3 Правила за успешни граждански науки - 💡 Fix My Ideas

3 Правила за успешни граждански науки

3 Правила за успешни граждански науки


Автор: Ethan Holmes, 2019

Учителят на Wildwood Леви Симонс и неговите ученици използват комплектите за химическо тестване на индикатори за картите на водата в Лос Анджелис.

Хорхе Луис Борхес веднъж написа в много кратък разказ „За точност в науката“ за една велика империя, която се опитваше да създаде така точно подробна карта, че тя е станала толкова голяма, колкото самата империя. По-рано в кариерата си на преподаване и наскоро извън училището си мислех (в подобна, макар и по-малко поетична мода от г-н Борхес) за това как представлявах науката като учител в гимназията.

Борих се със същото безпокойство повечето, ако не всички, учители по наука смятат, че не покриват достатъчно съдържание. Непрекъснато се чувствах се втурнал да преодолея достатъчно от „големите идеи“ и все още чувствах, че повечето от онова, което правя, съществува само в класната стая и изчезна в момента, в който учениците ми заминаха за деня.

Чувствах, че се опитвам да накарам учениците да се интересуват от науката от картата, която правя, когато трябва да ги отведа в самата страна.

Образование като наука, наука като образование

Първият ми опит в преподаването на наука чрез правене на наука се случи в края на 2009 г., когато завърших първия си семестър, като преподавах по екологичен курс в Уайлдвуд Училище в Лос Анджелис, Калифорния. Дали целият курс би бил за това как нашата цивилизация ще се разпадне в екологична катастрофа?

Това беше валиден въпрос и след като прекарахме тази зимна ваканция, мислейки си как да преподават наука за околната среда, без да вдъхновяват чувства на научна безпомощност, предложих на моя клас да открием за себе си здравето на нашата местна среда.

Започнахме проект за опазване на околната среда, наречен TIGER (Технологично интегрирано геоложко изследване на околната среда). Започнахме измерването и картографирането на качеството на водата в редица обекти в Лос Анджелис и скоро започнахме да измерваме качеството на въздуха и нивата на радиация по крайбрежието на Калифорния.

През това време започнахме да се свързваме с други групи, занимаващи се с гражданска наука, вариращи от изучаване на популациите на птиците до класифициране на галактики. Виждаме как гражданската наука се превръща във все по-полезен инструмент в научните изследвания, тъй като учените осъзнават, че могат да получат помощ от много по-голям кръг от обикновените академични среди.

От нашия опит с проекта TIGER (scienceland.wikispaces.com/tiger) ние измислихме три правила, които да помогнат на класните стаи (и на всички останали) да създават, управляват и съдействат на граждански научни проекти.

Правило № 1: Направете го измеримо.

Както всеки антрополог с тетрадка, пълна с полеви бележки, ще потвърди, науката не винаги трябва да бъде количествена, за да бъде ефективна. Въпреки това, ние имаме цифри с проекта TIGER по две причини. Първо, тя улеснява сравняването на данни между различни мониторингови сайтове и между различни дати на едно и също място. Второ, тя дава на нашата група общ език за комуникация с други училища, участващи в проекта TIGER, и с всички външни групи, които биха искали да използват нашите данни.

В областта това означава използване на оборудване, което дава бързи цифрови резултати. Например, нашите данни за качеството на водата се улавят с помощта на различни химически таблетки, които бързо се разтварят в тестови флакони, като променят цвета си, за да покажат концентрацията на всичко от разтворен кислород до бактерии. В същото време тестваме водата, използваме също и два електронни сензора: един за измерване на концентрацията на газове като кислород и петролни изпарения, и друг за измерване на метеорологичните условия.

Нашата цел при едновременното използване на тези данни е търсенето на потенциални връзки между атмосферата и водата в нашата местна среда. Вече виждаме периодични приливи и приливи, като промени в солеността, причинени от приливите и отливите.

Учениците също получават опит от първа ръка, като виждат колко образовани предположения, грешки и експериментални ограничения се проявяват във всеки изследователски проект. Това отговаря на оплакването: "Кога ще използвам това?"

Правило # 2: Направете го евтино.

Гражданската наука е икономична наука. Ако имате нужда от милиони долари, никой, освен няколко големи лаборатории, няма да може да проведе вашите изследвания. Опитахме се да поддържаме ниските си разходи за оборудване на стотици долари на училище, за да направим нашия проект възможно най-достъпен. Например, комплектите за качество на водата, които използваме, струват около $ 40 за десет пълни теста. Достъпността е от ключово значение за създаването и управлението на проект, обхващащ голям брой студенти в широк географски район.

С проекта TIGER основните ни разходи бяха закупуването на мониторинговото оборудване. Транспортните разходи се поддържат ниски, като всяка група наблюдава местната среда и след това качва данните на централен уебсайт. Ние също така използваме свободно наличен уеб-базиран софтуер за сътрудничество, за да съхраняваме и анализираме данни.

Правило # 3: Отворете го.

Науката, независимо дали в национална лаборатория или с проект за гражданска наука, процъфтява не само на откритата комуникация, но и на отворените стандарти. Ние третираме процедурите на проекта TIGER като софтуер за отворена платформа.

Отвореният стандарт означава съхраняване и анализиране на данни, използвайки свободно наличен софтуер, но също така означава използването на набор от общи и обществени експериментални процедури. Ние поставихме нашите процедури на уики, както за да осигурим еднаквост на събраните данни, така и да оставим методологиите си отворени за критики, което е начинът, по който науката напредва.

По същия начин всеки граждански научен проект като TIGER също трябва да бъде готов за разширяване. Въпреки че започнахме само с качеството на водата в Лос Анджелис, винаги сме използвали рамка за данни, която може да включва всички екологични показатели, докато се записва с уникален GPS печат. В резултат на това успяхме да добавим повече училища и повече типове данни, като качеството на въздуха и нивата на радиация, към нашия проект.

Отвореността ни също така позволи на TIGER да се свърже с други свързани с тях граждански научни проекти, като проекта за радиационен мониторинг в общността, Safecast (виж страница 52, „Drive-By Science“). Тъй като Safecast също се стреми да публикува всичките си данни и методи в публичен и отворен формат, ние в TIGER имахме сравнително лесно време за събиране и анализиране на нивата на радиация за тестовите места на двата проекта.

Нашата съвместна работа с Safecast даде възможност на учениците от TIGER да разрешат проблема с хардуера на брояча на Geiger. Не само че работата им е важна за собствената документация на Safecast, но и за актуализирането на бъдещите радиационни сензори, но процесът на търсене на източника на аномалообразни четения е автентичен учебен опит в това как се извършва наука.

Учениците измерват водните проби за рН, температура, фосфати, нитрати, разтворен кислород, биологична потребност от кислород, желязо, мед, хлор, твърдост и колиформни бактерии. Данните са свързани с точки на онлайн карта.

Какво следва? DIY сензори

Със своята голяма и нарастваща мрежа от учени от гражданите, Safecast е пример за това къде да се вземе проект като TIGER. Нашата цел е да включим повече училища, студенти и доброволци и да разширим географското си покритие. Въпреки това, този растеж най-вероятно ще се сблъска с някои пречки много бързо.

Докато нашите текущи разходи за оборудване, предимно за комплекти за тестване на качеството на водата, са ниски, те включват използването на химически таблетки с индикатори, които могат да се използват само половин дузина пъти, преди да бъдат изчерпани. Освен това, тези комплекти ограничават видовете данни, които можем да съберем.

Решението в истинския производител е да изградим собствени екологични сензори. Разработването на евтини сензори за околната среда вече стана възможно, тъй като цената за датчик е спаднала до близо $ 1, а стандартните процесорни платформи като Arduino вече са лесно достъпни. Има много непосредствени ползи за този маршрут. Първо, електронните сензори могат да се използват хиляди пъти, като се премахва ограничението за количеството събрани данни, както и разходите.

Второ, разработването на собствени сензори ни дава много по-голяма гъвкавост в типа на данните

събран. Като се има предвид наличната в търговската мрежа технология, ние можем лесно да следим всичко - от нивата на въглероден окис до соленост на почвата до ултравиолетово лъчение.

Мобилни телефони като възли на сензорната мрежа

Докато десетки долари за сензорна система представляват значително намаляване на разходите, има още по-евтин метод за разработване на граждански научен проект като TIGER: cellphones. Мобилните телефони не само се превръщат в широко разпространена технология в световен мащаб, но също така съдържат все по-сложен набор от процесори и сензори.

Това, което учениците в TIGER могат да направят, както са направили редица други разработчици, е да създават приложения за събиране на данни от такива сензори като GPS устройството и камерата, за да записват всичко - от географското разпределение на инвазивните видове до количеството атмосферна мъгла.

Направете своя собствена наука

TIGER и подобни проекти дават възможност на студентите да научат аналитични и аргументирани умения, като отидат на място за събиране и анализиране на данни за своите собствени изследователски проекти.

Истинското вълнение обаче ще започне, когато учениците от целия свят започнат да обединяват работата си в различни училища и лабораторни групи, да проектират и изграждат собствено оборудване и да променят собствените си устройства. Накратко, бъдещето на науката ще дойде при онези, които правят своя собствена наука.



Може Да Се Интересувате

High-Tech Pinewood дерби състезателна писта решава състезанието пъти 0.00005 секунди

High-Tech Pinewood дерби състезателна писта решава състезанието пъти 0.00005 секунди


BoardCraft обещава нов начин на игра / създаване на настолни игри

BoardCraft обещава нов начин на игра / създаване на настолни игри


6 Житейски уроци от робот

6 Житейски уроци от робот


Печени дъски, интерактивни легла и още от Maker Faire Tokyo

Печени дъски, интерактивни легла и още от Maker Faire Tokyo