Vom Snack zur Wissenschaft: Innovative Förderung bringt Popcorn ins Klassenzimmer
In einigen Jahren könnte Popcorn zum Standard in naturwissenschaftlichen Klassenzimmern in Illinois und im ganzen Land werden. Mit finanzieller Unterstützung eines neuen USDA-Zuschusses entwickeln ein Pflanzenwissenschaftler der University of Illinois Urbana-Champaign und kooperierende Pädagogen einen auf Popcorn basierenden Lehrplan, um Konzepte aus den Bereichen Agrarwissenschaft, künstliche Intelligenz, Biotechnologie, Informatik, Genomik, Forschungsmethoden und mehr für Schüler der 4-H und High School zu vermitteln.
Der Popcornzüchter Tony Studer (im Bild) von der University of Illinois erhielt einen USDA-Zuschuss für die Entwicklung von Lehrplänen für 4-H- und High-School-Klassen, in denen Popcorn zur Vermittlung wissenschaftlicher Themen wie Genomik, maschinelles Lernen und Pflanzenkunde eingesetzt wird.
Lauren D. Quinn, University of Illinois
Die Finanzierung mag neu sein, aber Tony Studer wirbt schon seit fast zehn Jahren für die Kraft von Popcorn, um die junge Generation zu begeistern.
"Jeder kennt Popcorn, aber die Schüler denken in der Regel nicht darüber nach, wo es herkommt oder wie die Wissenschaft eingesetzt wird, um die Lebensmittel, die wir essen, zu verbessern", sagt Studer, außerordentlicher Professor am Department of Crop Sciences, das zum College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences (ACES) an der U.I. gehört. "Wenn man Popcorn als Gerüst für komplexere wissenschaftliche Konzepte verwendet, sind die Schüler engagierter, weil es etwas ist, mit dem sie bereits vertraut sind.
In frühen Versionen seines "Pop-omics"-Lehrplans ließen die Schüler Körner aus Studers Popcorn-Zuchtprogramm aufplatzen und nahmen Daten und Notizen auf, um das Aussehen von ungepoppten und gepoppten Körnern zu vergleichen. Indem sie die Qualität des Aufpoppens im Zusammenhang mit der genetischen Beschaffenheit des Popcorns verfolgten, lernten die Schüler etwas über Gene, Vererbung und agronomische Eigenschaften. Und Studer erhielt wertvolle Daten, die er in sein Zuchtprogramm einfließen ließ, um noch besseres Popcorn zu entwickeln.
Mit dem Zuschuss wird der Lehrplan um praktische Lektionen zu maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz erweitert, die den Next Generation Science Standards entsprechen. Studer hat sich mit Lehrkräften des National Center for Supercomputing Applications an der U.I. zusammengetan, um einen KI-Algorithmus zu entwickeln, der anhand von Bildern ungepoppter Körner die Eigenschaften von Popcorn vorhersagt.
"KI ist das große Ding. Dies wäre eine Möglichkeit für Studenten, mit einem KI-Modell auf eine sehr greifbare Weise zu interagieren. Und es wird auch unser internes Zuchtprogramm verändern. Wenn ich 10.000 Körner auf den Boden werfen kann und die KI die besten 10 % auswählt, bevor ich sie überhaupt angebaut habe, wäre das fantastisch. Das würde die Art und Weise, wie wir Dinge tun, verändern", sagte Studer. "Aber wir wissen noch nicht, ob die KI die Studenten in dem arbeitsintensiveren Prozess der manuellen Bewertung der Kerne schlagen kann. Wir sind gespannt, das herauszufinden."
Studer hat bereits mit Lehrern zusammengearbeitet, um das Programm an drei High Schools in Illinois einzuführen, und er beabsichtigt, es bis zum Ende des dreijährigen Förderzeitraums auf zehn oder mehr Schulen auszuweiten. Das Projekt zielt darauf ab, einen standardisierten Next Generation Science Storyline zu entwickeln, der in jedem Highschool-Klassenzimmer ohne direkte Interaktion mit Studers Labor durchgeführt werden kann.
"Der Lehrplan, den wir schreiben, wird Open Source sein, und wir erwarten, dass er landesweit eingesetzt wird. Ich kann nur in einer bestimmten Anzahl von High Schools unterrichtet werden, also bauen wir eine Skalierbarkeit ein", sagte er. "Wir fragen uns, welche Erfahrungen wir einbeziehen können, damit mehr Kinder einbezogen werden können.
Pop-omics begann als Outreach-Aktivität für 4-H-Schüler in Illinois, und das wird auch im Rahmen der neuen Zuschussstruktur fortgesetzt. Studer und die mit ihm zusammenarbeitenden Lehrer werden neue Lehrplanideen mit 4-H-Schülern testen, die sich eher für landwirtschaftliche Programme interessieren.
"4-H-Schüler sind sehr engagiert und eine aufgeweckte Gruppe", so Studer. "Wenn ihnen etwas, das wir uns ausgedacht haben, nicht gefällt, wird es in einem allgemeinen Biologieunterricht an einer öffentlichen High School nicht funktionieren."
Studer wird 4-H Special Interest (SPIN)-Clubs und eine Sommerakademie auf dem Campus der University of Illinois einrichten und die erfolgreichen Lektionen für ältere, weniger landwirtschaftlich interessierte Schüler anpassen.
Das Stipendium sieht auch eine Zusammenarbeit mit dem Illinois Farm Bureau und dem Illinois Agriculture in the Classroom (AITC)-Programm vor, um Lernmaterialien für Grund- und Mittelschulklassen zu erstellen, in der Hoffnung, eines Tages mit dem nationalen AITC-Programm verbunden zu werden.
Das übergeordnete Ziel des Zuschusses ist es, die wissenschaftliche Kompetenz, das kritische Denken und die Akzeptanz von Technologie bei der heutigen Jugend zu fördern. Aber es geht auch darum, die Ernährungssicherheit in einer ungewissen Zukunft zu gewährleisten.
"Künftige Herausforderungen für die Landwirtschaft und die Ernährungssicherheit können nur bewältigt werden, wenn wir junge Menschen ausbilden. Nur wenige der heutigen Jugendlichen haben einen direkten Bezug zur landwirtschaftlichen Produktion oder zur landwirtschaftlichen Bildung", so Studer. "Ohne positive Erfahrungen mit landwirtschaftlichen Themen zögern die Schülerinnen und Schüler möglicherweise, Bildungsmöglichkeiten zu erkunden oder sich mit Wissenschaft und Technologie auseinanderzusetzen, die für die nachhaltige Ernährung der Weltbevölkerung unerlässlich sind."
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