Undervisning i eksperimentel videnskab i en tid med social distancering

Da lockdown-foranstaltninger blev annonceret i Frankrig og andre lande, gymnasielærere og universitetsprofessorer måtte hurtigt skifte fra klasseundervisning til fjernundervisning. Som resultat, praktisk arbejde blev ofte opgivet - eksperimenter var ikke længere mulige uden et laboratorium, reagensglas, oscilloskoper og andet udstyr.

For at overvinde dette problem, nogle undervisere brugte digitale simuleringer, mens andre analyserede eksisterende data. Men folk, der er fortrolige med eksperimentel videnskab, ved, at simuleringer og simpel analyse ikke erstatter laboratoriebænken og rigtige eksperimenter. Videnskabens rolle er at hjælpe os med at forstå hverdagens fænomener og "rigtige" eksperimenter er helt afgørende.

Som akademikere, der arbejder inden for fysik, vi har reflekteret over at udvikle nye former for praktisk arbejde, der giver mulighed for større elevers autonomi i flere år nu. På Université de Bordeaux og Paris-Saclay, vi bad vores elever om at lave deres eget eksperiment, og i nogle tilfælde, at udføre dem uafhængigt med smartphones eller Arduino boards, en open source-løsning til eksperimenter med elektronik.

Lockdown var en fantastisk chance for at teste selvstændigt praktisk arbejde, så vi hoppede på det med det samme. I løbet af de to måneder med fransk lockdown – den begyndte den 17. marts og sluttede den 11. maj – tilpassede vi os og fortsatte med at undervise ved hjælp af eksperimenter uden at gå på kompromis med kvaliteten af ​​indholdet. Disse tests i "naturlig størrelse" overbeviste os om, at det er muligt at fjernundervise med eksperimenter for både gymnasielærere og professorer på videregående uddannelser. Vi har endda observeret meget positive aspekter af denne nye tilgang. Det ændrer elevens forhold til naturvidenskab og til deres lærere.

Disse nye uddannelsesteknikker er fantastiske muligheder, især i betragtning af, at social distancering sandsynligvis vil fortsætte i det kommende år. De gør, imidlertid, kræver forberedelse.

Smartphone og salatspinner

Hvad er laboratoriearbejde uden et laboratorium og laboratorieudstyr? Det prioriterede værktøj er en smartphone med dens mange sensorer. Udover at optage billeder eller lyde, smartphones kan måle acceleration, magnetiske felter, rotationshastigheder, lydspektrum, og nogle modeller kan endda måle tryk eller lysintensitet. Gratis applikationer som Phyphox kan bruges til at måle, analysere og overføre data på få sekunder. Alt du behøver er lidt fantasi, og du kan begynde at pille.

Vil du måle perioden og dæmpningen af ​​et pendul? Hæng din telefon fra et stykke snor og mål dens acceleration. Interesseret i centripetalacceleration? Placer din smartphone i en salatspinner og start accelerometeret og gyroskopet på samme tid.

Elevernes og lærernes fantasi er den eneste grænse for disse typer eksperimenter, som demonstreret af "The smartphone physics challenge". Resultatet var 61 måder at måle højden af ​​en bygning på!

Og disse teknikker er ikke begrænset til fysik. Det er også muligt at udføre simple og præcise kemi- og biologiforsøg derhjemme. For eksempel, du kan forvandle din smartphone til et mikroskop med en dråbe vand (og se celler som et resultat) eller et spektrofotometer.

Genopfinde uddannelse

Vi har også tilpasset vores undervisningsmetoder. På Université Paris-Saclay, vi bad omkring 100 studerende om selvstændigt at udføre det fysikstudie, de havde valgt. De valgte emner varierede enormt, herunder studiet af en eddikeraket og de akustiske tilstande af musikinstrumenter, målingen af ​​jordens radius og fysikken bag at rykke en dug fra et bord uden at forstyrre bestik placeret på det. Studerende arbejdede i par for at dæmpe isolationen som følge af lockdown.

På Université de Bordeaux, vi har oprettet et websted, Smartphonique, der foreslår en række eksperimenter til studerende og lærere inden for forskellige områder, herunder mekanik, akustisk, optik og væskefysik. Ud over protokoller, konferencer og videoer, vi arrangerede en kollektiv ugentlig videokonference, "Eksperimenter i lockdown", hvor eleverne samtidig eksperimenterer og deler målinger optaget med deres smartphone og de midler, der er ved hånden.

Praktiske fjernøvelser er meget mere interessante

Sådanne nye typer praktiske øvelser er ikke kun nødløsninger i en sundhedskrise. De er interessante nye pædagogiske teknikker, fordi de styrker forholdet til eksperimentering og emnet. Lærere kigger ikke længere eleverne over skuldrene for at kontrollere hver gestus. Som resultat, elever er mindre bange for at lave fejl, især uden dyrt udstyr, der kan blive beskadiget (bortset fra selve smartphonen, selvfølgelig). Resultaterne af undersøgelser viser, at de fleste studerende nyder friheden og selvstændigheden.

En anden fordel:eksperimenter er ikke længere isoleret i et laboratorium, hvilket betyder, at fysik ikke længere er en abstrakt videnskab, der kun praktiseres højt specialiseret udstyr. Tværtimod, det er en del af hverdagen, og som resultat, bliver virkelig. Uddannelsesmæssige kvaliteter ændrer sig også. fantasi, fidus og kreativitet har hver især en rolle at spille, og de er alle træk ved reel forskningspraksis. Nogle elevprofiler vil blomstre ved at bruge denne mindre akademiske tilgang.

Endelig, ved at kommunikere om fjerneksperimenter, studerende bruger originale kommunikationsformer, der er typiske for deltagende videnskab. At arbejde sammen på en digital platform er befordrende for samarbejde.

Forbered det akademiske år 2020 til sommer

Afstandsforanstaltninger i begyndelsen af ​​det akademiske år 2020 vil sandsynligvis ændre, hvordan undervisningen organiseres rundt omkring i verden. Praktisk arbejde kunne være et af de første ofre... Vores budskab er enkelt:undervisning med eksperimenter i hjemmet kunne godt være et praktisk alternativ – men ikke bare et andenrangs. Det kunne være en unik mulighed for at gennemgå den måde, vi underviser i videnskabelige discipliner på ved at tilføre kreativitet, frihed og sjov.

Men vi skal forberede os på det. Heldigvis, at lære hvordan er virkelig enkelt og endda sjovt. Hvis du er interesseret, vi har udviklet en række værktøjer til at komme i gang, som du finder på Physics Reimagined hjemmesiden og Smartphonique.fr. Fristet? Tag din smartphone ud!

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.