شیمی دان‌های نابینا چگونه به این درجه رسیدند؟

به گزارش مجله خبری نگار به نقل از ادونسد ساینس نیوز، دسترسی به شیمی برای افراد نابینا و کم‌بینا نیازمند یک مجموعه داده جدید جهانی است که تصاویر دوبعدی را به نمایشگر‌های لمسی و بصری انتقال دهد.

گروهی از شیمی‌دان‌های بینا و نابینا چندین سال برای تحقق یافتن این هدف تلاش کرده‌اند و اخیرا از دو فرمت سه‌بعدی در به نمایش درآوردن داده‌های شیمی برای دانش‌آموزان دبیرستانی کم‌بینا رونمایی کرده‌اند. دانش‌آموزان با استفاده از این نوآوری توانستند مفاهیم شیمی و ساختار‌های پروتئینی پیچیده را بفهمند و توضیح دهند و بدین ترتیب، احساس مشارکت و هیجان بیشتری برای پیگیری علم داشته باشند.

انگیزه این پروژه، از تجربه شیمی‌دانان در مورد خویشاوندان کم‌بینا و خود شیمی‌دانان نابینا حاصل شده است. انگیزه «برایان شاو» (Bryan Shaw) بیوشیمی‌دان «دانشگاه بیلور» (Baylor University)، تجربیات او در مورد پسر کم‌بینایش بود. شاو گفت: تحقیقات من همیشه سایه‌ای از پیشرفت پسرم هستند. او ۱۵ سال دارد و در هفت سال گذشته به علم علاقه‌مند بوده است.

شاو برای کمک به تحقق یافتن علاقه پسرش و دوستان کم‌بینای او، با چندین همکار بینا و نابینا مشارکت کرد تا یک مجموعه جهانی داده را برای شیمی ایجاد کند. شاو گفت: ما یک مجموعه داده برای افراد نابینا و یک مجموعه داده برای افراد بینا نمی‌خواهیم، بلکه می‌خواهیم حداکثر وضوح و حداکثر اطلاعات برای هر دو وجود داشته باشد.

این گروه پژوهشی به چیزی نیاز داشت که مفاهیم را با وضوح بالا و هم‌زمان به صورت لمسی و بصری تولید کند و انتخاب آن‌ها «لیتوفان» (Lithophane) بود که اولین بار در فرانسه قرن نوزدهم ثبت شد.

لیتوفان‌ها تصاویری هستند که روی سطوح نازک نیمه‌شفاف حک شده‌اند. این کار، تصاویر توپوگرافی سه‌بعدی را ایجاد می‌کند که کمی برجسته هستند و وقتی از پشت روشن می‌شوند، تفاوت در ضخامت را به عنوان تفاوت در سایه نشان می‌دهند.

فرضیه شاو این بود که این روش به افراد کم‌بینا امکان می‌دهد تا تصاویر را حس کنند و آن‌ها را براساس شکل و ارتفاع درک کنند. این در حالی است که افراد بینا یک تصویر سه‌بعدی با وضوح بالا را می‌بینند. گروه شاو این روش را همراه با مدل‌های سه‌بعدی به اندازه آب‌نبات روی دانش‌آموزان کم‌بینا آزمایش کردند.

آن‌ها دریافتند که می‌توانند هر تصویر دوبعدی را با استفاده از یک نرم‌افزار آنلاین رایگان به لیتوفان تبدیل کنند و دانش‌آموزان می‌توانند آن را برای درک کردن رایج‌ترین داده‌های بیوشیمی مانند ساختار‌های پروتئینی به کار ببرند. مدل‌های کوچک نیز موفقیت‌آمیز بودند و نمایشگر‌های لمسی، واحد اصلی بیوشیمی را که پروتئین‌ها هستند، ارائه کردند.

نسل جدید دانشمندان

پژوهشگران از لیتوفان برای به نمایش درآوردن ساختار بال‌های پروانه بزرگ‌نمایی‌شده به صورت یک کتاب استفاده کردند. صفحه اول یک لیتوفان از کل حشره بود و به گفته شاو، برخی از دانش‌آموزان نمی‌دانستند پروانه چه شکلی دارد. هر کدام از صفحات بعدی، ساختار بال‌ها را در سطوح گوناگون بزرگ‌نمایی با میکروسکوپ الکترونی نشان می‌داد که با یک مدل مولکولی از مولکول کیتین همراه بود. کیتین، پروتئینی است که در بسیاری از ساختار‌های حشرات نقش دارد.

شاو گفت: ما این کتاب را به دانش‌آموزان دادیم تا آن را مطالعه کنند و چیز زیادی در مورد آن به آن‌ها نگفتیم. سپس، سوالاتی را در مورد کتاب از دانش‌آموزان پرسیدیم. دانش‌آموزان نابینا درست مانند دانش‌آموزان بینا توانستند به خوبی آن را تفسیر و تجسم کنند.

سپس، آزمایش مشابهی با میکرومدل‌های سه‌بعدی پروتئین‌ها انجام شد که هدف آن آموزش دادن نحوه تغییر شکل پروتئین‌ها به دانش‌آموزان بود. به دانش‌آموزان یک مدل کوچک از پروتئین داده شد که می‌توانستند آن را با انگشتان خود بررسی کنند. شاو گفت: ما این کار را حدود هشت بار انجام دادیم. گاهی ساختار مشابه پروتئین و گاهی خود پروتئین را به آن‌ها می‌دادیم و گاهی پروتئینی که به آن‌ها می‌دادیم، کاملا متفاوت بود.

پس از بررسی کردن مدل‌ها، دانش‌آموزان نابینا باز هم به سؤالات مربوط به پروتئین‌ها به درستی پاسخ دادند. شاو گفت: آن‌ها توانستند درست مانند دانش‌آموزان بینا که به صفحه رایانه نگاه می‌کردند، ساختار مناسب را به خاطر بیاورند و شناسایی کنند. این یک نتیجه فوق‌العاده هیجان‌انگیز بود. ساختار پروتئین، پیچیده‌ترین تصویر سه‌بعدی است که ما تاکنون در حوزه علم آموزش داده‌ایم و این دانش‌آموزان بدون اطلاع از بیوشیمی قادر به شناسایی آن‌ها بودند.

نشان دادن کارآیی مواد آموزشی، به این معنی که دانش آموزان بتوانند آن‌ها را بفهمند و از آن‌ها استفاده کنند، تنها بخشی از این آزمایش بود. این گروه پژوهشی در مورد نگرش‌ها و احساس تعلق دانش‌آموزان کنجکاو بودند که آن‌ها پس از قرار گرفتن در معرض علم به گونه مرتبط با درک خود از جهان تجربه کردند.

شاو و گروهش باور دارند که این پژوهش یک راه‌حل کم‌هزینه و مقیاس‌پذیر را برای آموزش دادن شیمی به دانش‌آموزان مبتلا به اختلالات بینایی ارائه می‌کند. نکته مهم برای شاو، در دسترس بودن است؛ به این معنی که هر کسی بتواند در این نوع پروژه‌ها شرکت داشته باشد.