3 Κανόνες για την επιτυχή επιστήμη των πολιτών - 💡 Fix My Ideas

3 Κανόνες για την επιτυχή επιστήμη των πολιτών

3 Κανόνες για την επιτυχή επιστήμη των πολιτών


Συγγραφέας: Ethan Holmes, 2019

Ο δάσκαλος του Wildwood Levi Simons και οι μαθητές του χρησιμοποιούν χημικά κιτ δοκιμών δεικτών για να καταγράψουν την ποιότητα του νερού στο Λος Άντζελες.

Ο Χόρχε Λουίς Μποργκς έγραψε κάποτε, με την πολύ σύντομη ιστορία "για την ακρίβεια στην επιστήμη", μιας μεγάλης αυτοκρατορίας που επιδίωκε να δημιουργήσει έναν χάρτη τόσο ακριβή ώστε να είναι τόσο μεγάλος όσο η αυτοκρατορία. Στις αρχές της καριέρας μου, και πρόσφατα εκτός σχολείου, σκέφτηκα (σε μια παρόμοια, αν και λιγότερο ποιητική, μόδα από τον κ. Borges) για το πώς αντιπροσώπευα την επιστήμη ως καθηγήτρια γυμνασίου.

Πάλεψα με το ίδιο άγχος οι περισσότεροι, αν όχι όλοι, οι καθηγητές της επιστήμης αισθάνονται ότι δεν καλύπτουν αρκετό περιεχόμενο. Ένιωσα συνεχώς να έσπευσε να περάσει αρκετές από τις "μεγάλες ιδέες" και παρόλα αυτά ένιωσα ότι τα περισσότερα από όσα έκανα υπήρχαν μόνο στην τάξη και εξαφανίστηκαν τη στιγμή που οι μαθητές μου έφυγαν για τη μέρα.

Ένιωσα σαν να προσπαθούσα να φέρω τους σπουδαστές μου να ενδιαφέρονται για την επιστήμη από τον χάρτη που έκανα, όταν έπρεπε να τις μεταφέρω στην ίδια τη χώρα.

Η εκπαίδευση ως επιστήμη, η επιστήμη ως εκπαίδευση

Η πρώτη μου εμπειρία στη διδασκαλία της επιστήμης με τη διδασκαλία της επιστήμης συνέβη στα τέλη του 2009 όταν τελείωσα το πρώτο εξάμηνο που διδάσκω ένα μάθημα περιβαλλοντικών επιστημών στο Wildwood School στο Λος Άντζελες της Καλιφόρνια. Ορισμένοι από τους μαθητές μου μου είπαν πόσο έντονα καταθλιπτική ήταν η περιβαλλοντική επιστήμη. Θα ήταν ολόκληρη η πορεία για το πώς ο πολιτισμός μας επρόκειτο να καταρρεύσει σε μια οικολογική καταστροφή;

Ήταν μια έγκυρη ερώτηση και αφού πέρασα εκείνες τις χειμερινές διακοπές σκέπτοντας πώς να διδάσκω την περιβαλλοντική επιστήμη χωρίς να εμπνέω τα συναισθήματα της μάθησης αδυναμίας, πρότεινα στην τάξη μου να μάθουμε για τον εαυτό μας την υγεία του τοπικού μας περιβάλλοντος.

Ξεκινήσαμε ένα έργο περιβαλλοντικής χαρτογράφησης που ονομάζεται TIGER (Τεχνολογικά Ολοκληρωμένη Περιβαλλοντική Έρευνα). Ξεκινήσαμε τη μέτρηση και την χαρτογράφηση της ποιότητας του νερού σε διάφορες τοποθεσίες στο Λος Άντζελες και σύντομα άρχισε να μετράται η ποιότητα του αέρα και τα επίπεδα ακτινοβολίας κατά μήκος των ακτών της Καλιφόρνια

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου αρχίσαμε να συνδέουμε με άλλες ομάδες που ασχολούνται με την επιστήμη των πολιτών, από τη μελέτη των πληθυσμών των πτηνών μέχρι την ταξινόμηση των γαλαξιών. Βλέπουμε πώς η επιστήμη των πολιτών γίνεται όλο και πιο χρήσιμο εργαλείο στην έρευνα, καθώς οι επιστήμονες συνειδητοποιούν ότι μπορούν να λάβουν βοήθεια από έναν πολύ μεγαλύτερο κύκλο από τον παραδοσιακό ακαδημαϊκό κόσμο.

Από την εμπειρία μας με το πρόγραμμα TIGER (scienceland.wikispaces.com/tiger), έχουμε καταλήξει σε τρεις κανόνες για να βοηθήσουμε τις τάξεις (και οποιονδήποτε άλλον) να δημιουργήσουν, να διαχειριστούν και να συνεργαστούν σε προγράμματα επιστήμης πολιτών.

Κανόνας # 1: Κάντε το μετρήσιμο.

Όπως θα επιβεβαιώσει κάθε ανθρωπολόγος με σημειωματάριο γεμάτο σημειώσεις πεδίου, η επιστήμη δεν χρειάζεται πάντα να είναι ποσοτική για να είναι αποτελεσματική. Ωστόσο, έχουμε κολλήσει με αριθμητικά δεδομένα με το έργο TIGER για δύο λόγους. Πρώτον, διευκολύνει τη σύγκριση δεδομένων μεταξύ διαφορετικών τοποθεσιών παρακολούθησης και μεταξύ διαφορετικών ημερομηνιών στον ίδιο ιστότοπο. Δεύτερον, δίνει στην ομάδα μας μια κοινή γλώσσα επικοινωνίας με άλλα σχολεία που συμμετέχουν στο πρόγραμμα TIGER και με οποιεσδήποτε εξωτερικές ομάδες που μπορεί να θέλουν να χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα μας.

Στο πεδίο, αυτό σήμαινε τη χρήση εξοπλισμού που δίνει γρήγορα αριθμητικά αποτελέσματα. Για παράδειγμα, τα δεδομένα για την ποιότητα των υδάτων μας συλλέγονται χρησιμοποιώντας μια ποικιλία χημικών δισκίων που διαλύονται γρήγορα σε δοκιμαστικά φιαλίδια, αλλάζοντας χρώμα για να δείξει τη συγκέντρωση οτιδήποτε από το διαλυμένο οξυγόνο στα βακτήρια. Ταυτόχρονα δοκιμάζουμε το νερό, χρησιμοποιούμε επίσης ένα ζευγάρι ηλεκτρονικών αισθητήρων: το ένα για τη μέτρηση της συγκέντρωσης αερίων, όπως οξυγόνου και πετροχημικών ατμών, και ένα άλλο για τη μέτρηση των καιρικών συνθηκών.

Ο στόχος μας στη λήψη αυτών των δεδομένων ταυτόχρονα ήταν να αναζητήσουμε πιθανές σχέσεις μεταξύ της ατμόσφαιρας και των υδάτων του τοπικού μας περιβάλλοντος. Ήδη μπορούμε να δούμε περιοδικές εκροές και ροές, όπως οι παραλλαγές της αλατότητας που προκαλούνται από τις παλίρροιες.

Οι σπουδαστές αποκτούν επίσης εμπειρία από πρώτο χέρι, βλέποντας πόσο εκπαιδευμένες υποθέσεις, λάθη και πειραματικοί περιορισμοί εμφανίζονται σε κάθε ερευνητικό έργο. Αυτό απαντά στην καταγγελία, "Πότε θα χρησιμοποιήσω ποτέ αυτό;"

Κανόνας # 2: Κάντε το φτηνό.

Η επιστήμη των πολιτών είναι λιτή επιστήμη. Εάν χρειάζεστε μια δαπάνη εκατομμυρίων δολαρίων, κανείς, εκτός από λίγα μεγάλα εργαστήρια, θα μπορεί να διεξάγει την έρευνά σας. Προσπαθήσαμε να διατηρήσουμε το κόστος εξοπλισμού χαμηλό, από τη σειρά των εκατοντάδων δολαρίων ανά σχολείο, ώστε να καταστήσουμε το έργο μας όσο το δυνατόν πιο προσιτό. Για παράδειγμα, τα κιτ ποιότητας νερού που χρησιμοποιούμε κοστίζουν περίπου 40 δολάρια για δέκα πλήρεις δοκιμές. Η προσβασιμότητα είναι καθοριστική για τη δημιουργία και τη διαχείριση ενός έργου που καλύπτει μεγάλο αριθμό φοιτητών σε μια ευρεία γεωγραφική περιοχή.

Με το έργο TIGER το κύριο κόστος μας έχει αγοράσει τον εξοπλισμό παρακολούθησης. Τα έξοδα μεταφοράς παραμένουν χαμηλά, έχοντας κάθε ομάδα να παρακολουθεί το τοπικό περιβάλλον και στη συνέχεια να μεταφορτώνει τα δεδομένα σε έναν κεντρικό ιστότοπο. Χρησιμοποιούμε επίσης ελεύθερα διαθέσιμο λογισμικό συνεργασίας στο διαδίκτυο για την αποθήκευση και την ανάλυση δεδομένων.

Κανόνας # 3: Άνοιγμα.

Η επιστήμη, είτε πρόκειται για ένα εθνικό εργαστήριο είτε για ένα έργο επιστήμης πολιτών, ευδοκιμεί όχι μόνο στην ανοιχτή επικοινωνία, αλλά σε ανοικτά πρότυπα. Θεωρούμε τις διαδικασίες του έργου TIGER ως το λογισμικό για μια ανοιχτή πλατφόρμα.

Ένα ανοικτό πρότυπο σημαίνει αποθήκευση και ανάλυση δεδομένων χρησιμοποιώντας ελεύθερα διαθέσιμο λογισμικό, αλλά σημαίνει επίσης τη χρήση μιας σειράς κοινών και δημόσιων πειραματικών διαδικασιών. Έχουμε θέσει τις διαδικασίες μας σε ένα wiki, τόσο για να εξασφαλίσουμε την ομοιομορφία στο είδος των δεδομένων που συλλέξαμε, όσο και για να αφήσουμε τις μεθοδολογίες μας ανοικτές στην κριτική, και έτσι προχωρά η επιστήμη.

Ομοίως, κάθε σχέδιο επιστήμης πολιτών όπως το TIGER θα πρέπει επίσης να είναι ανοιχτό για επέκταση. Παρόλο που ξεκινήσαμε με απλή ποιότητα νερού στο Λος Άντζελες, χρησιμοποιούσαμε πάντοτε ένα πλαίσιο δεδομένων που μπορεί να ενσωματώσει οποιαδήποτε περιβαλλοντική μέτρηση όσο χρονικό διάστημα καταγράφεται με μια μοναδική σφραγίδα GPS. Ως αποτέλεσμα, μπορέσαμε να προσθέσουμε στο έργο μας περισσότερα σχολεία και περισσότερους τύπους δεδομένων, όπως η ποιότητα του αέρα και τα επίπεδα ακτινοβολίας.

Το άνοιγμα μας επέτρεψε επίσης στον TIGER να συνδεθεί με άλλα συναφή έργα επιστήμης πολιτών, όπως το κοινοτικό πρόγραμμα παρακολούθησης της ακτινοβολίας, Safecast (βλ. Σελίδα 52, "Drive-By Science"). Καθώς ο Safecast έχει επίσης επιδιώξει να δημοσιεύσει όλα τα δεδομένα και τις μεθόδους του σε δημόσια και ανοιχτή μορφή, εμείς στο TIGER είχαμε έναν σχετικά εύκολο χρόνο συλλογής και ανάλυσης των επιπέδων ακτινοβολίας και για τις δύο τοποθεσίες δοκιμών των έργων.

Η συνεργασία μας με το Safecast έδωσε επίσης τη δυνατότητα στους σπουδαστές TIGER να αντεπεξέλθουν στον εξοπλισμό Counter του Geiger. Όχι μόνο το έργο τους ήταν σημαντικό για την τεκμηρίωση του Safecast και για την ενημέρωση μελλοντικών αισθητήρων ακτινοβολίας, αλλά η διαδικασία προσπάθειας να βρεθεί η πηγή των άσχημων αναγνώσεις ήταν μια αυθεντική μαθησιακή εμπειρία στον τρόπο με τον οποίο πραγματεύεται η επιστήμη.

Οι μαθητές μετρούν δείγματα νερού για pH, θερμοκρασία, φωσφορικά, νιτρικά, διαλυμένο οξυγόνο, βιολογική ζήτηση οξυγόνου, σίδηρο, χαλκό, χλώριο, σκληρότητα και κολοβακτηριδιακά βακτήρια. Τα δεδομένα συνδέονται με σημεία σε έναν online χάρτη.

Τι έπεται? DIY αισθητήρες

Με το μεγάλο και αναπτυσσόμενο δίκτυο επιστημόνων πολίτη, το Safecast είναι ένα παράδειγμα του πού να πάρει ένα έργο όπως το TIGER. Στόχος μας είναι να εμπλέξουμε περισσότερα σχολεία, σπουδαστές και εθελοντές και να επεκτείνουμε τη γεωγραφική μας κάλυψη. Εντούτοις, αυτή η ανάπτυξη πιθανότατα θα καταλήξει σε ορισμένα σημεία συμφόρησης πολύ γρήγορα.

Ενώ το τρέχον κόστος εξοπλισμού μας, κυρίως για τα κιτ δοκιμής ποιότητας νερού, είναι χαμηλό, περιλαμβάνουν τη χρήση χημικών δεικτών ταμπλέτας, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο μισή ντουζίνα φορές πριν εξαντληθούν. Επιπλέον, αυτά τα κιτ περιορίζουν τους τύπους δεδομένων που συλλέγουμε.

Η λύση, με αληθινό τρόπο κατασκευής, είναι να οικοδομήσουμε τους δικούς μας περιβαλλοντικούς αισθητήρες. Η ανάπτυξη φθηνών περιβαλλοντικών αισθητήρων έχει πλέον καταστεί εφικτή, καθώς το κόστος ανά αισθητήρα μειώθηκε σε σχεδόν $ 1 και οι πλατφόρμες τυποποιημένων επεξεργαστών όπως το Arduino έχουν γίνει άμεσα διαθέσιμες. Υπάρχουν πολλά άμεσα οφέλη για τη μετάβαση αυτής της διαδρομής. Πρώτον, οι ηλεκτρονικοί αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιηθούν χιλιάδες φορές, αφαιρώντας ένα όριο για το ποσό των δεδομένων που συλλέγονται καθώς και το κόστος.

Δεύτερον, η ανάπτυξη των δικών μας αισθητήρων μας δίνει πολύ μεγαλύτερη ευελιξία στον τύπο των δεδομένων

συγκεντρωμένος. Δεδομένης της εμπορικά διαθέσιμης τεχνολογίας, μπορούμε εύκολα να παρακολουθήσουμε τα πάντα, από τα επίπεδα μονοξειδίου του άνθρακα έως την αλατότητα του εδάφους έως την υπεριώδη ακτινοβολία.

Κινητά τηλέφωνα ως κόμβους δικτύου αισθητήρων

Ενώ δεκάδες δολάρια ανά σύστημα αισθητήρων αντιπροσωπεύουν σημαντική μείωση του κόστους, υπάρχει μια ακόμη φθηνότερη μέθοδος για την ανάπτυξη ενός έργου επιστήμης πολιτών όπως το TIGER: κινητά τηλέφωνα. Όχι μόνο τα κινητά τηλέφωνα γίνονται μια παγκοσμίως πανταχού παρούσα τεχνολογία, αλλά περιέχουν επίσης ένα όλο και πιο περίπλοκο σύνολο επεξεργαστών και αισθητήρων.

Τι μπορούν να κάνουν οι σπουδαστές στο TIGER, όπως έπραξαν αρκετοί άλλοι προγραμματιστές, είναι να δημιουργούν εφαρμογές για τη συλλογή δεδομένων από τέτοιους αισθητήρες, όπως η μονάδα GPS και η κάμερα, για να καταγράφουν τα πάντα, από τη γεωγραφική κατανομή των χωροκατακτητικών ειδών έως την ατμοσφαιρική ομίχλη.

Κάντε τη δική σας επιστήμη

TIGER και παρόμοια προγράμματα δίνουν στους σπουδαστές την ευκαιρία να μάθουν αναλυτικές και συλλογιστικές ικανότητες πηγαίνοντας στο πεδίο για να συλλέξουν και να αναλύσουν δεδομένα για τα δικά τους ερευνητικά έργα.

Ο πραγματικός ενθουσιασμός, όμως, θα ξεκινήσει όταν οι μαθητές σε όλο τον κόσμο αρχίσουν να συγκεντρώνουν το έργο τους σε διαφορετικά σχολεία και εργαστηριακές ομάδες, να σχεδιάζουν και να κατασκευάζουν δικό τους εξοπλισμό και να τροποποιούν τις δικές τους συσκευές. Εν ολίγοις, το μέλλον της επιστήμης θα έρθει σε εκείνους που κάνουν τη δική τους επιστήμη.



Μπορεί Να Σας Ενδιαφέρει

Οδηγός δώρων: Δώρα κουζίνας

Οδηγός δώρων: Δώρα κουζίνας


Kit-A-Day Giveaway: Πακέτα διασκέδασης Drawdio

Kit-A-Day Giveaway: Πακέτα διασκέδασης Drawdio


Εργαλείο αναθεώρησης: GarrettWade 7 "ψαλίδι κομοδίνο

Εργαλείο αναθεώρησης: GarrettWade 7 "ψαλίδι κομοδίνο


5, 4, 3, 2, 1 Πράγματα για την Lindsey Bailey

5, 4, 3, 2, 1 Πράγματα για την Lindsey Bailey