3 A sikeres polgári tudomány szabályai - 💡 Fix My Ideas

3 A sikeres polgári tudomány szabályai

3 A sikeres polgári tudomány szabályai


Szerző: Ethan Holmes, 2019

Levi Simons Wildwood tanár és tanítványai kémiai indikátor tesztkészleteket használnak a Los Angeles vízminőségének térképezéséhez.

Jorge Luis Borges egyszer írt egy nagy birodalom, amely egy olyan nagy birodalom történetében írta: „A pontosságról a tudományban”, amely olyan pontosan részletes térképet teremtett, hogy az olyan nagy legyen, mint maga a birodalom. Tanári karrierem korai szakaszában, és nemrégiben az iskolából, úgy gondoltam (hasonló, bár kevésbé költői, mint Borges úr) arról, hogyan képviseltem a tudományt középiskolai tanárként.

Ugyanezzel a szorongással legtöbbször, ha nem minden, a tudománytanárok úgy éreztem, hogy nem elégséges tartalmat fednek le. Folyamatosan éreztem, hogy rohantam átjutni a „nagy ötletekből”, és még mindig úgy éreztem, hogy a legtöbb, amit csináltam, csak az osztályteremben létezett, és eltűnt a pillanat, amikor a diákjaim elmentek a napra.

Úgy éreztem, mintha megpróbálnám a diákjaimat a tudomány iránt érdeklődni az általam készített térképen, amikor magamhoz kellene vinni őket.

Oktatás, mint a tudomány, a tudomány mint az oktatás

Az első tudományos ismeretek tanításával kapcsolatos tapasztalataim 2009 végén fordultak elő, amikor befejeztem az első félévben a Los Angeles-i Wildwood School-i környezetvédelmi tudományok tanítását. Számos diákom elmondta nekem, hogy a környezeti tudomány könyörtelenül elnyomja. Vajon az egész pálya arról szól, hogy a civilizációnk ökológiai katasztrófa esetén összeomlik?

Érvényes kérdés volt, és miután eltöltöttük ezt a téli üdülési gondolkodást, hogy hogyan tanítsuk a környezeti tudományt anélkül, hogy a tanult tehetetlenség érzéseit inspirálnánk, azt javasolta az osztályomnak, hogy kiderítsük magunknak a helyi környezetünk egészségét.

Megkezdtük a TIGER (Technológiailag Integrált Földrajzi Környezeti Kutatás) nevű környezeti térképezési projektet. Los Angeles-ben számos helyen megkezdtük a vízminőség mérését és feltérképezését, és hamarosan elkezdtük mérni a levegőminőséget és a sugárzási szinteket a kaliforniai part mentén.

Ez idő alatt elkezdtünk összekapcsolni más állampolgársággal foglalkozó csoportokkal, a madárpopulációk tanulmányozásától a galaxisok osztályozásáig. Látjuk, hogy a polgárok tudománya egyre hasznosabbá válik a kutatásban, mivel a tudósok rájönnek, hogy sokkal nagyobb körből kapnak segítséget, mint a hagyományos egyetemek.

A TIGER projektben (scienceland.wikispaces.com/tiger) szerzett tapasztalataink alapján három szabályt dolgoztunk ki az osztálytermek (és bárki más) számára a polgári tudományos projektek létrehozására, kezelésére és összeállítására.

1. szabály: Mérje meg.

Mivel minden olyan antropológus, aki egy jegyzetfüzetet tölt be, igazolja, a tudománynak nem mindig kell kvantitatívnak lennie ahhoz, hogy hatékony legyen. A TIGER projektben azonban két okból megragadtuk a numerikus adatokat. Először is megkönnyíti a különböző megfigyelési helyszínek és az ugyanazon a helyen lévő különböző időpontok közötti adatokat. Másodszor, egy közös nyelvet biztosít a csoportunknak, hogy kommunikáljon a TIGER projektben résztvevő más iskolákkal, valamint bármely külső csoporttal, amely esetleg szeretné használni az adatainkat.

A helyszínen ez azt jelentette, hogy olyan berendezéseket használunk, amelyek gyors numerikus eredményeket adnak. Például vízminőségi adatainkat különféle vegyi tabletták segítségével rögzítjük, amelyek gyorsan oldódnak a vizsgálati ampullákban, színváltozással jelezve, hogy az oldott oxigéntől a baktériumokig mindent koncentrál. Ugyanakkor teszteljük a vizet, egy pár elektronikus érzékelőt is használunk: az egyik a gázok, például az oxigén és a petrolkémiai gőzök koncentrációjának mérésére, a másik pedig az időjárási viszonyok mérésére.

Célunk, hogy ezeket az adatokat egyidejűleg a helyi környezet atmoszférája és a víz közötti potenciális kapcsolatok keressék. Már időnként láthatunk időszakos ebbs és áramlásokat, mint például az árapály okozta sótartalom-változásokat.

A diákok első tapasztalatban részesülnek abban, hogy minden kutatási projektben milyen képzett találgatások, hibák és kísérleti korlátozások jelennek meg. Ez válaszol a panaszra: „Mikor fogom használni ezt?”

Szabály # 2: Legyen olcsó.

Az állampolgári tudomány takarékos tudomány. Ha több millió dollárra van szüksége, senki, aki néhány nagy laboratóriumon kívül van, képes lesz a kutatás elvégzésére. Törekedtünk arra, hogy az iskolánkban több száz dollár nagyságrendben tartsuk a berendezés költségeit, hogy projektünk elérhető legyen. Például az általunk használt vízminőségi készletek körülbelül 40 dollárba kerülnek tíz teljes tesztre. A hozzáférhetőség kulcsfontosságú egy olyan projekt létrehozásában és kezelésében, amely nagyszámú diákot fed le egy széles földrajzi területen.

A TIGER projekttel a fő költségeink a megfigyelő berendezések megvásárlása. A szállítási költségeket alacsony szinten tartják, mivel minden csoport figyelemmel kíséri a helyi környezetet, majd feltölti az adatokat egy központi webhelyre. Az adatok tárolásához és elemzéséhez szabadon elérhető, webalapú együttműködési szoftvereket is használunk.

3. szabály: Nyissuk meg.

A tudomány, akár egy nemzeti laborban, akár egy polgári tudományos projektben, nemcsak a nyílt kommunikáció, hanem a nyílt szabványok mellett is virágzik. A TIGER projekt eljárásait nyílt platformra tervezzük.

A nyílt szabvány azt jelenti, hogy szabadon rendelkezésre álló szoftverekkel adatokat tárolunk és elemezünk, de a közös és nyilvános kísérleti eljárások együttesét is jelenti. Eljárásainkat wikiben helyeztük el, mind az összegyűjtött adatok egységességének biztosítása érdekében, mind pedig a módszertanunkat kritikussá téve, ami a tudomány fejlődése.

Hasonlóképpen, minden állampolgári tudományos projektnek, mint például a TIGER-nek is könnyen elérhetőnek kell lennie a bővítésre. Bár Los Angeles-ben csak vízminőséggel kezdtük, mindig olyan adatkeretet használtunk, amely bármilyen, a GPS-bélyeggel rögzített környezeti mutatót tartalmaz. Ennek eredményeként több iskolát és több adattípust, például a levegőminőséget és a sugárzási szinteket is hozzá tudtunk adni projektünkhöz.

Nyitottságunk lehetővé tette továbbá, hogy a TIGER kapcsolatba léphessen más, kapcsolódó állampolgári tudományos projektekkel, mint például a közösségi sugárzási megfigyelési projekt, a Safecast (lásd az 52. oldalt, „Drive-By Science”). Mivel a Safecast is nagy érdeklődést mutatott az összes adat és módszer nyilvános és nyílt formátumban való közzétételére, a TIGER-en viszonylag könnyű idő állt rendelkezésére mindkét projekt teszthelyének sugárzási szintjének összegyűjtése és elemzése.

Együttműködésünk a Safecasttal is lehetővé tette a TIGER diákok számára a Geiger számláló hardverének elhárítását. Nemcsak a munkájuk fontos volt a Safecast saját dokumentációjában, hanem a jövőbeni sugárzási szenzorok frissítésében is, de az ano-malous olvasás forrásának megpróbálásának folyamata hiteles tanulási tapasztalat volt a tudomány tényleges megvalósításában.

A diákok mérik a vízmintákat a pH, a hőmérséklet, a foszfátok, a nitrátok, az oldott oxigén, a biológiai oxigénigény, a vas, réz, klór, keménység és coliform baktériumok esetében. Az adatok egy online térkép pontjaihoz kapcsolódnak.

Mi a következő lépés? DIY érzékelők

A nagy és növekvő polgári tudósok hálózatával a Safecast egy példa arra, hogy hol lehet egy projektet, például a TIGER-t. Célunk, hogy több iskolát, diákot és önkéntest vegyünk be, és bővítsük földrajzi lefedettségünket. Ez a növekedés azonban valószínűleg nagyon szűk keresztmetszetekbe kerül.

Míg a jelenlegi berendezésköltségeink, elsősorban a vízminőség-ellenőrző készletek esetében alacsonyak, olyan kémiai indikátor tabletták használatával járnak, amelyek csak fél tucatszor használhatók fel a kimerülés előtt. Ezen kívül ezek a készletek korlátozzák az összegyűjtött adatok típusát.

A megoldás valóban készítő módon a saját környezeti érzékelőink építése. Az olcsó környezetérzékelők kialakítása most már lehetővé vált, mivel az érzékelőre jutó költség közel 1 dollárra csökkent, és a szabványos processzorplatformok, mint például az Arduino könnyen elérhetővé váltak. Számos azonnali haszna van ennek az útvonalnak az eléréséhez. Először is, az elektronikus érzékelők több ezer alkalommal is használhatók, így az összegyűjtött adatok mennyiségét és a költségeket korlátozzák.

Másodszor, saját érzékelőink fejlesztése sokkal nagyobb rugalmasságot biztosít az adatok típusában

összegyűjtött. A kereskedelemben kapható technológiát figyelembe véve könnyen nyomon követhetjük mindent a szén-monoxid szinttől a talaj sótartalmáig az ultraibolya sugárzásig.

Mobiltelefonok érzékelőhálózati csomópontként

Míg az érzékelőrendszeren tízezer dollár jelentős költségcsökkentést jelent, még egy olcsóbb módszer áll rendelkezésre egy olyan polgári tudományi projekt fejlesztésére, mint a TIGER: cellphones. A mobiltelefonok nemcsak globálisan mindenütt jelenlévő technológiává váltak, hanem egyre összetettebb processzort és érzékelőket is tartalmaznak.

Amit a TIGER diákjai meg tudnak tenni, ahogyan számos más fejlesztő is tett, az alkalmazások létrehozása az ilyen érzékelők adatainak a GPS egység és a fényképezőgép adatainak betakarításához, annak érdekében, hogy mindent feljegyezzen az invazív fajok földrajzi eloszlásától a légköri köd mennyiségéig.

Készítse el saját tudását

A TIGER és hasonló projektek lehetőséget adnak a diákok számára, hogy elemzési és gondolkodási készségeket tanuljanak el a saját kutatási projektjeik adatainak gyűjtésére és elemzésére.

Az igazi izgalom azonban akkor kezdődik, amikor a diákok a világ minden táján elkezdenek összegyűjteni munkájukat különböző iskolák és laborcsoportok között, megtervezni és építeni saját felszereléseiket, és módosítani tudják saját készülékeiket. Röviden, a tudomány jövője azokhoz fog jönni, akik saját tudományukat készítik.



Lehet, Hogy Érdekli

Saját képünkben

Saját képünkben


Nyílt forráskódú robotok: a vevői útmutató

Nyílt forráskódú robotok: a vevői útmutató


Pounding bevétele: hogyan lehet elkerülni a tüskéket

Pounding bevétele: hogyan lehet elkerülni a tüskéket


A P-P-Power Racing sorozat eljön a városba

A P-P-Power Racing sorozat eljön a városba






Legutóbbi Hozzászólások