یکی از ابزارهای مفیدی هستند که می‌توانند برای دانش‌آموزان استفاده شوند. یکی از این بازی‌ها ماموریت نانو است. طرح کلی این بازی به این گونه است که فردی به نام دکتر نویل قصد دارد به وسیله ارتش خود که از نانو ماشین‌ها و نانومواد تشکیل شده است جهان را تخریب کند، اما قهرمان بازی که به‌وسیله‌ی دکتر گود لاو و دستیارانش پشتیبانی می‌شود با بهره‌گیری از تصاویر نانو، نانو ماشینها و نانوموادی را تولید می‌کند تا دکتر نویل را متوقف کند و جهان را نجات دهد. در طول بازی، بازیکن با چالش‌های مختلفی روبرو می‌شود و طی آن با مفاهیم مختلف فناوری نانو مانند دارو‌رسانی، خودچیدمانی، مواد کوانتومی و نانو ماشین‌ها آشنا می‌شود.

 

4- آموزش چگونگی تغییرات در فناوری نانو
برای آشنایی نوجوانان با تغییرات فناوری نانو با توضیح سه جنبه از فناوری آغاز می‌کنیم: 1- تغییرات فناوری، 2-فناوری چگونه ما را تغییر می‌دهد و 3- ما چگونه فناوری را تغییر می‌دهیم؟

4-1- چگونه مسیر تغییر فناوری را آموزش دهیم
یک فعالیت مفید برای اینکه دانش‌آموزان دبیرستان مسیر تغییر فناوری را بهتر درک کنند، انجام فعالیت محاسبه زمان تولید یک ریز پردازنده است. رایانه‌های اولیه تقریبا دارای 18000 سوئیچ به شکل لوله‌های خلاء بودند، اما رایانه‌های فعلی میلیاردها سوئیچ به شکل ترانزیستور دارند، که در یک تراشه سیلیکونی گرد هم می‌آیند و هر ترانزیستور فقط ده نانومتر اندازه دارد. رشد سریع تعداد سوئیچ‌ها باعث می‌شود برنامه‌های کاربردی جدید در رایانه‌ها قابل استفاده شوند.

در این فعالیت دانش‌آموزان محاسبه می‌کنند که اگر اتصال هر ترانزیستور تنها یک ثانیه زمان ببرد، چه مدت طول می‌کشد تا 7.5 میلیون ترانزیستور در یک ریزپردازنده پنتیوم 2 به هم متصل شوند. دانش‌آموزان محاسبه می‌کنند که اگر هشت ساعت در روز و پنج روز در هفته کار کنیم یک سال طول می‌کشد، تا این مقدار ریز پردازنده را به هم متصل کنیم. در نمونه‌ای دیگر شرکت اینتل درسال 2010 تصمیم گرفت ریز پردازنده‌ای با 2 میلیارد ترانزیستور بسازد. دانش‌آموزان با محاسبه متوجه می‌شوند که برای ساخت چنین ریز پردازنده‌ای نیاز به 267 سال زمان است. دلیل اینکه حتما دانش‌آموزان خودشان محاسبات را انجام دهند این است که شنیدن اعدادی چون میلیارد و میلیون عمق مطلب را برای دانش‌آموزان باز نمی‌کند اما محاسبه کردن تأثیر بیشتری بر روی آن‌ها دارد. دانش‌آموزان در این فعالیت متوجه می‌شوند که ساخت ترانزیستور‌های امروزی با لوله‌های خلا امکان‌پذیر نیست و برای آن نیاز به ریز‌پردازنده‌های جدید است که با فناوری نانو تولید می‌شوند. به این ترتیب آن‌ها می‌آموزند که مسیر پیشرفت فناوری نانو چگونه تغییر می‌کند.

در ادامه می‌توان در راستای آشنایی دانش‌آموزان با مسیر تغییرات فناوری نانو مباحث دیگری از قبیل موارد ذکر شده در زیر را به شیوه مشابه در برنامه‌های کلاسی مطرح کرد:

1- چگونه بازی‌های ویدئویی در طول زندگی شما تغییر کرده است؟

2-آیا می‌توانید به مورد دیگری فکر کنید که در طول زمان تغییر زیادی کرده است؟ (به عنوان مثال تلفن همراه و رایانه)

فعالیت کلاسی دیگر این است که از دانش‌آموز بپرسید اگر یک فناوری بتواند دو برابر قدرتمند‌تر یا دو برابر ارزان‌تر شود، کدام حالت را انتخاب می‌کنند. از دانش‌آموزان بخواهید یک داستان در مورد برخی از فناوری‌های موجود که با گذشت چند سال دو برابر قدرتمند‌تر و یا دو برابر ارزان‌تر شده‌اند بنویسند. این فناوری می‌تواند هر چیزی باشد مانند رایانه، ماشین، تلویزیون، خانه، هواپیما، لامپ، دستگاه اشعه ایکس، تلسکوپ، لباس، چراغ قوه، کفش بسکتبال، و غیره. از دانش‌آموزان بخواهید تصور کنند جهان زمانی که این فناوری 100 برابر قدرتمندتر یا 100 برابر ارزان‌تر خواهد شد چگونه خواهد بود. پاسخ به این سوالات و چالش‌ها می‌تواند مسیر تحول فناوری با استفاده از فناوری نانو را بیشتر برای دانش‌آموزان واضح‌تر نماید.

4-2- فناوری نانو چگونه ما را تغییر می‌دهد؟
پس از اینکه دانش‌آموزان متوجه سیر تحول فناوری‌ها در زمان شدند، حال می‌توان به اثر فناوری نانو در شرایط زندگی اجتماعی انسآن‌ها پرداخت. زمانی که برای مدتی برق قطع می‌شود ما به کاربرد‌های فراوان برق و اینکه چگونه زندگی ما را متحول کرده است پی می‌بریم. برای درک بهتر اینکه فناوری چگونه زندگی ما را تغییر داده است، در ابتدا از دانش‌آموزان بخواهید، موارد استفاده از الکتریسیته را لیست کنند. سپس به صورت گروهی در کلاس موارد را مطرح کنند و در مورد آن‌ها بحث کنند. سپس دو سوال طرح کنید:

1- اگر یک فناوری به‌خصوص را نداشتیم. دنیای امروز ما چگونه بود؟

2- اگر از آینده به زمان حال می‌آمدید و با خود فناوری پیشرفته‌ای می‌آوردید چه چیزی را در دنیای امروز ما تغییر می‌دادید؟

به عنوان یک فعالیت کلاسی از دانش‌آموزان بخواهید در مورد وقایع تاریخی از کتاب‌ها یا اینترنت اطلاعات جمع‌آوری کنند و به این فکر کنند که اگر فناوری زمان ما در زمآن‌های قدیم وجود داشت برقراری ارتباط، تفریحات و سبک زندگی مردم آن زمان چه تغییری می‌کرد و وقایع تاریخی آن زمان به چه شکل رقم می‌خورد؟

یک کلاس فناوری برای دانش‌آموزان چهار پاسخ را در مورد اینکه چگونه فناوری زندگی ما را تغییر می‌دهد ارائه می‌کند. این موضوع می‌تواند در بحث کلاسی یا گزارش‌های فردی گسترش یابد. این چهار پاسخ به شرح زیر هستند:

1- سلامت و طول عمر: امروزه بخشی از مطالعات فناوری نانو در مورد سلامت و مبارزه با بیماری‌ها است. اما تحولات تاریخی نشان می‌دهد که هر چه در مورد سلامت و طول عمر انسان تلاش‌های بیشتری انجام گرفته است به همان میزان نیز انسان در معرض خطرات دیگر قرار گرفته است. به عنوان مثال، با استفاده از دستگاه‌های محافظ مانند کیسه‌های هوا، ترمز ضد قفل، کنترل کشش و حتی کمربندهای ایمنی امنیت رانندگان بیشتر شده است و به سبب آن آمار تلفات جاده‌ای کاهش یافته اما از سوی دیگر با افزایش استفاده از خودرو میزان چاقی و کم تحرکی انسآن‌ها بیشتر شده که منجر به بیماری‌های قلبی و کاهش سطح سلامتی جامعه شده است.

2- کار و تفریح: امروزه بسیاری از بخش‌های تولید به وسیله ماشین آلات خودکار کنترل می‌شود و نیروی انسانی دخالت کمتری در آن دارد. این مساله سبب کاهش هزینه تولید می‌شود و می‌توان این تولیدات را به سراسر دنیا صادر کرد. اما ممکن است در بخش‌هایی از جهان به دلیل پایین بودن دستمزد هزینه تولید سنتی این محصولات کمتر باشد. بنابراین هنوز فناوری‌های قدیمی ممکن است در برخی مناطق اقتصادی حضور داشته باشند. با پیشرفت فناوری‌ها، ممکن است بسیاری از کارهایی که نیاز به هوش و خلاقیت دارند به‌وسیله‌ی رایانه‌های ساخته شده به‌وسیله‌ی نانولوله‌های کربنی و سوئیچ‌های مولکولی بسیار قدرتمند انجام شوند. سوالی که در اینجا مطرح می‌شود این است که چه کاری در آینده به‌وسیله‌ی انسآن‌ها انجام می‌شود. دانش‌آموزان باید بدانند که کدام مهارت‌ها در آینده‌ی بازار ارزشمند خواهند بود.

3- درک ما از واقعیت: امروزه بازی‌های رایآن‌های به سمت واقعیت مجازی حرکت کرده‌اند. این بازی‌ها به ما اجازه می‌دهند تا با استفاده از یک عینک سه بعدی به دنیای غیر واقعی سفر کنیم. کاربرد دیگر فناوری نانو که موجب تغییر شناخت ما از جهان هستی شده است، نانو ربات‌ها هستند. نسل آینده نانو ربات‌ها می‌توانند به داخل مغز انسان فرستاده شوند و با تحریک گیرنده‌های حسی ما بر روی درک ما از جهان تأثیر بگذارند. مثلا گیرنده‌های دوپامین و سروتونین را تحریک کنند که این امر صدها بار از مواد مخدر اعتیاد آورتر است. ما ممکن است در آینده حتی درک درست خود از واقعیت را از دست بدهیم.

4- طبیعت و بقای نسل‌ها: نانوربات‌ها می‌توانند جایگزین نیروی انسانی شوند. سیستم اقتصادی بازار آزاد به دنبال تولید انعطاف‌پذیر‌ترین و پرمحصول‌ترین گونه‌های کشاورزی هستند. این یعنی بسیاری از گونه‌های جانوری یا از بین می‌روند یا به کلی دچار دگرگونی می‌شوند. افزایش بازده دلیل اصلی توسعه فناوری است و فناوری نانو می‌تواند بسیار کارآمد باشد. اما ممکن است بسیاری از این توسعه‌ها در آینده خطرناک باشند. دانش‌آموزانی که در مورد اثر فناوری نانو در زندگی آینده بشر فکر میکنند باید بر روی خطرات آن و توسعه پایدار آن نیز مطالعه داشته باشند.

4-3- چگونه تأثیر انسان بر مسیر پیشرفت فناوری نانو را آموزش دهیم؟
داستآن‌هایی که در بخش 3-2 ارائه شد در این بخش به کمک ما می‌آیند. یک فعالیت کلاسی خواندن این داستآن‌ها در کلاس است. به عنوان مثال با خواندن داستان پای قطع شده قورباغه مشاهده کردیم که چگونه به ترتیب ژنراتور، لامپ، لوله خلاء، ترانزیستور، مدار مجتمع و رایانه اختراع شدند. با مطالعه این چنین داستآن‌هایی دانش‌آموزان پی می‌برند که چگونه فناوری، زندگی ما را تغییر داده است. هنگام خواندن داستآن‌ها از دانش‌آموزان سوالات زیر را بپرسید:
در این داستآن‌ها چه چیزی اختراع شد؟
چه کسانی از این اختراع استفاده کردند؟
انگیزه اختراع آن‌ها چه بود؟
چه چیزی باعث موفقیت آن‌ها شد؟
در ادامه از دانش‌آموزان بخواهید تا در مورد فناوری‌های آینده تصورات خود را با پاسخ گویی به سوالات زیر بیان کنند:
چه مشکلاتی را در محیط پیرامون خود یا در سطح جهان می‌بینید؟
به چه نوع مشکلاتی اهمیت می‌دهید؟
شخصا دوست دارید چه فناوری را در آینده تغییر دهید؟
انگیزه شما از این تغییر چیست؟ (خدمت به مردم، ثروت، افتخار و...)
بسیاری از دانش‌آموزان از نقش خود در آینده تغییرات فناوری نانو بی‌خبراند اما معلم می‌تواند از طریق آموزش صحیح دانش‌آموزان کمک کند که با تلاش، پرسش، اختراع، ساخت یا توسعه ابزار آلات، یادگیری و آموزش، می‌توانند آینده فناوری نانو را شکل دهند. همچنین دانش‌آموزان با اهمیت یادگیری علوم دیگر مانند ریاضی، شیمی و علوم مهندسی آشنا می‌شوند، زیرا بدون داشتن اطلاعات در این زمینه‌ها، اختراعات نانو دچار محدودیت می‌شوند. هرچند نمی‌توان تمام علوم را با جزئیات یاد گرفت اما همه باید به اندازه‌ای یاد بگیرند که بدانند در چه زمینه‌هایی اطلاعات کافی ندارند. آشنایی با آنچه که دانش‌آموزان نمیدانند بسیار مهم است، زیرا می‌توانند در مواقع نیاز، از کارشناسان آن موضوع مشاوره بگیرند.


5- چگونه ارزیابی فناوری نانو را آموزش دهیم؟
آیا فناوری نانو، فناوری خوبی است؟ اگر دانش‌آموزان را با نگاه انتقادی تربیت کرده باشیم آن‌ها به این پرسش، پاسخ‌های زیر را خواهند داد: خوب برای چه کسی؟ برای خود ما؟ برای محیط زیست؟ یا برای جامعه؟. سپس آن‌ها مزیت‌ها و معایبی که به‌وسیله‌ی معلمان یا از طریق فعالیت‌های خودشان یاد گرفته‌اند را فهرست می‌کنند و در مورد آن تصمیم میگیرند. در راستای آموزش نگاه انتقادی به دانش‌آموزان به آن‌ها آموزش دهید که هفت سوال زیر را از هر فناوری بپرسند:

این فناوری چیست؟

چرا از آن استفاده می‌کنیم؟

این فناوری از کجا آمده است؟

چگونه کار می‌کند؟

چگونه تغییر می‌کند؟

چگونه ما را تغییر می‌دهد؟

ما چگونه آن را تغییر می‌دهیم؟

انجمن پیشبرد علوم آمریکا[12] برای ارزیابی هر فناوری جدید پرسیدن سوال‌های زیر را پیشنهاد می‌دهد:

چه راه‌های جایگزینی برای رسیدن به یک هدف مشترک وجود دارد و مزایا و معایب آن روش‌ها چیستند؟

چه کسانی از مزایای فناوری جدید استفاده می‌کنند و این مزایا تا چه زمانی باقی می‌مانند. فناوری جدید به چه کسانی آسیب می‌رساند؟

هزینه فناوری جدید چقدر است؟ آیا این هزینه‌ها به مرور زمان کاهش می‌یابند؟ چه کسی این هزینه‌ها را پرداخت خواهد کرد؟ هزینه راه‌های جایگزین چقدر خواهد بود؟

فناوری جدید چه خطراتی دارد؟ خطرات آن متوجه چه گروهی خواهد شد؟ خطرات آن بر روی محیط زیست و جانوران دیگر چه خواهد بود؟ در بدترین حالت ممکن چه مشکلاتی ایجاد می‌شود؟ چه کسی مسئول حل این مشکلات خواهد بود؟

برای ساخت، نصب و راه‌اندازی فناوری جدید چه افراد، مواد، ابزار و دانشی لازم است؟ آیا آن‌ها در دسترس هستند؟ اگر نه، چگونه و از کجا به دست می‌آید؟ چه منابع انرژی برای ساخت و ساز یا تولید و همچنین برای به کارگیری مورد نیاز است؟ برای حفظ، به روز رسانی و تعمیر فناوری جدید چه منابعی لازم است؟

برای دفع زباله‌های فناوری جدید چه اتفاقی خواهد افتاد؟ زمانی که آن فناوری منسوخ یا فرسوده می‌شود، چگونه جایگزین خواهد شد؟ و در نهایت، مشاغل وابسته به آن چه خواهد شد؟

تمامی این سوالات می‌تواند به تقویت تفکر نقادانه دانش‌آموزان کمک کند. لذا آن‌ها می‌توانند با داشتن چنین ابزاری نه تنها فناوری نانو را ارزیابی کنند، بلکه می‌توانند از این روش در بررسی دیگر فناوری‌ها نیز بهره گیرند.

5-1- چگونه مزایا و هزینه‌های فناوری نانو را آموزش دهیم؟
در این مرحله ابتدا دانش‌آموزان را با فناوری‌های که به طور روزمره با آن‌ها سروکار دارند به چالش کشیده و پس از آموزش این روش از آن‌ها می‌خواهیم که از این ابزار برای ارزیابی فناوری مورد نظر که همان فناوری نانو است استفاده نمایند. زمانی که در مورد هزینه صحبت می‌کنیم بسیاری از مردم تنها به پول فکر می‌کنند اما زمان، سلامت، ایمنی، عدالت، محیط زیست و پایداری نیز شامل هزینه‌ها می‌شود. دانش‌آموزان درک هزینه‌ها و مزایای یک فناوری را با یک فعالیت به نام حباب‌های هزینه آغاز می‌کنند. به عنوان مثال از دانش‌آموزان بخواهید قیمت یک کنسول بازی را در نظر بگیرند. سپس از آن‌ها بخواهید این قیمت را با هزینه اجاره همین دستگاه مقایسه کنند. با محاسبه هزینه هر دو حالت دانش‌آموزان متوجه می‌شوند با هزینه تقریبیا هزار برابر اجاره کنسول بازی می‌توانند آن را خریداری کنند. پس خرید آن به صرفه است. اما برای دانش‌آموزان توضیح دهید که منظور از هزینه تنها پول نیست بلکه عوامل دیگری نیز با این موضوع در ارتباط اند مانند:

1- زمان (هزینه: ممکن است شما تمام وقت خود را با کنسول بازی صرف کنید)

2- سلامت (هزینه: شما ممکن است ورزش نکنید، و سلامتی و تناسب اندام خود را از دست بدهید)

3- شغل (مزیت: شما ممکن است یاد بگیرید که چگونه یک بازی رایآن‌های را برنامه‌ریزی کنید و در آینده فرصت شغلی به دست آورید.)

در فعالیت حباب‌های هزینه دانش‌آموزان یک فناوری آشنا مانند خودرو را در وسط یک برگه کاغذ می‌کشند و حباب‌هایی را در اطراف آن رسم می‌کنند و در هر حباب هزینه‌های آن فناوری را می‌نویسند. نتیجه این کار چیزی شبیه به شکل 2 می‌شود. سپس دانش‌آموزان در مورد مزیت‌های استفاده از این فناوری با یکدیگر گفتگو میکنند. این کار باعث می‌شود تا دانش‌آموزان با انواع مزایایی که آن فناوری دارد ولی به ذهن خودشان نرسیده آشنا شوند.

یک فعالیت کلاسی دیگر، نمودار PMI است. این فعالیت تمرین تجزیه و تحلیل فناوری با استفاده از یک راهبرد ساده یعنی پرسیدن سوال "چرا این فناوری مهم است؟" است. تجزیه و تحلیل فناوری اساسا برای تصمیم‌گیری‌های آموزشی، حرفه‌ای، اجتماعی و تفریحی که به شدت تحت تأثیر فناوری قرار دارند مهم است. از این رو باید یک ابزار تحلیلی آسان جایگزین تصمیمات ناگهانی یا تصمیم‌گیری بر‌اساس نظر دیگران شود. برای نمودار PMI، دانش‌آموزان یک جدول با سه ستون به نام‌های مثبت، منفی و نکات جالب رسم می‌کنند. دانش‌آموزان یک فناوری جدید را که منحصربه‌فرد می‌دانند، انتخاب می‌کنند و در هر ستون چندین مورد درباره نکات مثبت، منفی و جالب هر فناوری یادداشت می‌کنند. مطالب این جدول یک ماده خام برای یک مقاله کوتاه است. مقاله چهار پاراگراف دارد. پاراگراف اول در مورد جذابیت‌های موضوع اطلاعاتی را شرح می‌دهد، پاراگراف دوم در مورد نکات مثبت موضوع، پاراگراف سوم در مورد نکات منفی و پاراگراف چهارم نتیجه‌گیری است.

دو فعالیت اول، با هدف ایجاد ارتباط با موضوع صورت می‌گیرد و دانش‌آموزان راحت درباره هزینه‌ها و مزایا فکر می‌کنند. فعالیت بعدی نشان دهنده یک الگو در هزینه‌ها و مزایا است. مزایا اغلب مستقیم و قابل پیش‌بینی هستند، در حالی که هزینه‌ها اغلب غیرمستقیم و غیرقابل پیش‌بینی هستند. یک تلفن همراه را در نظر بگیرید؛ فردی که از تلفن همراه استفاده می‌کند مستقیما از مزایایی که در آن پیش‌بینی شده بهره می‌برد. اما اگر کاربر در حین رانندگی و صحبت کردن از تلفن همراه استفاده کند و باعث تصادف شود، فرد مصدوم به شکل غیر مستقیم از هزینه‌های این فناوری آسیب دیده که این مشکلات به‌وسیله‌ی برنامه‌نویس یا فروشنده تلفن همراه پیش‌بینی نشده بود. حال دانش‌آموزان می‌توانند با استفاده از این روش نظرات و مقالات خود را درباره فناوری نانو مطرح نمایند.

5-2- چگونه فناوری نانو را ارزیابی کنیم؟
مزایا و معایب فناوری‌ها بستگی به دیدگاه ما دارد. دانش‌آموزان باید یاد بگیرند حتی نسبت به ارزش‌های خود نیز دیدگاه انتقادی داشته باشند. در چنین حالتی نه تنها نسبت به نظرات خود انعطاف‌پذیر می‌شوند بلکه نظرات دیگران را نیز بهتر می‌شنوند. در نتیجه گفتگو و تبادل نظر بین دانش‌آموزان در مورد مزایا و معایب فناوری‌ها بهتر شکل می‌گیرد.
در راستای پرورش مهارت ارزیابی فناوری در دانش‌آموزان، فعالیت نمودار PMI را بر‌اساس نظرات و دیدگاه‌های یکی از همکلاسی‌های خود پرمی‌کنند. همچنین می‌توان این نمودار را بر اساس نظرات افراد تخیلی پرکرد، مثلا خود را به جای یک انسان روستایی، یک کشاورز یا دامدار بگذارند و بر اساس دیدگاه‌های او نمودار را پرکنند یا با خواندن داستآن‌های تاریخی فرض کنند که آن شخصیت‌ها اگر در زمان حال بودند چگونه در مورد مزایا و معایب فناوری نانو نظر می‌دادند.
ارزش‌های متفاوتی برای تعیین منافع یا هزینه‌های فناوری نانو وجود دارد اما مهمترین آن‌ها عبارت‌اند از؛
1-بقا: آیا فناوری نانو در تأمین غذا و امنیت ما مفید است؟ رابینسون کروزو [13] یک نمونه تخیلی از یک بازمانده کشتی شکسته در جزیره بیابانی است. زمانی که کشتی او در حال غرق شدن بود. او به جای طلا، ابزاری مانند تپانچه، اره و چکش را انتخاب کرد زیرا با این ابزار می‌توانست به بقای خود کمک کند.
2- آئین‌ها و سنت‌ها: قبایل بومی استالیا تبرهای فولادی را وسیله‌ای کاربردی و قایق را وسیله‌ای نامناسب می‌دانستند، زیرا براساس افسانه‌های سنتی، خدایان آن‌ها تبرهای سنگی به آن‌ها هدیه داده بودند که بسیار شبیه به تبرهای فولادی بودند، در حالی که خدایان چیزی شبیه به قایق به آن‌ها نداده بودند.
3- قدرت: در کشورهای در حال جنگ، موشک‌های استینگر، تفنگ‌های AK-47 و تانک‌های جنگی را به عنوان فناوری مناسب و کاربردی می‌دانند زیرا در حفظ قدرت آن‌ها کاربرد دارند. اما تلویزیون و ماهواره را به عنوان فناوری نامناسب می‌شناسند، زیرا نفوذ آن‌ها را تضعیف کرده‌اند.
4- حکومت‌ها: چین برای قرن‌ها پیشتاز فناوری بود. آن‌ها سال‌ها قبل از اروپائیان ساعت‌های مکانیکی ساختند و نیروی دریایی خود را گسترش دادند. اما با تغییر حکومت اولویت‌های آن‌ها نیز عوض شد و تمام انرژی کشور بر ساخت دیوار چین متمرکز شد. اما در عصر حاضر آن‌ها مجددا پیشتاز فناوری شده‌اند. این تغییرات از چه چیزی سرچشمه می‌گیرند؟
5- اقتصاد: آیا فناوری نانو سودآور است؟ در سیستم بازار آزاد سرمایه‌داری، فناوری‌هایی مانند برق، انرژی هسته‌ای و فناوری‌های اینترنتی بخشی از فناوری‌های سودآور محصوب می‌شوند، بنابراین مورد حمایت سرمایه‌داران قرار گرفته‌اند. آیا فناوری نانو می‌تواند مورد حمایت سرمایه‌گذاران قرار گیرد؟
6- عدالت: آیا فناوری نانو به نفع همه است؟ برخی دولت‌ها فناوری ساخت سدهای آبی را براساس اینکه چگونه بر کیفیت آب، آبزیان، حیات وحش و گیاه‌شناسی، تفریحات عمومی، مکآن‌های تاریخی و باستان‌شناسی و زیبایی‌شناسی تأثیر می‌گذارد، ارزیابی می‌کنند. آیا اینگونه ارزیابی‌ها در حوزه فناوری نانو نیز مطرح است؟
از دانش‌آموزان بخواهید برای چالش‌های بزرگتر آماده شوند. کسانی که در مورد فناوری نانو فکر می‌کنند، طیف وسیعی از باورها را درباره چگونگی بررسی هزینه‌ها و مزایا و چگونگی ارزش‌گذاری در نظر می‌گیرند. لذا در این راستا آموزش نحوه ارزیابی یک فناوری به دانش آموزان، به نظ مهم و ضروری می‌رسد.


6-نتیجه‌گیری
موضوع آموزش همواره یکی از موضوعات بحث برانگیز در حوزه علم و دانش بوده‌است. محققان و دانشمندان نیازمند بهترین ابزارها و روش‌های آموزشی هستند که به وسیله آن مفاهیم ناملموس را با بیانی ساده به هنرجویان و عموم آموزش دهند. از طرفی آموزش از حالت سنتی که استادان و مدرسان محوریت کلاس درس را در اختیار داشتند خارج شده و امروزه روش‌های آموزشی مبتنی بر مشارکت دانش آموزان در موضوع و خلق ایده در فرایند آموزش کانون توجه پژوهشگران حوزه آموزش قرار گرفته است. یکی از اهداف بارز روش‌های آموزشی برقراری ارتباط معنایی و کاربردی بین علم و فناوری است. موضوع فناوری نانو به دلیل ماهیت علم نانو از لحاظ تازگی، بین‌رشته‌ای بودن و غیر قابل دیدن با چشم غیر مسلح چالش‌های آموزشی قابل توجهی در آموزش مفهوم تا فناوری آن برای مدرسان و استادان ایجاد کرده است. آموزش فناوری نانو بایستی دو جنبه سادگی کلام در راستای انتقال مفهوم فناوری نانو و پارامترهای تهییج کردن دانش آموزان برای شرکت در بحث‌های کلاسی و استعداد‌یابی را برخوردار باشد.

بنابراین در بسیاری از کشورها، برنامه‌های آموزشی و روش‌های رسمی و غیر رسمی متنوعی در آموزش فناوری نانو برای دانش آموزان طراحی و آزموده شده‌اند.یکی از این روش‌ها استفاده از راهکار ICE-9 است. در این روش 9 سوال بنیادی در مورد ماهیت، تغییرات و ارزیابی هر فناوری، مطرح می‌شود که با پاسخگویی به آن‌ها زوایای مختلف فناوری آموزش داده می‌شود. این روش دانش‌آموزان را تبدیل به افرادی خلاق و پرسشگر می‌کند و به آن‌ها می‌آموزد که در برخورد با هر فناوری چگونه با طرح سوال پی به ماهیت آن ببرند و یا در برخورد با مشکلات چگونه با طرح سوال فناوری مورد نیاز جهت برطرف کردن مشکلات را انتخاب کنند. همچنین در طی فرایند آموزش ارتباطی دوطرفه بین مدرس و دانش‌آموز شکل می‌گیرد که به خودی خود نقش مهمی را در بالا بردن کیفیت آموزش ایفا می‌کند. روش‌های آموزشی به طور پیوسته در حال تغییر و بهبود هستند، لذا محققان و صاحب‌نظران به منظور توسعه و گسترش روش‌های آموزشی متنوع در راستای پوشش‌دهی متخصصان، علاقمندان و افکار عمومی جامعه نیازمند تلاش روز افزون هستند.

 

قدردانی

تألیف مقاله با حمایت مالی و معنوی شرکت توسعه افق فناوری نانو توانا صورت گرفته است. شرکت توسعه افق فناوری نانو توانا در راستای گسترش روش‌های آموزش دانش آموزی فناوری نانو و استفاده از پتانسیل‌‌‌های آموزشی موجود در کشور، در حوزه آموزش بین المللی مشغول به فعالیت است. این شرکت تا کنون در کشورهای ترکیه، هند، اکوادور، عمان و چین، کارگاه‌های آموزشی برگزار نموده است. از طرفی در راستای بهبود کیفیت آموزشی توآم با گسترش فعالیت‌های پژوهشی، در کشورهای کوبا و چین، آزمایشگاه فناوری نانو راه‌اندازی کرده است.

 

منبع:

[1]- Nanoscience Education, Workforce Training, and K-12 Resources. Judith Light Feather and Miguel F. Aznar; by Taylor & Francis Group, LLC. 2011. 77-119.