همگرایی علوم و فناوری در ابعاد نانو فرصت‌هایی برای تعلیم و تربیت
معکوس‌کردن هرم یادگیری می‌تواند موجب تسریع توسعه نانوتکنولوژی در آمریکا شود.
علم و مهندسی نانو، توانایی کنترل مواد در بنیادی‌ترین سطوح، که شامل ساختارهای اتمی و مولکولی بنیادی تمام سیستم‌های زنده و ساخته‌های دست بشر هستند را فراهم کرده و درک بی‌نظیری از آن به‌دست دهد.
اصول و پدیده‌های مشابه در سرتاسر ابعاد نانو، نظمی را به‌وجود می‌آورد که منجر به پیوستگی دانش، آموزش و فناوری می‌شود. اهداف کلیدی نانوتکنولوژی، توسعه داروهای مولکولی، افزایش بهره‌وری کار، تعمیم محدودیت‌های قابل تحمل و توسعه و افزایش توانایی نیروی انسانی است.
یکی از موانع بزرگ توسعه نانوتکنولوژی آموزش میباشد. در طی10 تا 15 سال آینده، نتایج تحقیقات فناوری‌های جدید به‌دلیل نداشتن کارکنان آگاه بدون استفاده خواهند ماند. این مقاله در مورد نحوه آمادگی منابع انسانی برای توسعه نانوتکنولوژی بحث خواهد کرد.
ایالات متحده راهبرد چندرشته‌ای برای توسعه پایه‌های علمی و مهندسی را به کمک برنامة پیشگامی ملی نانوتکنولوژی ( NNI ) آغاز کرده است. بودجه فدرال برای سال مالی 2003، 770 میلیون دلار است و برای سال 2004 بودجه‌ای معادل 849 میلیون دلار درخواست شده است. سرمایه گذاری سالیانه NNI در زمینة تحقیقات بین رشته‌ای، با ملزومات آموزشی و اجتماعی در سال 2002 در حدود 30 میلیون دلار برآورد شده بود که در حدود 23 میلیون دلار آن شامل جوایز بنیاد ملی علوم ( NSF ) و بورسیه دانشجویان بوده است.
آنچنانکه سازمان‌های دولتی گزارش کرده‌اند، سرمایه‌گذاری جهانی روی تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی در شش سال گذشته هفت برابر افزایش یافته است یعنی تقریباً از 430 میلیون دلار در سال 1997 به حدود 3 میلیارد دلار در سال 2003 رسیده است. حداقل در 35 کشور نیز فعالیت‌های ملی در این زمینه آغاز شده است.
نانوبیوتکنولوژی زمینه‌ا‌ی است که به بررسی و درک سیستم‌های زنده یا غیرزنده با استفاده از اصول و تکنیک‌های زیستی در مقیاس نانو می‌پردازد و منجر به تولید وسایل و سیستم‌های جدید می‌شود. انتظار می‌رود در دهة آینده نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی، فناوری اطلاعات و علوم شناختی با هم یکپارچه شوند. این فرآیندها باعث درک مکانیسم حیات مولکولی بافت‌ها در مقیاس نانو می‌شوند.
سرمایه‌گذاری در تحقیقات و آموزش نانوسیستم‌های زیستی در NNI حدود 15% بودجه مالی سال 2002 تخمین زده شده بود که حدود 8% برای مفاهیم بنیادی، 4% در زمینه پزشکی و نانوادوات زیستی و حدود 3% برای کمک به زیر ساخت‌ها بود.
در کل جهان منهای ایالات متحده، سرمایه‌گذاری‌های دولتی در زمینه تحقیق و آموزش نانوبیوتکنولوژی در حدود 6% برآورد شده است. در بخش خصوصی، شرکتهای بزرگ عمدتاً بر روی فراهم‌کردن مواد شیمیایی و الکترونیکی نانوتکنولوژی تمرکز کرده‌اند و سرمایه گذاری در صنایع دارویی و نانوسیستم‌های زیستی تقریبا 10% برآورد شده است. با این وجود شرکتهای کوچکتر و سرمایه‌گذاران خطر‌پذیر توجه بیشتری به این مسئله دارند (حدود 30-40%). از آنجا که نانوبیوتکنولوژی مهم‌ترین بخش سرمایه‌گذاری در نانوتکنولوژی محسوب می‌شود شرکتهای کوچک و سرمایه‌گذاران خطر‌پذیر پیشگامان آینده نانوتکنولوژی خواهند شد.
اگر چنین موردی وجود داشته باشد ضرورت تعلیم و تربیت آشکارتر می‌شود. ابتدا، دوره‌‌هایی برای فناوری‌های زیست‌پزشکی خاص، برای ساخت اسکلت یا پوست برای معالجه معلولان، کشف زودهنگام بیماری‌ها، توسعه دارورسانی هدفمند برای درمان بی‌خطر سرطان مورد نیاز خواهد بود. سپس شغل‌هایی برای ساخت نانومواد زیستی و فرآیندهای زیستی نانو بوجود خواهد آمد. همچنین درک بهتر از "طراحی موجود در طبیعت" راه را برای توسعه سیستم‌های پیچیده مانند حسگرهای تهدیدات شیمیایی و زیستی، تجزیه سریع خون و تفکیک مغناطیسی سلول‌هایی که با نانوذرات برچسب خورده‌اند، هموار می‌کند. چیزی که لازم است، آگاهی عمیق از حداقل یک زمینة نانوتکنولوژی، درکنار توانایی برقراری ارتباط و همکاری با سایر رشته‌های مرتبط با نانوتکنولوژی و افراد متخصص آن است. به نظر می‌رسد که نیروهای جوان‌تر آگاهی بیشتری نسبت به موضوعات نانوبیوتکنولوژیکی داشته باشند. این درحالی است که سازمان‌های بزرگ‌تر تحت تسلط افرادی است که فقط اطلاعات محدودی از نانوتکنولوژی دارند
نیاز به دانشمندان و متخصصین نانوتکنولوژی
یک چالش مهم برای توسعه نانوتکنولوژی، آموزش و پرورش نسل جدیدی از نیروهای ماهر چندرشته‌ای برای رشد سریع این فناوری است.
به همان طریقی که در پنجاه سال گذشته مفاهیم میکروسکوپی راه خود را باز کرده است مفاهیم مقیاس نانو (درسطوح اتمی، سلولی و فوق مولکولی) باید در دهة آینده به سیستم آموزش وارد شوند.
آموزش و پرورش باید در همه سطوح تعریف شود، از مهد کودک تا تحصیلات تکمیلی، از دانشمندان تا شنوندگان غیر حرفه‌ای که ممکن است برای استفاده از فناوری و سرمایه‌گذاری روی آن تصمیم بگیرند. فرصتهای بیشتری باید برای دانش‌آموزان مدارس ایجاد شود. برآورد شده است که تا سال 2015 حدود دو میلیون متخصص نانوتکنولوژی در سراسر جهان مورد نیاز باشند.
باتوجه به نسبت کاربرانی که از میکروسکوپ‌های AFM و STM استفاده می‌کنند، می‌توان پیش‌بینی کرد تا سال 2015 پراکندگی متخصصین نانوتکنولوژی به نحو زیر خواهد بود: 8/0 تا 9/0 میلیون نفر در آمریکا، 5/0 تا 6/0 میلیون نفر در ژاپن، 3/0 تا 4/0 میلیون نفر در اروپا، 1/0 تا 2/0 میلیون نفر در نواحی آسیا- اقیانوسیه به غیر از ژاپن و 1/0 میلیون نفر در نواحی دیگر.
با تعمیم نتایج بدست‌آمده در فناوری اطلاعات- که برای هر نیروی کار 5/2 شغل دیگر در زمینه‌های مربوط ایجاد شده است- پیش‌بینی می‌شود نانوتکنولوژی به طور کلی قادر به ایجاد 5 میلیون شغل اضافی مرتبط در بازار جهانی باشد. برای مثال NSF ، در حدود 7000 دانش آموز و معلم را در سال مالی 2003 آموزش داده است. به‌دلیل این که نمودار رشد غیرخطی است، چنین تخمینی ممکن است در آینده تغییر کند.
یک راه برای اطمینان از جذب دانش‌آموزان جدید به این رشته، افزایش همکاری بین سیستم آموزشی و عموم مردم میباشد. چندین دانشگاه در آمریکا افزایش تعداد دانشجویان واجد شرایط را برای حرکت به سوی علم فیزیک و مهندسی در طی دو سال گذشته گزارش داده‌اند.
توسعه فعالیت‌های دانشگاهی همچنین باید باعث افزایش نوآوری‌های نانوتکنولوژی در حیطة صنعت و روابط بین‌المللی شود. برآورد‌ها نشان می‌دهد که مواد پیشرفته 30% کل کاربران، نیمه‌رساناها و الکترونیک در حدود 25% و نانوبیوتکنولوژی (شامل داروها، زیست‌شناسی و پزشکی) در حدود 20% را در برمی‌گیرد و 25% باقیمانده بین ابزارها، اپتیک، الکتروشیمی، هوانوردی و انرژی تقسیم می‌شود. موسسه‌های ثبت اختراع در سالهای 2002-2003 رشد30 درصدی در کاربران نانوبیوتکنولوژی را نشان می‌دهند. از 6400 اختراع نانوتکنولوژی که در سال 2002 در دفتر ثبت اختراعات آمریکا به ثبت رسیده‌اند، تعداد زیادی (کمتر از 200 اختراع) شامل زیست‌شناسی مولکولی و میکروبیولوژی است و حدود 800 اختراع به دارو، اثرگذاری زیستی و ترکیبات درمان‌کننده بدن مرتبط است. این زمینه‌ها به طور کلی در حدود 31% از کل اختراعات را در سال مربوطه شامل می‌شود.
چارچوب جدید: معکوس‌کردن هرم
امروزه، دانشجویان و فارغ‌التحصیلان رشته‌های مختلف تحصیلی ابتدا با روش‌های تحقیق و آموزش آشنا می‌شوند و پس از آن در سالهای آخرِ برنامه‌های دکتری در بالای «هرم یادگیری»، شروع به یادگیری ارتباطات بین رشته‌ای می‌کنند. یک راه ممکن، فراهم‌کردن اطلاعات یکسان در مورد سیستم‌های مواد و زیستی در همان ابتدا برای دانشجویان سال اول و دوم میباشد و سپس در مرحله پیشرفته برای رشته‌های تحصیلی مختلف که روی پدیده‌ها و روش‌های متوسط مربوط به مقیاس‌های طولی متمرکز می‌شوند. در این راه می‌توان مفاهیم بنیادین را از یک رشته به رشته دیگر منتقل کرد و دیدگاه مشترکی برای کاربردهای بالقوه در رشته‌های مختلف علوم به‌وجود آورد.
هدف یک آموزش واضح و جامع است. معلومات اگر از سطوح آغازین به دانشجویان معرفی شوند می‌توانند مرتبط و ترکیب شوند. معکوس‌کردن آموزش می‌تواند یک دید کیفی و انگیزه را در دانشجویان علوم فیزیک، شیمی، بیولوژی و مهندسی در همه سطوح ایجاد کند.
چالش‌های توسعه نیروی انسانی نانوتکنولوژی
زیرساخت فیزیکی آموزش نانوتکنولوژی هنوز در حال شکل‌گیری است. عمده‌ترین چالش، شکل‌گیری به‌موقع و میان رشته‌ای از دانشمندان، پزشکان، مهندسان و تکنیسین‌های نانوتکنولوژی میباشد.
چالش دیگر هماهنگی و ارتباط میان مدارس ابتدایی، راهنمایی و دبیرستان، دانشجویان کارشناسی و تحصیلات تکمیلی است. ما در حال بهره‌وری از گروه‌های خلاق، مشتاق و مستقل هستیم، مانند آنهایی که در دانشگاه نورث‌‌وسترن، دانشگاه کرنل و دانشگاه کالیفرنیای لوس‌آنجلس هستند.
چالش سوم، ایجاد نیروی کار قابل انعطافی است که قابلیت مرتبط‌ساختن رشته‌های مختلف را در مکان‌های مختلف داشته باشد. افزایش بعد بین‌المللی تحقیق و توسعه نانوتکنولوژی و نیز تولیدات صنعتی، مستلزم آموزش بین‌المللی مناسب برای دانشجویان است. همکاری‌های بین‌المللی با اتحادیه اروپا، ژاپن، تایوان، کره و دیگر کشورهای در حال توسعه یا توسعه یافته است.
درنهایت تبادل و تعمیم نتایج مثبت و ترکیب آنها با برنامه آموزش عمومی و سازماندهی علوم مقیاس نانو، احتیاج به آموزش دانشگاهی دارد. علوم مهندسی به‌دلیل اتحاد و نزدیکی رشته‌های مختلف علمی، نقش کلیدی را در این فرآیند بازی می‌کند. هیأت مدیره و مدیران مدارس باید از ابتدا در طراحی چنین فعالیتی مداخله داشته باشند. تغییر سیستماتیک تنها با استفاده از بودجه‌ای تأییدشده، طرح‌های طولانی‌مدت و ارتباطات مناسب با مردم و شاخه‌های قانونگذار دولت به‌وجود می‌آید.
در چند سال اخیر، رشته‌های مختلف علمی روی علوم مقیاس نانو و آموزش مهندسی متمرکز شده‌اند. اضافه‌کردن علم نانو به ساختار آموزشی منجر به فهم بنیادی بهتر، مشترک‌شدن مفاهیم و دروس در رشته‌های مختلف (ترکیب علم نانو با تمام نواحی تحت تاثیر آن) و دسترسی بهتر به علوم و فناوری نانو می‌شود. فعالیت‌های آموزشی NNI و NSF در سال 2001 در جدول 1 توضیح داده شده است.
برنامه‌های جدید
جدول 1- برنامه آموزش نانوتکنولوژی توسط بنیاد ملی علوم
برنامه NSF مثال
برنامه آموزش و توسعه علوم و مهندسی نانو در دانشگاه‌های آمریکا تحصیلات دانشگاهی در مرکز نانوبیو در دانشگاه کرنل، دوره‌های تحصیلات تکمیلی نانوذرات در دانشگاه کلارکسون
ترکیب تحقیق و آموزش نانوبیوتکنولوژی (ترکیبی تحقیقات و تحصیلات دانشگاهی) دانشگاه واشنگتن سیاتل
آموزش محلی و از راه دور در حال توسعه دستگاه دستکاری‌کننده نانویی: دانشگاه کارولینای شمالی
شبکة نانوتکنولوژی محاسباتی: دانشگاه پوردو
نانو کید: سی دی تصویری آموزشی برای دوره دبیرستان، دانشگاه رایس
مولکولاریوم: تصویربرداری داخلی از مولکول، موسسه پلی تکنیک رنسلار
تحصیلات دانشگاهی تکنولوژیکی و اجتماعی مرکز منطقه‌ای برای آموزش تولید نانوساختارهای نانویی، دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا
تعلیم و تربیت در مراکز و شبکه‌ها موسسه پلی تکنیک رنسلار با چندین دانشکده برای بهبود فرصتهای تحقیق گروه‌هایی که در علوم ارائه شده است. برنامه آموزشی K12 در همکاری با Junier Museum of Troy
نمونه‌هایی برای آموزش فردی سایت دانشگاه آریزونا
آموزش عمومی (برای عموم) دانشگاه ویسکانزین و موزه علمی دنیای اکتشاف در میلواکی برای گسترش دنیای نانو
دوره‌‌ها و رشته‌های پیشنهاد شده توسط جوامع متخصص «نانو بوت کمپس»، موسسه مهندسی مکانیک آمریکا
دادوستد‌های بین المللی دیدارهای گروهی توسط دانشمندان جهان در ژاپن و اروپا
پروسه‌های تولید نانویی با استفاده از کلاسهای چند رسانه ای تلفیق شده با آزمایشگاه دانشگاه آرکانزاس با همکاری ایالت‌های آرکانزاس، اوکلاهوما و نبراسکا
تعلیم و آنالیز مفاهیم علوم و فناوری نانو «ابعاد اخلاقی و اجتماعی نانوتکنولوژی» دانشگاه ویرجینیا
«ابعاد اجتماعی و فلسفی تحقیقات مقیاس نانو» دانشگاه کارولینای جنوبی
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 15 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله فرصتهای شغلی در نانو تکنولوژی
