جدول حیات و آموزش زیست شناسی

با وجود این که در عصر زیست­شناسی مدرن به سر می­بریم و چندین دهه است که دانشمندانِ این رشته، فناوری­های پیشرفته­ای مانند کلون­سازی ژن­ها، واکنش زنجیره­ای پلیمراز (PCR; Polymerase Chain Reaction) و CRISPER (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) را به خوبی گسترش داده­اند. ولی در آموزش مقدماتی زیست­شناسی ناگزیر به استفاده از مفاهیم اولیه زیست­شناسی هستیم که در حیطه زیست­شناسی سنتی می­گنجد؛ مثل رده­بندی علمی جانداران، که در حدود سه قرن پیش توسط کارل لینه(Carl von Linné)، به شکل امروزی، پایه­گذاری شده است. اهمیت این مطلب در زیست­شناسی، دقیقا مانند آموزش ریاضیات است که با آموزش اعداد، جدول ضرب و چهارعمل اصلی شروع می­شود و یا آموزش شیمی که با آموزش جدول تناوبی و نشانه­های عناصر شروع می­شود.

در این مقاله قصد دارم، به بررسی و اهمیت تاثیر آموزش رده­بندی جانداران بر یادگیری زیست­شناسی در نظام آموزشی بپردازم و با ارائه الگویی نوین از معرفی کلی جانداران با عنوان جدول حیات(Life Table) به چند سوال مهم زیر پاسخ دهم:

 آیا برای آموزش مقدماتی زیست­شناسی عمومی در دوره دبیرستان، نیازی به آشنائی با مشخصات کلی و گروه­های اصلی جانداران وجود دارد؟ ضرورت این کار چیست؟

چگونه می­توان دانش­آموزان دبیرستانی را به نحو کارآمدی با  گروه­های اصلی جانداران آشنا کرد؟ تاثیر این فرایند در یادگیری مباحث مختلف زیست­شناسی چیست؟

تنوع زیستی

زیست­شناسان، تخمین­های متفاوتی از تعداد واقعی گونه­های زنده ارائه کرده­اند. بر اساس آخرین برآورد کنوانسیون تنوع زیستی (Convention on Biological Diversity, CBD) در سال 2020 میلادی، به نظر می­رسد تعداد واقعی گونه­های زنده روی زمین بین 5 تا 10 میلیون متفاوت خواهد بود. ضمن یک برآورد محافظه­کارانه، 6/13 میلیون گونه و در برآورد اخیر تا 8 میلیون گونه تخمین زده شده است. بنابراین، برآورد تعداد گونه­های روی کره زمین، چالش بزرگی است و تاکنون دانشمندان در این حوزه به اتفاق نظر نرسیده­اند. بر اساس مطالعات مختلف، در حال حاضر در حدود 2 میلیون گونه زنده در روی زمین شناسائی شده و به ثبت رسیده­اند. بر این اساس تعداد گونه­های شناسائی شده و تعداد گونه­های پیش­بینی شده طبق جدول زیر می­باشد:

جدول 1. تعداد گونه­های زنده شناسائی شده و پیش بینی شده در حال حاضر

با توجه به تعداد بسیار زیاد گونه­های زنده، چگونه می­توان تمام آنها را در جدول یا طرح­های فرضی با مشخصات و تغییرات تدریجی در صفات تصور کرد؟ آیا تصور چنین نظم و تغییرات تدریجی در خصوصیات دنیای موجودات زنده امکان پذیر است؟ همانطور که در جدول تناوبی مندلیف، هر گروه از عناصر دارای خواص ویژه با تغییرات تدریجی است؛ به طوری که با دانستن خواص یک عنصر شیمیائی خواص عنصر شیمیائی بعدی و قبلی آن مشخص می­شود. این نظم و تغییرات تدریجی باعث سرعت بخشیدن به شناخت عناصر شیمیائی و حتی پیش­بینی عناصر بعدی شده است. به قول سیدارتا موکرجی (Siddhartha Mukherjee) در کتاب ژن تاریخ خودمانی معتقد است، ماده­ی اطلاعات زیست­شناسی ذاتا به صورت سلسله مراتبی سازمان یافته­اند. شناخت کوچک­ترین جز، لازمه شناخت کل است.

درخت تبارزایشی

 عده­ای از زیست شناسان تکاملی (Evolutionary Biologists) از اصطلاح درخت تکاملی یا درخت تبارزائی (Phylogenetic tree) استفاده می­کنند. در این طرح فرضی می­توان همه یا تعدادی از موجودات زنده و فسیل مورد مطالعه را در قالب نمودار درختی در نظر گرفت. زیست­شناسان معمولا از شباهت­ها و تفاوت­ها ساختاری و مولکولی برای رسم درخت تبارزایشی استفاده می­کنند. درخت تبارزایشی، علاوه بر نمایش فرضی مسیر تکاملی جانداران، روابط بین آنها و اجداد مشترک آنها را نیز نشان می­دهد. در الگوی کلی درخت تبارزایشی جانداران، برای هر یک از گونه­های زنده امروزی، مسیر تکاملی فرضی از باکتری­ها تا موجودات عالی قابل تصور می­باشد. که البته بسیار پیچیده و مبهم است.

شکل 5. درخت تبارزایشی موجودات زنده که ارتباط بین گروه­های مختلف را نشان می­دهد.

در درخت تکاملی، انواع پائین (قدیمی­تر) معرف گونه­های ابتدائی­تر و ساده­تر هستند و انواع بالاتر معرف گونه­های جدیدتر، عالی­تر و پیچیده­تر می­باشند. به عنوان مثال، باکتری­ها نسبت به آغازیان و آغازیان نسبت به گیاهان و جانوران ابتدائی­تر و ساده­تر هستند. همچنین، پرندگان نسبت به بندپایان و نهاندانگان نسبت به بی­آوندیان، عالی­تر و پیچیده­تر هستند. این قانون در مورد همه درخت­های تبارزایشی دیگر نیز صادق است. البته، طرح کلی درخت تبارزایشی بر اساس تعداد گونه­های مورد مطالعه و صفات مورد نظر متفاوت است. درخت تبارزایشی، محتمل­ترین مسیر تکاملی یک گروه از جانداران را نشان می­دهد. بنابراین، ارتباطات تکاملی بین جانداران و  گونه­های اجدادی نیز در این طرح مشخص می­شوند.

جدول حیات

 آیا با وجود تعداد بسیار زیاد موجودات زنده رسم جدول چندخانه­ای و ساده شبیه جدول مندلیف امکان­پذیر هست؟ چنین جدولی حداقل باید 2 میلیون خانه داشته باشد. هر یک از خانه­ها معرف یکی از گونه­های موجودات زنده است. در این صورت، لازم است جدول فرضی حیات خلاصه­تر باشد؛ یعنی به جای استفاده از گونه­های جانداران، از سطوح بالاتر رده­بندی مانند خانواده یا تیره استفاده شود. به طوری که در دنیای زنده می­توان با دانستن مسیر تکامل تدریجی و ویژگی­های هر گروه از جانداران اولا، ویژگی­های همه افراد گروه را مشخص کرد. ثانیا، ویژگی گروه­های قبل یا ساده­تر و ابتدئی­تر و بعد یا عالی­تر و پیچیده­تر از آنها را مشخص کرد.

زیست­شناسان خبره نیک می­دانند که بر طبق نظریه تکامل تدریجی اول پروکاریوت­ها پدید آمده­اند؛ بعدها یوکاریوت­ها پدید آمدند. ابتدا تک­سلولی­ها پدید آمدند؛ بعدها پرسلولی­های ابتدائی و سرانجام پرسلولی­های پیشرفته پدید آمدند. ابتدا زندگی درون آب پدید آمد، بعدها حیات به عرصه خشکی­ها گسترش پیدا کرد. ابتدا اتوتروف­ها پدید آمدند؛ بعدها هتروتروف­ها پدید آمدند. اگر به بررسی دقیق­تر موجودات زنده بپردازیم شواهد بیشتر و عینی­تری از تغییرات تدریجی مشاهده می­شود. مثلا تغییرات تدریجی در دستگاه گردش خون یا دستگاه عصبی جانوران بی­مهره و مهره­دار و سایر دستگاه­های بدن جانداران. نکته مهمی که باید به آن دقت شود این است که، تعداد جانداران زنده روی زمین که تا بحال شناسائی شده­اند به میلیون­ها می­رسد و تعداد کلی هر یک از گروه­ها نیز خیلی زیاد است. این ویژگی­ها را می­توان از سطح مولکول تا سطح دستگاه و حتی اجتماعات زیستی بررسی کرد. رفتار جانداران نیز از این قاعده مستثنی نیست. یعنی تغییرات تدریجی در رفتارهای تغذیه­ای، مادرانه، دفاعی و جنسی موجودات زنده مشاهده می­شود. بنابراین پر واضح است که آموزش زیست­شناسی بایستی به بررسی ویژگی­های کلی حیات بپردازد.

بنابراین، به نظر می­رسد با وجود اینکه رسم جدول کلی حیات که در برگیرنده تمام گونه­های زنده باشد، کاری بس دشوار است؛ ولی از نظر تئوری در نظر گرفتن چنین جدول انتزاعی دور از ذهن نیست. با در نظر گرفتن جایگاه تکاملی یک گونه یا سطح بالاتر می­توان ویژگی­های کلی آنها را استنباط کرد. حال با توجه به توضیحات فوق، می توان به اهمیت زیست شناسی تکاملی و رده بندی جانداران را در کتب درسی پی برد.

جدول 2. خلاصه رده بندی جانوران در سیستم رده بندی پنج فرمانروئی

به جدول بالا با دقت نگاه کنید. جداول شبیه به این جدول هزاران نکته مهم را به دانش­آموز یاد می­دهند. وقتی دانش­آموزی جایگاه سیستماتیکی یک جاندار را بداند، بسیاری از خصوصیات آن نیز به راحتی، قابل فهم خواهد بود. مثلا پروکاریوت یا یوکاریوت بودن؛ گیاه یا جانور بودن؛ مهره­دار یا بی­مهره بودن؛ ماهی یا پرنده بودن و ...

فقدان این بخش از مطالب زیست شناسی سنتی، آموزش زیست­شناسی و تدوین کتب درسی را بسیار مشکل و یادگیری آن را مشکل­تر کرده است. لذا دانش­آموزان بدون فهم دقیق و یادگیری خیلی از مطالب مجبور به حفظ کردن آنها خواهند بود. پر واضح است، که این وضعیت برای کاسبان کنکور بسیار عالی است. چون کتاب­های زیست­شناسی، را پر از نکات مختلف مبهم و پیچیده نموده است؛ که بر اساس آن، فرصت مناسبی برای طرح سوالات بسیار دشوار فراهم می­شود. اینجانب در نزدیک به سه دهه آموزش و تدریس زیست­شناسی، دانش­آاموزان زیادی دیده­ام که با وجود مطالعات وسیع تئوری، فرق بین گلسنگ و خزه را تشخیص نمی­دادند، لاک­پشت را جزو دوزیستان رده­بندی می­کردند، مار آبی و دلفین و نهنگ را جزو ماهیان می­شمردند.... یاد سهراب سپهری بخیر... اگر زنده می­بود، اشعار قشنگی از این نابسامانی آموزشی می­سرود. به شرح زیر!

"من معلمی را دیدم که بعد از چندین سال تدریس درس زیست­شناسی، فرق بین کاج و سرو را نمی­دانست! و چه راحت بود!؟"

البته، غرض از بیان این مطلب طنز، جسارت به ساحت مقدس معلمان زحمت­کش و دلسوز زیست­شناسی نیست؛ که در برهوت امکانات آموزشی، اغلب به بدیع­ترین شیوه­ها زیست­شناسی را به شیرینی تدریس می­نمایند. هدف اصلی، ذکر قصه تلخ و پرغصه تدوین کتب درسی زیست شناسی و  عوارض آموزش ناصحیح و ناقص زیست­شناسی است.

بنابراین باید پرسید، مراد از آموزش زیست شناسی دبیرستان چیست؟ انباشت بیشتر پول در جیب کاسبان کنکور یا آموزش زیست شناسی به منظور زندگی بهتر بر روی کره زمین!!! امیدوارم در تدوین کتب درسی جدید این موضوع مهم رعایت شود.

ارتباط جداول حیات و آموزش زیست شناسی

1. استفاده از مفاهیم ابتدائی در آموزش زیست شناسی نوین: تصور کنید، آموزش درس شیمی بدون جدول تناوبی چه سرانجام و نتایجی دارد؟ یا آموزش ریاضی بدون آموزش جدول ضرب و تقسیم و تفریق. همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد، برای آموزش علوم نیازمند استفاده از مفاهیم ساده و ابتدائی آن رشته علمی می­باشیم. بنابراین، آموزش زیست­شناسی نوین نیز بدون آموزش رده­بندی جانداران ناقص است. بدون شک، در این صورت اکثر دانش­آموزان قادر به فهم دقیق و یادگیری مفاهیم درس شیمی نخواهند بود. در مورد ریاضی نیز چینین خواهد شد. از طرف دیگر، دانش آموزان مجبور به حفظ بسیاری از مطالب خواهند بود. ولی، با حفظ مشخصات کلی گروه­های اصلی جدول تناوبی و حتی دانستن جایگاه تقریبی یک عنصر بسیاری از خواص آن مانند عدد اتمی و عدد جرمی و یا الکترونگاتیویته را تخمین زد. هر چند هر یک از علوم شیمی و ریاضی شرایط خاص خود را دارند.
2. رعایت مفاهیم پیش­نیاز در آموزش زیست شناسی: نکته­ای که به راحتی نمی­توان از آن صرف نظر کرد، رعایت مفهوم پیش­نیاز در آموزش علوم زیستی است. رعایت آموزش دروس و مطالب پیش­نیاز در مورد همه علوم صادق است. سیستماتیک جانداران و آشنائی با گروه­های کلی جانداران و مشخصات هر یک از گروه­ها پیش­نیاز فهم عمده مطالب زیست­شناسی است.
3. زیست­شناسی علمی کل­نگر است و به دنبال مطالعه همه جانبه موجودات زنده است. در چند دهه اخیر با وجود تغییرات دائمی برنامه های آموزشی، مباحث فیزیولوژی و آناتومی انسان، مهم­ترین مطالب کتب درسی زیست شناسی می­باشند. یعنی آموزش زیست­شناسی بر پایه آموزش مباحث فیزیولوژی و آناتومی انسان طراحی شده است. چرا؟ چون خلا عمده­ای در تدوین کتب درسی وجود دارد. نویسندگان کتب درسی به دلائل مختلفی مانند کمبود ساعات درسی یا پیچیدگی مطالب سیستماتیک جانداران، بدون معرفی گروه­های اساسی جانداران، نمی­تواند از مشخصات آنها صحبت کند. البته شاید نویسندگان به مطالب دوره راهنمائی ارجاع دهند که باز هم توجیه صحیحی نمی­باشد. چون کل محتوی آموزشی زیست­شناسی باید در دوره دبیرستان تکرار شود. در صورتی که به سر فصل­های آموزش زیست­شناسی در کتب زیست عمومی رجوع شود یا برنامه­های آموزش زیست­شناسی در کشورهای مختلف مرور شود؛ ملاحظه می­شود که مباحث بیوسیستماتیک بسیار اهیمت دارند. چون بخش مهمی از آن در طبیعت و آزمایشگاه به راحتی قابل اجرا است. در حقیقت آموزش مباحث آناتومی و فیزیولوژی گیاهی و جانوری باید در ضمن آموزش سیستماتیک باشد. مثل کتب هیکمن و کمپبل و سایر کتب زیست­شناسی عمومی.
4. علاقمند نمودن دانش­آموزان به تحقیق در طبیعت و آزمایشگاه: یکی از مهم­ترین جذابیت های علم زیست شناسی، آشنائی دانش­آموزان با فون و فلور ایران و جهان است. برای این منظور می توان از اردوهای کوتاه مدت و گردش علمی استفاده کرد. موزه­های تاریخ طبیعی نیز فرصت مناسبی برای شناخت عملی جانداران در اختیار دانش آموزان قرار می­دهند. دانش­آموزان هیچگاه دبیر زیست­شناسی را که همراه یک شاخه گل یا نمونه گیاهی وارد کلاس می­شود فراموش نمی­کنند. خاطره گردش علمی نیز برای اغلب دانش­آموزان فراموش نشدنی است.
5. توجه به محیط زیست و تنوع زیستی ایران: همه ما علاقمند به توسعه همه جانبه کشور خود هستیم. امروزه از مفهوم توسعه پایدار استفاده می­شود. توسعه پایدار یعنی توسعه متوازن و همه جانبه، همراه با حفظ محیط زیست. متاسفانه، در نتیجه فعالیت­های مختلف عمرانی و ساخت و ساز، مشکلات زیست محیطی بزرگی برای کشور ما ایجاد شده است. خشک شدن دریاچه ارومیه و هامون، بحران ریزگردها و فرونشست زمین از موارد بسیار حاد در زمینه تخریب محیط زیست ایران می­باشد. در طی دو دهه اخیر، تلاش­های زیادی از جانب دبیران زیست­شناسی به منظور آموزش محیط زیست و تنوع زیستی صورت گرفته است. نتیجه این تلاش­ها، تالیف کتاب محیط زیست و بهداشت است که در رشته­های نظری تدریس می­شود.

متاسفانه، با وجود تغییر رویکردهای علمی در جهان و جایگاه والای علوم زیستی، هنوز در ایران فقط دروس ریاضی را در دبیرستان جدی قلمداد می­کنند. نتیجه این تفکر غلط بی توجهی به دروس مهم و آموزش­های کاربردی از قبیل بهداشت و محیط زیست، تفکر رسانه­ای و کارآفرینی است. بسیار شاهد بوده­ام که این دروس به عنوان زنگ تفریح قلمداد می­شوند و زمان آنها به دروس پایه اختصاص داده می­شود.

1. زیست شناسی علم خداشناسی است: به نظر اینجانب هیچ یک از علوم پایه نمی­توانند مانند زیست­شناسی بشر را به اسرار خلقت آشنا و به خدا نزدیک سازند. پیچیدگی­های موجود در ساختار و عملکرد جانداران از اهمیت نیروی حیات ناشی می­شود. در دنیای مادی امروزی، گروه زیادی از انسان­ها سرگشته­اند و به دنبال آرامش روانی و معنوی می­باشند. آشنائی به پیچیدگی­های حیات، بشر را به سمت منبع لایزال خلقت خواهد کشاند. طبیعت، کتاب خداشناسی را برابر دیدگانِ بینا گشوده است:

جمله ذرات عالم در نهان      باتو می گویند روزان و شبان

ما سمیعیم و بصیریم و هشیم     با شما نامحرمان ما خامشیم