CIS Secondary｜中等教育におけるSTEAM：消化器系の学際的探求

最近のSTEAMユニットでは、生徒たちは複雑かつ説得力のある問題消化器系はどのように機能するのでしょうか？また、何らかの原因で消化器系に異常が生じるとどうなるのでしょうか？

この単元は、消化に関する詳細な科学的調査から始まった。生徒たちは、口から食道、胃、小腸、大腸へと食物が移動する経路をたどり、機械的プロセスと化学的プロセスがどのように連携して食物を分解するのかを分析した。

彼らは栄養素がどのように血流に吸収されるか、また肝臓や膵臓などの補助臓器が全体的な機能にどのように貢献するかを調べた。図を暗記するのではなく、生徒たちは、システムを構造、機能、そして因果関係の観点から説明した。

次に、生物学を現実世界の安全問題、つまり乳幼児の窒息事故と結びつけました。生徒たちは、小さな電池、骨、ブドウ、ピーナッツバターなどの粘度の高い食品など、赤ちゃんが誤って飲み込んでしまう可能性のある一般的な物について調べました。

この調査は、重要な疑問を提起した。消化管に異物が詰まった場合、さらなる損傷を与えることなく安全に除去するにはどうすればよいでしょうか？

この問いに答えるため、学生たちは工学設計の分野へと進んだ。彼らはまず電気伝導性を調査し、どの物質が導体として働き、どの物質が絶縁体として機能するかを検証した。この知識を用いて閉回路を構築し、回路がどのように完成し、どのように切断されるかを学んだ。

生徒たちはその後、理解したことを応用して古典的なゲーム「オペレーション」に着想を得た、実際に動作するシミュレーションを設計・構築する。各チームは、精密に計測されたアルミニウム線を用いて、細い「赤ちゃんの消化管」を製作した。金属製のピンセットが手術器具として用いられた。ピンセットがワイヤーに触れると回路が閉じ、ブザーが鳴り、「手術」が失敗したことを知らせる仕組みになっていた。