ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

نانو 2020؛ توسعه زیرساخت فیزیکی و انسانی برای علم و مهندسی نانو

گزارش سمت وسوی تحقیقات فناوری نانو برای نیاز‌های جامعه در 2020 که به‌وسیله‌ی مرکز ارزیابی فناوری جهانی و با حمایت بنیاد ملی علوم تهیه شده است، دومین گزارش در مورد سمت و سوی تحقیقات فناوری نانو است که بعد از اولین گزارش به‌نام "نانو1"که در سال 1999 منتشر شد در سال 2011 منتشر شده است. این گزارش که به گزارش "نانو2" موسوم است به بررسی پیشرفت‌های علم وفناوری نانو در دهه گذشته می‌پردازد و فرصت‌های پیش رو برای توسعه فناوری نانو در 10 سال آینده را نشان می‌دهد. در این گزارش دستاورد‌های فناوری نانو از سال 2000 خلاصه شده است. از آن مهم‌ترهدف‌های مورد انتظار برای تحقیقات فناوری نانو در 10 سال آینده و چگونگی رسیدن به آنها در قالب نیاز‌های اجتماعی توضیح داده شده است. گزارش"نانو2" در برگیرنده دیدگاه‌های متخصصین برجسته دانشگاهی، صنعتی و دولتی است که در مجامع تخصصی برگزار شده در ایالات متحده و دیگر نقاط جهان بین مارس و جولای 2010 شرکت کرده‌اند. مخاطبین این گزارش جامعه دانشگاهی، بخش خصوصی، سیاستگذاران و کارگزاران دولتی و به طور عمومی تمام افراد مرتبط با فناوری نانوهستند. مقاله حاضر ترجمه و خلاصه بخشی از این گزارش در حوزه کاربرد فناوری نانو در حوزه ایجاد زیرساخت های فناوری با عنوان " توسعه زیرساخت فیزیکی و انسانی برای علم و مهندسی نانو " است که به تحولات 10 سال گذشته توسعه فناوری نانو درباره این موضوع و دورنمای آن در 10 سال آینده می‌پردازد.

 

 

 

1.     چشم‌انداز دهه آینده

1-1.        تغییر این چشم‌انداز طی 10 سال گذشته

برنامه اجرایی پیشگامی ملی فناوری نانوی ایالات متحده آمریکا در سال 2000 میلادی، آموزش علم و مهندسی نانومقیاس را برای توسعه اقتصادی، رفاه عمومی و کیفیت زندگی شهروندان آمریکا حیاتی قلمداد نمود. گزارش «جهت‌گیری‌های تحقیقاتی فناوری نانو»، در زمینه چشم‌انداز زیرساخت فیزیکی و آموزش به موارد ذیل توجه کرده است: الف) نیاز به یک جامعه دانشگاهی چندرشته‌ای مبتنی بر مفاهیم واحد در علم و مهندسی نانومقیاس، و ب) ضرورت بهبود دسترسی به تجهیزات تعیین مشخصات، پردازش و سنتز.

در گزارش‌های مختلف، اهمیت بهبود آموزش علم، مهندسی، فناوری و ریاضیات (STEM) در ایالات متحده آمریکا مورد تأکید قرار گرفته است. در سال 2000 میلادی بنیاد ملی علوم آمریکا بر برنامه‌های آموزشی با اهداف ذیل تمرکز نمود: 1) ضرورت تغییر تمرکز برنامه‌های آموزشی از تجزیه و تحلیل میکرو به درک نانومقیاس و دستکاری خلاقانه مواد در مقیاس نانو؛ 2) یک هدف 5 ساله با هدف تضمین اینکه 50 درصد نهادهای تحقیقاتی دانشگاهی و دانشجویان به مجموعه کاملی از تجهیزات تحقیقاتی نانومقیاس دسترسی داشته باشند؛ و 3) دانشجویان حداقل 25 درصد دانشگاه‌های تحقیقاتی به آموزش‌های حوزه فناوری نانو دسترسی داشته باشند.

در حال حاضر به فناوری نانو به عنوان نیروی محرک تمامی صنایع کلیدی دنیا توجه شده و این فناوری در حل چالش‌هایی نظیر انرژی، آب، محیط زیست، سلامت، مدیریت اطلاعات و امنیت نقش مهمی ایفا می‌کند. برای رقابت اثربخش در بازارهای جهانی باید به طور مستمر به اختراعات حوزه علم و مهندسی نانو توجه نمود. این اختراعات از آموزش فارغ‌التحصیلان، کارآفرینان ماهر و با انگیزه‌ای که بتوانند اختراعات را به فناوری‌های ابداعی تبدیل کنند، تجهیزات پیشرفته برای سنتز و تعیین مشخصات، نیروی کار آموزش دیده برای صنایع، و شهروندان آگاه نشات می‌گیرند.

 

1-2.        چشم‌انداز 10 سال آینده

چشم‌انداز آموزش فناوری نانو در دهه آتی با اتکا بر زیرساخت‌های فنی و انسانی کشورها، باعث معرفی اثربخش و سریع محصولات و فرایندهای مبتنی بر این فناوری می‌گردد که این امر می‌تواند نیازهای اجتماعی مشترک را برآورده نماید. برای درک و‌شناسایی این چشم‌انداز ضروری‌ است تا موارد ذیل مدنظر قرار گیرد:

·         تداوم توسعه چشمگیر در اکتشافات علم و مهندسی که با اتکا بر پیوند تحقیقات و آموزش تسهیل می‌شود؛

·         تجهیزات تعیین مشخصات و سنتز به روز و دائمی

·         استفاده از دانش علم و مهندسی جدید در دوره‌های تمامی سطوح آموزشی

·         اطمینان از اینکه محدویت‌های رشته‌های دانشگاهی موجود و ماهیت بین‌رشته‌ای علم و مهندسی نانو مانع توسعه آن نمی‌گردد.

·         تسهیل آینده‌های خوش ناشی از همگرایی فناوری نانو، فناوری اطلاعات، زیست‌فناوری، علوم شناختی و سایر علوم.

·     تسهیل راهکارهای ابداعی مبتنی بر علوم نانو برای رفع چالش‌های جهانی نظیر انرژی، آب، محیط‌زیست، سلامت و فرایندهای اطلاعاتی.

·         توانمند کردن مربیان کلاس‌های علم، فناوری و مهندسی از طریق آموزش سطح اول و افزایش شناخت آنها.

·         ترغیب دانشجویان برای ورود آن‌ها به مشاغل علم و مهندسی

·         توسعه خوشه‌های مشاغل فناوری نانو در مدارس برای آماده کردن دانش‌آموزان دبیرستانی برای مشاغل فناوری نانو

·         توسعه نیروی کار ماهر و آگاه

·         مدنظر قرار دادن فناوری نانو در برنامه‌های آموزشی

·         توانمندسازی کارگران و عامه مردم برای درک مزایا و منافع فناوری‌های مبتنی بر فناوری نانو

·         ارائه کافی و مناسب آموزش ایمنی فناوری نانو برای کارگران و دانشجویان

·         درنظر گرفتن مسائل اخلاقی، ایمنی و اجتماعی در رشته‌های فناوری نانو، و

·         نهادینه‌سازی برنامه‌های آموزشی فناوری نانو.

 

2.     پیشرفت‌های 10 سال گذشته و وضعیت کنونی

توسعه منابع آموزشی، نیروی کار ماهر و حمایت از زیرساخت‌ها و ادوات ارتقای فناوری نانو، از اهداف اصلی NNI محسوب می‌شوند.

 

2-1. زیرساخت فیزیکی

طی دهه گذشته در ایالات متحده آمریکا و سایر کشورهای دنیا، شاهد پیشرفت‌های گسترده‌ای در زمینه تجهیزات تحقیق و توسعه فناوری نانو بوده‌ایم. از سال 2000 میلادی حدود 100 مرکز و شبکه ملی و حدود 50 سازمان تحقیقاتی با تمرکز بر تحقیق و توسعه‌ی پیشرفته، زیرساخت تجربی قدرتمندی را در حوزه فناوری نانو در ایالات متحده آمریکا تشکیل داده‌اند.

 

2-2. پیشرانان آموزشی: دانش بنیادی جدید و نوآوری مبتنی بر فناوری نانو

طی دهه گذشته، پیشرفت علم و فناوری نانو با اتکا بر برنامه‌های مختلف فناوری نانو در اقصی نقاط دنیا، بسیار گسترده بوده است. در سال 2000 میلادی تنها 7 مجله علمی و مهندسی حرفه‌ای بر حوزه فناوری نانو تمرکز داشتند، اما در حال حاضر این رقم به بیش از 90 مجله افزایش پیدا کرده است. نرخ رشد سالیانه تعداد مقالات حرفه‌ای این حوزه با رشدی نمایی از 600 مقاله در سال 1990 به 13700 مقاله در سال 2000 و 68 هزار مقاله در سال 2009 افزایش یافته است. تعداد اختراعاتی که در این تعداد مقالات تشریح شده‌اند، دانش جدیدی را فراهم می‌کنند که باید در مجموعه‌های آموزشی مدنظر قرار گیرند.

 

2-3. آموزش: عمومی/ غیررسمی، دانشگاهی/رسمی، دانشگاهی/اجتماعی، K-12

برای اینکه بتوان دانش فزاینده فناوری نانو و کاربردهای آن را به فناوری‌های نوظهور تبدیل نمود، باید آموزش این حوزه سریعاً تکامل یابد. آموزش یک سرمایه‌گذاری بلندمدت بوده و بازگشت سرمایه‌گذاری در این حوزه حداقل یک نسل به طول می‌انجامد. 10 سال گذشته، بنیاد ملی علوم آمریکا با انجام آینده‌نگاری، تأمین مالی آموزش فناوری نانو به همراه انجام تحقیقات در زمینه اثرات اجتماعی این فناوری را آغاز نمود.

 

2-3-1. وضعیت آموزش عمومی/غیررسمی علم و فناوری نانو

شبکه آموزش غیررسمی علوم نانو (NISE Net) در آمریکا با هدف ایجاد یک زیرساخت ملی از نهادهای آموزش علمی غیررسمی و با مشارکت مراکز تحقیقاتی فناوری نانو در سال 2005 میلادی ایجاد شد. هدف این شبکه، افزایش آگاهی عمومی، شناخت و مشارکت آن‌ها در علم، مهندسی و فناوری نانو بود. این شبکه در سال 2005 میلادی با پایش محیطی که در آن به دنبال اثرات مورد نظر بود، چهار چالش کلیدی زیر را‌شناسایی کرد:

·         محتوا و تعلیم آموزش فناوری نانو در حال ظهور بود.

·     این حوزه به دنبال این بود که منابع آموزشی غیررسمی‌ایی را طراحی کند که به طور اثربخشی فناوری نانو را در مجموعه‌های آموزشیعلمی غیررسمی، به عامه مردم معرفی نماید.

·     در سطح نهادی نیز آموزش علمی غیررسمی (ISE) ، تجربه، مهارت و مشوق‌های لازم جهت آموزش نانو برای عامه مردم کم بود.

·         در سطح میدانی نیز در زمینه توسعه و فعالیت در چارچوب یک شبکه حمایتی ملی، تجربه کمی وجود داشت.

در بین سال‌های 2005 تا 2009 شبکه NISTE در زمینه بررسی چهار چالش فوق به پیشرفت‌های چشمگیری دست یافت به طوری که در سال 2009 میلادی گفته می‌شد که این شبکه قادر است آموزش علوم نانو برای عامه مردم را در اقصی نقاط کشور ارتقا دهد.

در حالی که در 10 سال گذشته مفاهیم فناوری نانو برای عامه مردم ناشناخته بود، بر اساس تحقیقی که در سال 2009 در سطح ملی انجام شد، 62 درصد بزرگسالان آمریکایی از فناوری نانو مطلع بودند.

 

2-3-2. وضعیت آموزش علم و مهندسی نانو (NSE) در دانشگاه‌‌ها

در حال حاضر اغلب دانشگاه‌های تحقیق‌محور دارای رشته‌های مرتبط با علم و فناوری نانو بوده، در بسیاری از آن‌ها مؤسسات یا مراکز خاص فناوری نانو وجود داشته و در برخی نیز دانشکده‌ها یا بخش‌های مبتنی بر فناوری نانو مستقر است.

در حال حاضر از مفاهیم مربوط به علم، فناوری و مهندسی نانو در دوره‌های آموزشی و کتاب‌های درسی دانشکده‌ها و دبیرستان‌ها استفاده می‌شود. همچنین رشته‌های مربوط به علوم نانو نیز به سرعت در دانشگاه‌ها در حال توسعه است. طی دهه گذشته، برای معرفی مفاهیم NSE به دانشجویان تحت تعلیم، از رویکردهای مختلفی بهره‌برداری شده است:

·     رویکرد تکمیلی: وارد کردن مفاهیم بنیادی NSE در رشته‌های موجود که این رویکرد در اقصی نقاط کشور آمریکا موفقیت‌آمیز بوده است.

·     رویکرد اصول طراحی و تحقیق: مدل‌های مفهومی مورد استفاده در اصول طراحی و تحقیق در برنامه دانشگاه نورس‌وسترن استفاده شده است. هر مدل دربرگیرنده مجموعه‌ای از فعالیت‌های مبتنی بر تحقیق است که در پروژه‌های طراحی تیمی تجمیع می‌شوند.

·     رویکرد آبشاره (Cascade approach) : این روش به دانشجویان سطوح بالاتر اجازه می‌دهد تا در فرایند آموزش مفاهیم به دانشجویان سطوح پایین‌تر، آن‌ها را یاد گرفته و تقویت شوند. در این رویکرد، دانشجویان سطوح بالاتر با کسب درک عمیق از مفاهیم مطالعه شده، طراحی و تفکر خلاق را تجربه نموده و مهارتهای ارتباطی و تحقیقی خود را ارتقا دهند.

 

2-3-3. وضعیت دانشگاه‌های محلی در آموزش NSE

40 درصد دانشجویان ایالات متحده آمریکا، به طور کلی تحصیلات خود را از دانشگاه‌های محلی آغاز می‌کنند. برآورد شده است که جمعیت اقلیت کنونی، تا سال 2023 اکثریت دانش‌آموزان را در اختیار داشته باشند. همچنین پیش‌بینی می‌شود که نقش دانشگاه‌های محلی در زمینه آموزش علم و فناوری نانومقیاس در بین دانشجویان و کارگران آمریکایی افزایش یافته و نسبت به امروزه با اهمیت‌تر گردد.فشارهای اقتصادی باعث شده است که دانشکده‌های فنی دوره‌های جدید 4 ترمی را در حوزه فناوری نانو ایجاد نمایند.

 

2-3-4. وضعیت آموزش NSE K12

فقدان دانشجویان علاقمند به علم و مهندسی در کشورهای پیشرفته رایج بوده و رشد اقتصادی این کشورها در بلندمدت با مشکل مواجه خواهد شد.

مفاهیم آموزشی NSE در سطوح ملی و ایالتی به استانداردها و اهداف آموزشی STEM گره خورده است. برای تحقق اهداف آموزش نیروی کار و تغییر آموزش‌های رسمی و غیررسمی و داشتن مردم آگاه، همگرایی افقی و عمودی برنامه‌های آموزشی NSE ضروری است.

همگرایی افقی (horizontal integration) : از آنجایی که مفاهیم آموزشی NSE پدیده‌هایی را تشریح می‌کنند که در تمامی رشته‌های STEM اتفاق می‌افتند، لذا این مفاهیم با محدودیت‌های رشته‌های موجود مواجه می‌شوند. به طور خاص، ادغام زیست‌شناسی، فیزیک و شیمی در مقیاس نانو با استفاده از تکنیک‌های یکسان، مسائل مشابهی را حل و فصل می‌کند. بعلاوه خواص منحصربه‌فرد نانومواد و تکنیک‌های سنتز پیچیده، نیازمند ادغام علم و مهندسی است. در این شرایط، استفاده از رویکرد سیستم‌های منسجم برای آموزش فناوری نانو مناسب است. بهره‌مندی از رویکرد افقی و بین‌رشته‌ای، این فرصت را فراهم می‌کند که STEM به روشی منسجم آموزش داده شده و دانشجویان قادر به درک تداخل طبیعی این علوم خواهند بود.

همگرایی عمودی (Vertical integration) : وارد کردن آموزش فناوری نانو به کلاس‌های 7 تا 12 این فرصت را فراهم می‌کند تا به این نکته پی‌ببریم که دانش‌آموزان چگونه مفاهیم بنیادی علوم نانو را در هر سطح یاد می‌گیرند.بر اساس نتایج تحقیقات حوزه یادگیری، آموزش مفاهیم بنیادی مشابه NSE در سطوح کلاس‌های چندگانه، می‌تواند منجر به درک عمیق‌تر مفاهیم STEM و انتقال اثربخش‌تر آموزش از یک سطح به سطح دیگر گردد. همگرایی عمودی اثربخش‌تر و از نظر زمانی به صرفه‌تر است.

 

2-3-5. همگرایی بین‌المللی

آموزش STEM K-12 ایالات متحده آمریکا با هیچ کشوری قابل مقایسه نیست. بر اساس گزارشی جدید، برای بهبود استانداردهای آموزشی، باید از الگوبرداری بین‌المللی استفاده شود. در حالی که تحقیق و توسعه و بکارگیری فناوری نانو در اقصی نقاط دنیا در حال رشد است، کشورها می‌توانند از اقدامات برتر سایر کشورهای دنیا در زمینه دوره‌های آموزشی STEM بهره‌برداری نمایند.

 

3.     اهداف، موانع و راهکارهای 5 تا 10 سال آینده

پیشرفت‌های چشمگیر در اکتشافات تحقیقاتی فناوری نانو به همراه فرصت‌های رشد در فناوری‌های ابداعی نانو، بیانگر چالش‌های زیرساختی جدیدی است. طی 10 سال آینده در حالی که توسعه اکتشافات تداوم دارد، ولی چالش کلیدی، تسریع انتقال اکتشافات به حوزه فناوری است. بعلاوه با توجه به ماهیت بین‌رشته‌ای فناوری نانو، توسعه کاربردهای واقعی و ارتباط بلافصل آن با فرصت‌های کاری آینده، باعث شده است که آموزش علوم نانو به یک ابزار ایده‌آل برای افزایش علاقمندی دانشجویان به رشته‌های STEM گردد. در این راستا باید یک راهبرد ملی تدوین شود تا تلاش‌های کنونی در زمینه آموزش STEM و NSE توسعه یابد.

 

3-1. زیرساخت فیزیکی

طی دهه گذشته در زمینه تجهیزات علم و مهندسی نانو رشد گسترده‌ای وجود داشته است. هدف اصلی، بهره‌برداری کامل از تجهیزات علم و مهندسی، در عین افزایش مستمر قابلیت‌های جدید است. کارگاه‌های بین‌المللی خاطرنشان می‌سازند که به تجهیزات تحقیق و توسعه‌ی جدیدی در این زمینه نیاز است.

 

3-2. مدل‌های عمومی/ غیررسمی در NSE

ایجاد یک شبکه موفق که بر تجارب آموزش غیررسمی فناوری نانو تمرکز نماید، هدف اصلی شبکه NISTE برای 5 سال آینده است. برای تحقق این هدف، باید اقدامات زیر صورت پذیرد:

·     انجام تجزیه و تحلیل SWOT از مدل‌های عمومی برای تعیین ارزش فعالیت‌های کنونی و استفاده از داده‌های الگوبرداری برای طراحی مدل‌های آموزشی عمومی اثربخش و کارا.

·     تعمیق مشارکت در زمینه ISE فناوری نانو در بیش از 100 نهاد و توسعه دوره‌های علم و فناوری نانوی آن‌ها با تزریق محتوای نانو در تمامی برنا‌مه‌ریزی‌های آموزشی آنها.

·     توسعه منابع از طریق ارتباط با سایر شبکه‌های غیررسمی مربیان و محققان برای توسعه هرچه بیشتر آموزش NSE برای مخاطبین در مجموعه‌های آموزشی رسمی و غیررسمی.

·     توسعه روابط پایدار بین نهادهای آموزشی غیررسمی و مؤسسات تحقیقاتی‌ای که می‌توانند منافع پایداری را برای شبکه NISTEفراهم کنند.

·     بهره‌برداری از رسانه‌های الکترونیکی برای توسعه رویکردهای خلاقانه آموزش جوانانی که این مکانیزم‌های ارتباطی جدید را قبول دارند.

 

3-2-1. تربیت نیروی کار آینده

تربیت نیروی کار آینده شدیدا با آموزش‌های رسمی مرتبط بوده بوده اما تحت تأثیر آموزش غیررسمی علوم نیز است. از منظر آموزش غیررسمی، جنبه‌های مربوط به تربیت نیروی کار آینده در چهار مرحله اتفاق می‌افتد:

·     مرحله 1. ابتدایی (کلاس‌های K-5) : هدف اصلی آموزش ISE برای نوجوانان، افزایش علاقه آن‌ها به علم، فناوری، مهندسی و ریاضیات و موضوعات عمومی و اجتماعی است.

·     مرحله 2- متوسطه (کلاس‌های 6 تا 12) : هدف از آموزش ISE برای نوجوانان متوسطه و دبیرستانی، توسعه دانش پایه، آگاهی و مهارتها‌ی آن‌ها در زمینه STEMSدر عین حفظ و افزایش علاقمندی آن‌ها به این حوزه است.

·     مرحله 3- دانشگاه: هدف از آموزش ISE برای دانشجویان و فارغ التحصیلان فراهم کردن فرصت مناسب برای آن‌ها جهت همکاری با مردم و فعالیت‌های آموزشی K-12 است.

·     مرحله 4- محیط کار: هدف از آموزش ISE در محیط کار افزایش تعداد دانشمندان، مهندسان و تکنسین‌هایی است که می‌توانند در زمینه فناوری نانو فعالیت کنند.

 

3-2-2. آماده کردن شهروندان و مصرف‌کنندگان

فعالیت‌‌های آموزشی گسترده عمومی منجر به افزایش آگاهی عمومی فناوری نانو خواهد شد. تأکید بر فناوری نانو به عنوان کلید حل مسائل اجتماعی‌ مختلفی نظیر انرژی تجدیدپذیر، پزشکی، محیط‌زیست و...، باعث علاقمندی بیشتر مردم به این حوزه می‌گردد. همچنین باید در مردم این ظرفیت را ایجاد کرد تا مزایا و ریسک‌های فناوری نانو را ارزیابی نموده و این ظرفیت را پیدا نمایند تا سیاست‌گذاری این عرصه را تحت تأثیر قرار دهند. به اعتقاد لی و شئوفل: «افزایش آگاهی مردم به معنی بهبود دیدگاه‌های علمی در بین عامه مردم یا به عبارت ساده بهبود سواد آن‌ها نیست. افزایش آگاهی مردم شامل ارتباطات اثربخش با تمامی ذینفعان (دانشمندان، شهروندان، سیاست‌گذاران و...) است».

برای مردم شاخص‌های محوری، ارتباط با ریسک مبهم، اعتماد و کنترل است. داده‌ها نشان می‌دهد که مردم خواستار اطلاعات و مقررات دولتی هستند. مردم احساس می‌کنند که دانشمندان دانشگاهی با اعتمادترین منبع اطلاعات در حوزه فناوری نانو هستند. همچنین مردم بر این باورند که در موزه‌‌های علمی نیز اعتماد بالایی وجود دارد. در مقابل دولت و رسانه‌های خبری کمتر مورد اعتماد مردم هستند تا واقعیت‌ها را در زمینه ریسک‌ها و مزایای فناوری نانو بیان کنند. بر اساس تحقیقی که به‌وسیله‌ی مرکز فناوری نانو برای جامعه انجام شده است، «محققان و دانشمندان دانشگاهی که برای کسب و کارهای نانو کار می‌کنند، از جمله با اعتمادترین منابع اطلاعات در زمینه فناوری نانو محسوب می‌شوند». نتایج منتشر نشده مطالعه‌ای مشابه نیز نشان می‌دهد که از دیدگاه مردم، دولت و رسانه‌های خبری، از کم ‌اعتمادترین منابعی هستند که می‌توانند در زمینه ریسک‌ها و منافع فناوری نانو اظهار نظر کنند.

 

3-3. آموزش NSEدر دانشگاه‌ها

در حال حاضر فناوری‌های مبتنی بر نانو در حال نفوذ به بازار هستند. در این شرایط الزامات آموزش فارغ‌التحصیلان و دانشجویان چشمگیر بوده اما پیش‌بینی آن‌ها دشوار است. در این راستا، باید با همکاری صنعت و جهت تضمین ارتباط محتوای آموزشی با نیروی کار، بحث و تبادل نظر دائمی در خصوص تجربیات و الزامات دوره‌های آموزشی وجود داشته باشد.

اگرچه استانداردهای آموزشی و یادگیری اجباری در سطح دانشگاه وجود ندارد، اما فرایند اعطای مدرک و رقابت واحدها برای تأمین مالی و جذب منابع، به خاطر وجود محدویت‌های رشته‌ای شدید، تقویت می‌شود. اولویت‌های بهبود آموزش NSE در سطح دانشگاه، عبارتند از: توسعه دوره‌های ابداعی و برنامه‌های فناوری نانو، بهبود ارتباطات بین‌رشته‌ای، و حمایت از آموزش NSE از طریق برگزاری کارگاه‌‌ها در دانشکده‌ها، کارگاه‌های توسعه محتوا، به اشتراک گذاشتن برخط (online) محتوا و رویدادهای شبکه‌سازی.

 

3-4. آموزش NSE در مؤسسات آموزش عالی (Community College)

در حالی که دانشگاه‌های تحقیقاتی آمریکا به پیشگامان علم و مهندسی در دنیا معروف هستند، رقابت در حوزه فناوری نانو در حال افزایش است. برای رفع نیازهای ملی محققان در آینده‌ای نزدیک، باید دانشجویان آمریکایی را علاقمند به تحصیل در حوزه STEM نمود.

 

3-5. آموزش NSE در دوره‌های K-12

هدف اصلی در آموزش، وارد کردن NSE در استانداردهای آموزشی ملی و ایالتی K-12 است. استفاده از مفاهیم NSE در کتاب‌های درسی و دوره‌های K-12، باعث توسعه سریع دانش علمی جدید در حوزه فناوری نانو می‌گردد. در این راستا یکی از اهداف کلیدی این حوزه،‌شناسایی مفاهیم بنیادی فناوری نانو و استفاده از آن‌ها در استانداردهای آموزشی ملی و ایالتی STEM است.

 

3-6. سطوح آموزشی NSE: مشارکت جهانی و آموزشی مجازی

3-6-1. همکاری‌های جهانی

چالش‌های آموزش NSE ماهیتی جهانی دارند. همکاری باکشورهای مختلف، یکی از موضوعات اصلی کارگاه جهانی آموزش علم و مهندسی فناوری نانو در نوامبر سال 2008 میلادی بود. یکی از یافته‌‌های اصلی این کارگاه، ضرورت تشکیل جامعه آموزشی گسترده در فضای واقعی و مجازی برای حمایت از توسعه و تبادل منابع آموزشی و ایجاد هیجان در زمینه آموزش علم و فناوری نانو بود.

 

3-6-2. زیرساخت فضایی/ آموزش از طریق رسانه‌های اجتماعی

فناوری‌‌های مبتنی بر فناوری نانو می‌توانند استانداردهای زندگی را در اقصی نقاط دنیا بهبود بخشند. با کاهش تعداد روزنامه‌نگاران علمی در سال‌های گذشته، این فرصت برای سازمان‌های همکار NNI، دانشگاه‌ها و برنامه‌های صنعتی و سایر گروه‌های ذینفع فراهم می‌آید تا با توسعه اطلاعات لازم، سطح آگاهی عمومی مردم در زمینه مزایا و ریسک‌های ناشی از تحقیقات و تجاری‌سازی فناوری نانو را ارتقا دهند. رشد سریع فناوری اطلاعات، پارادایم‌های ارتباطی جدیدی نظیر ویکی‌پدیا، فیس‌بوک، سکند لایف، یوتیوب و کیندل، ایجاد می‌‌کند که باید مورد استفاده مربیان جوان و آشنا با ادبیات فناوری اطلاعات قرار گیرد.

 

4.     نیازهای زیرساختی علمی و فناورانه

4-1. زیرساخت تسهیلات

باید بودجه‌های مربوط به تسهیلات کاربران کافی باشد تا با فراهم کردن هزینه‌های عملیاتی و تخصص‌های محلی، کاربران مبتدی بتوانند از تجهیزات پیشرفته به طور اثربخشی بهره‌برداری کنند.

در حالی که فناوری‌‌های مبتنی بر نانو هر روز پیشرفته‌تر می‌شوند، هزینه‌ها و پیچیدگی تجهیزات مورد نیاز برای استفاده، سنجش و دستکاری نیز افزایش می‌یابد. برای تقسیم هزینه‌های این قابلیت‌های جدید، باید همکاری‌های بین‌المللی و صنعتی بهبود یابند.

 

4-2. آموزش NSE در راستای تربیت نیروی کار

آمادگی برای استخدام یکی از جنبه‌های مهم فرایند آموزش محسوب می‌شود. در جهان به سرعت در حال تکامل ما، به خاطر تغییر فناوری‌ها و رقابت جهانی فزاینده، نیازهای صنعت در حال تغییر است. بسیاری از کشورها با پیروی از ایالات متحده آمریکا، پیشگامی فناوری نانوی خود را طراحی و تدوین کرده‌اند. این پیشگامی‌ها به دنبال تمرکز بیشتر بر توسعه هدفمند فناوری هستند، در نتیجه آموزش افراد در زمینه علم و فناوری نانو در سطوح مختلف به یک رقابت جهانی تبدیل خواهد شد. در این راستا، وزارت کار باید با همکاری گروه‌های صنعتی و انجمن‌های مهندسی و علمی حرفه‌ای به دنبال ارزیابی دقیق نیازهای نیروی کار محلی فناوری نانو باشند.

 

4-3. آموزش NSE عمومی/غیررسمی

یکی از زیرساخت‌های کلیدی، نیاز به مربیانی است که علاقمند، آشنا و مطلع از علم، فناوری و مهندسی نانو باشند. این فرایند شامل مربیان موجود در موزه‌های علمی، موزه‌های کودکان، برنامه‌های اردویی دانشگاهی، برنامه‌های سطح مدارس، کتابخانه‌ها، تلوزیون آموزشی، رادیو و اینترنت است.

دومین زیرساخت، ضرورت دسترسی سریع به مجموعه‌ای از منابع و فعالیت‌های آموزشی است که می‌توانند گروه‌های سنی مختلف را با دامنه گسترده کاربردها، موضوعات و الزامات اجتماعی علم و فناوری نانو آشنا کنند.

 

4-4. آموزش NSE در سطح دانشگاه

ماهیت بین‌رشته‌ای و چندرشته‌ای فناوری نانو نیازمند فعالیت‌های مؤسسات و مراکز در سطح دانشگاه‌ها است. این مراکز و مؤسسات باید به طور گسترده در مناطق مختلف مستقر شوند تا همه بتوانند بدون نیاز به صرف زمان طولانی به آسانی به آن‌ها دسترسی داشته باشند.

 

5.     راهبردهای اجرا و سرمایه‌گذاری تحقیق و توسعه

5-1. تسهیلات

تسهیلات تحقیق و توسعه علم و فناوری نانوی موجود با دو چالش کلیدی زیر مواجه است: 1) تهیه منابع مالی مستمر برای حمایت از تخصص‌های محلی موجود برای کمک به استفاده‌کنندگان سیار، و 2) حفظ و به روز نگه داشتن مستمر ابزارآلات.

همکاری‌های صنعتی و بین‌المللی یکی از رویکردهای مهم برای تقسیم هزینه‌‌های تجهیز مراکز فناوری نانو است.

 

5-2. سرمایه‌گذاری سازمان‌های فدرال در آموزش NSE

در ایالات متحده آمریکا 25 سازمان در زمینه آموزش NSE مشارکت داشته و باید در زمینه آموزش نیروی کار فناوری نانو و مسائل مرتبط همکاری نمایند.

 

5-3. آموزش غیررسمی و عمومی NSE

در بین سال‌های 2010-2015 سرمایه‌گذاری در زمینه شبکه آموزش علمی غیررسمی فناوری نانو (NISE Net) حایز اهمیت بوده و باعث افزایش آگاهی عمومی غیررسمی از NSE خواهد شد.

 

5-4. آموزش NSE در سطح دانشگاه ها

در دهه دوم پیشگامی ملی فناوری نانوی آمریکا، بر انتقال دستاوردهای علمی به فناوری‌های ابداعی تأکید می‌شود. در این راستا، مشارکت بخش صنعت بسیار حایز اهمیت است.

 

6.     نتایج و اولویت‌ها

در حال حاضر تجهیزات تحقیقات فناوری نانو در مراکز مختلف به خوبی مجهز است اما علم و فناوری نانو به سرعت در حال تغییر بوده و به روز نگه داشتن این تجهیزات یکی از چالش‌های اساسی این حوزه محسوب می‌شود. بنابراین باید به طور مستمر به زیرساخت تجهیزات توجه نمود تا هزینه‌های عملیاتی آن‌ها کاهش یافته و در دسترس متخصصان داخلی قرار داشته باشند. در این راستا، به روز کردن دوره‌ای تجهیزات ضروری بوده و در عین حال نیز باید به استفاده اثربخش‌تر از منابع مالی نیز توجه کرد. برای استمرار تأمین مالی قابلیت‌‌های مورد نیاز، همکاری کشورها، صنایع و دانشگاه‌ها ضروری است. همکاری در فعالیت‌های آموزشی به خاطر موارد ذیل مورد تأکید است: الف) گسترش تلاش‌های آموزشی برای تحت پوشش قرار دادن ذینفعان بیشتر؛ ب) ایجاد یک زیرساخت دائمی‌تر به جای برگزاری کارگاه‌های آموزشی دوره‌ای؛ و ج) توسعه همکاری‌ها برای رفع چالش‌ها و‌شناسایی فرصت‌های ناشی از پیشرفت‌های جهانی در حوزه فناوری نانو.

در این راستا باید به موارد ذیل توجه نمود:

·     ایجاد استانداردهای بین‌المللی پایه برای مدنظر قرار دادن علم و مهندسی نانو در آموزش K-12. در حالی که NSE به سرعت در حال تکامل است، این استانداردها باید به طور دوره‌ای مورد بازنگری قرار گیرند.

·     ایجاد دوره‌های آموزشی حاوی علم و فناوری نانو و منطبق با استانداردها که به‌وسیله‌ی مراکز آموزشی مورد بازبینی قرار گرفته و در دسترس آن‌ها باشند. استفاده از رسانه‌های الکترونیکی و مبتنی بر وب برای ارتباط برقرار کردن با دانش‌آموزان و دانشجویانی که با این رسانه‌های اطلاعاتی آشنا هستند.

·     ایجاد شبکه‌ای از سایت‌های اصلی منطقه‌ای – شبکه کانون آموزش فناوری نانو- به عنوان یک زیرساخت مستمر برای تسریع آموزش فناوری نانو.

·     در اقصی نقاط جهان گروه‌های مختلفی در حوزه آموزش STEM و NSE، تحقیقات علم و فناوری نانو فعالیت می‌کنند. در این راستا یکی از چالش‌های اساسی، یکپارچه کردن بسیاری از قابلیت‌های آموزشی NSE موجود و ارزیابی آنچه که مورد نیاز است، خواهد بود.

·     NSET باید با تشکیل کارگروهی در زمینه نیروی انسانی و آموزش فناوری نانو از تلاش‌های سازمان‌ها برای رفع مشکلات آموزشی و نیروی‌کار حمایت کند.

·     باید از تحقیق و توسعه در زمینه یک مکانیزم کلی برای بررسی، دسترسی و استفاده کارآمد از منابع زیرساختی مجازی متمرکز بر حوزه علم و فناوری نانو، حمایت کرد.

·     باید بین صنعت و مراکز آموزشی تبادل نظر مستمر و نزدیک وجود داشته باشد تا استانداردها و دوره‌های آموزشی بتوانند به طور دقیق نیازهای نیروی کار را برآورده نمایند.

·     ملاحظات عمومی در خصوص مسائل سلامت و ایمنی زیست‌محیطی فناوری نانو باید در فرایندهای آموزشی رسمی و غیررسمی مدنظر قرار گیرد.

·     ویکی‌پدیا در حال تبدیل شدن به یک دائره المعارف جهانی است. مجموعه‌ها کنونی که در حال حاضر علم و مهندسی نانو را در ویکی‌پدیا مدنظر قرار می‌دهند نامناسب بوده و باید به طور مداوم به روز شده، توسعه یافته و استمرار داشته باشند.

·         استفاده از دانش علم و فناوری نانو در تمامی سطوح آموزشی به ویژه k-12

·     توسعه تسهیلات استفاده‌کنندگان به منظور فراهم کردن قابلیت‌های نمونه‌سازی. بدون تسهیل انتقال اکتشافات علم و فناوری نانو به فناوری‌های ابداعی، حمایت مستمر از علم و مهندسی نانو می‌تواند به مخاطره بیفتند.

·     ایجاد یک شبکه ملی آموزش فناوری نانو برای تسریع آموزش NSE/STEM در تمامی سطوح از طریق توسعه ادوات آموزشی محتوایی، آموزش نیروی کار/ مربی، و برنامه‌های آموزشی غیررسمی.

·         استفاده از رسانه‌‌های الکترونیکی در آموزش‌های رسمی و غیررسمی علم، مهندسی و فناوری نانو.

 

منبع:

Nanotechnology Research Directions for Societal Needs in 2020, Mihail C. Roco, Chad A. Mirkin, Mark C. Hersam, Springer, 2011.