Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

3 Menestyksellisen kansalaistieteen säännöt

Wildwood-opettaja Levi Simons ja hänen oppilaansa käyttävät kemiallisia indikaattoreiden testaussarjoja Los Angelesin veden laadun kartoittamiseen.

Jorge Luis Borges kirjoitti kerran hyvin lyhyessä tarinassa "On täsmällisyys tieteessä" suuren suuren imperiumin, joka pyrki luomaan kartan niin tarkasti yksityiskohtaisesti, että se kasvoi niin suureksi kuin imperiumi itse. Opetusurani alussa ja äskettäin poissa koulusta ajattelin (samankaltaisessa, vaikkakin vähemmän runollisessa muodissa kuin herra Borges) siitä, kuinka edustasin tiedettä lukion opettajana.

Minä painoin samaa ahdistusta eniten, elleivät kaikki, tiedeopettajat tuntevat, että he eivät kata tarpeeksi sisältöä. Olen jatkuvasti tuntenut kiirehtiä pääsemään läpi tarpeeksi ”suuria ideoita”, ja silti tuntui, että suurin osa siitä, mitä olin tekemässä, oli vain luokkahuoneessa ja katosi hetkeni, jolloin opiskelijat lähtivät päivään.

Tunsin, että yritin saada oppilaitani kiinnostumaan tieteestä kartalta, jonka olin tehnyt, kun minun pitäisi viedä ne itse maahan.

Koulutus tiede, tiede koulutuksena

Ensimmäinen kokemukseni tieteen opetuksesta tieteessä tapahtui vuoden 2009 lopulla, kun valmistuin ensimmäisen lukukauden opetuksessa ympäristötieteellistä opintojaksoa Wildwood Schoolissa Los Angelesissa, jossain monissa oppilaissani kerrottiin, miten ympäristötietoisuus masentavaa. Olisiko koko kurssi siitä, miten sivilisaatio aikoi romahtaa ekologisessa katastrofissa?

Se oli pätevä kysymys, ja sen jälkeen, kun vietimme talviloma-ajattelun, miten ympäristötieteitä opetetaan inspiroimatta oppimisen avuttomuutta, ehdotin luokkani, että saamme itsellemme selvää paikallisympäristön terveydestä.

Aloitimme TIGER-ympäristökartoitushankkeen (Technologically Integrated Geotagged Environmental Research). Aloitimme veden laadun mittaamisen ja kartoittamisen useissa Los Angelesin kohteissa ja alkoimme pian mitata ilman laatua ja säteilytasoja Kalifornian rannikolla.

Tänä aikana aloimme yhdistää muita kansalaistaitoa harjoittavia ryhmiä lintupopulaatioiden opiskelusta galaksien luokitteluun. Näemme, miten kansalaisten tiede on tulossa yhä hyödyllisemmäksi työkaluksi tutkimuksessa, kun tiedemiehet ymmärtävät, että he voivat saada paljon suuremman ympyrän apua kuin vain perinteinen tiedeyhteisö.

TIGER-projektin (scienceland.wikispaces.com/tiger) kokemuksista olemme laatineet kolme sääntöä, jotka auttavat luokkahuoneita (ja ketään muuta) luomaan, hallitsemaan ja yhteensovittamaan kansalaistieteen hankkeita.

Sääntö nro 1: Tee se mitattavaksi.

Koska kaikki antropologit, joilla on muistikirja, jossa on täynnä kenttätietoja, tieteen ei tarvitse aina olla määrällistä, jotta se olisi tehokas. Olemme kuitenkin juuttuneet TIGER-projektin numeerisiin tietoihin kahdesta syystä. Ensinnäkin se helpottaa vertailua eri seurantapaikkojen välillä ja samassa paikassa olevien eri päivämäärien välillä. Toiseksi se antaa ryhmällemme yhteisen kielen kommunikoida muiden TIGER-projektiin osallistuvien koulujen kanssa ja kaikkien ulkopuolisten ryhmien kanssa, jotka haluavat käyttää tietoja.

Kentällä tämä on merkinnyt laitteiden käyttöä, joka antaa nopeat numeeriset tulokset. Esimerkiksi vedenlaadun tiedot otetaan talteen käyttämällä erilaisia ​​kemiallisia tabletteja, jotka liukenevat nopeasti testipulloihin ja muuttavat väriä osoittamaan kaiken liuenneesta hapesta bakteereihin. Samalla testataan vettä, käytämme myös paria elektronisia antureita: yksi mittaamaan kaasujen pitoisuutta, kuten happea ja petrokemiallisia höyryjä, ja toinen sääolosuhteiden mittaamiseen.

Tavoitteenamme ottaa nämä tiedot samanaikaisesti on ollut etsiä mahdollisia suhteita paikallisen ympäristön ilmakehän ja veden välille. Jo nyt voimme nähdä jaksollisia ebbeja ja virtoja, kuten vuorovesi aiheuttamia suolapitoisuuden vaihteluja.

Opiskelijat saavat myös ensikäden kokemuksen siitä, miten koulutetut arvailut, virheet ja kokeelliset rajoitukset näkyvät jokaisessa tutkimushankkeessa. Tämä vastaa valitukseen: "Milloin aion käyttää tätä?"

Sääntö # 2: Tee se halvalla.

Kansalaisten tiede on säästävä. Jos tarvitset miljoonia dollareita, kukaan muu kuin muutama suuri laboratorio voi suorittaa tutkimusta. Olemme pyrkineet pitämään laitekustannuksemme alhaisina, satoja dollareita per koulu, jotta hanke olisi mahdollisimman saatavilla. Esimerkiksi käyttämämme vedenlaadun sarjat maksavat noin 40 dollaria kymmenen täyden testin aikana. Helppokäyttöisyys on avainasemassa, kun luodaan ja hallitaan laajaa maantieteellistä aluetta kattavan projektin kattava projekti.

TIGER-projektin avulla pääkustannuksemme ovat seurantalaitteiden ostaminen. Kuljetuskustannukset pidetään alhaisina, koska jokainen ryhmä seuraa paikallista ympäristöään ja lähettää tiedot sitten keskeiselle verkkosivustolle. Käytämme myös vapaasti saatavilla olevaa web-pohjaista yhteistyöohjelmaa tietojen tallentamiseen ja analysointiin.

Sääntö 3: Tee se auki.

Tiede, olipa kyseessä sitten kansallinen laboratorio tai kansalaistieteellinen hanke, ei menesty pelkästään avoimen viestinnän, vaan avoimien standardien lisäksi. Käsittelemme TIGER-projektin menettelyjä avoimen alustan ohjelmistona.

Avoin standardi tarkoittaa tietojen tallentamista ja analysointia vapaasti saatavilla olevien ohjelmistojen avulla, mutta se tarkoittaa myös yleisten ja julkisten kokeiden käyttöä. Olemme asettaneet menettelyt wikille, jotta varmistettaisiin kerättyjen tietojen yhdenmukaisuus ja jätämme metodologiamme avoimiksi kritiikkiä varten, mikä on tieteen eteneminen.

Samoin kaikkien kansalaisten tiedeprojektien, kuten TIGERin, pitäisi myös olla avoin laajentumiselle. Vaikka aloitimme vain vedenlaadun Los Angelesissa, olemme aina käyttäneet tietokehystä, joka voi sisältää minkä tahansa ympäristömittarin niin kauan kuin se on tallennettu ainutlaatuisella GPS-leimalla. Tämän seurauksena olemme pystyneet lisäämään hankkeeseen lisää kouluja ja enemmän tietotyyppejä, kuten ilmanlaatua ja säteilytasoja.

Avoimuutemme on myös antanut TIGERille mahdollisuuden liittyä muihin asiaan liittyviin kansalaisten tiedeprojekteihin, kuten yhteisön säteilyvalvontaprojektiin, Safecastiin (katso sivu 52, “Drive-by Science”). Koska Safecast on myös halunnut julkaista kaikki tiedot ja menetelmät julkisessa ja avoimessa muodossa, meillä on TIGER: llä ollut suhteellisen helppo kerätä ja analysoida säteilytasoja molempien hankkeiden testauspaikoilla.

Yhteistyömme Safecastin kanssa on myös antanut TIGER-opiskelijoille mahdollisuuden ratkaista Geiger-laskurit. Heidän työnsä ovat olleet tärkeitä Safecastin omalle dokumentaatiolle ja tulevien säteilyanturien päivittämiselle, mutta ano-malous-lukemisen lähdekoodin etsiminen oli aito oppimiskokemus siitä, miten tiede todella toteutetaan.

Opiskelija mittaa vesinäytteitä pH: n, lämpötilan, fosfaattien, nitraattien, liuenneen hapen, biologisen hapenkulutuksen, raudan, kuparin, kloorin, kovuuden ja kolibakteerien osalta. Tiedot on linkitetty online-kartan pisteisiin.

Mitä seuraavaksi? DIY-anturit

Suuri ja kasvava kansalaistieteilijöiden verkosto, Safecast on esimerkki TIGERin kaltaisen hankkeen toteuttamisesta. Tavoitteenamme on lisätä kouluja, opiskelijoita ja vapaaehtoisia ja laajentaa maantieteellistä kattavuutta. Tämä kasvu kuitenkin todennäköisesti joutuu hyvin tiettyihin pullonkauloihin.

Vaikka nykyiset laitteistokustannuksemme, lähinnä veden laadun testaussarjojen osalta, ovat vähäisiä, niihin liittyy kemiallisten indikaattoritablettien käyttö, joita voidaan käyttää vain puoli tusinaa ennen tyhjennystä. Lisäksi nämä sarjat rajoittavat kerättävien tietojen tyyppejä.

Ratkaisu on todellisena valmistajana rakentaa omat ympäristöanturit. Halvojen ympäristöanturien kehittäminen on nyt tullut mahdolliseksi, koska anturin kustannukset ovat laskeneet lähes $ 1: iin, ja tavalliset prosessorialustat, kuten Arduino, ovat tulleet helposti saataville. Tällä reitillä on useita välittömiä etuja. Ensinnäkin elektronisia antureita voidaan käyttää tuhansia kertoja, jolloin kerättyjen tietojen määrä ja kustannukset poistetaan.

Toiseksi omien anturien kehittäminen antaa meille paljon suuremman joustavuuden tietotyypissä

kerätty. Kaupallisesti saatavilla olevan tekniikan ansiosta voimme helposti seurata kaikkea hiilimonoksiditasoista maaperän suolapitoisuuteen ultraviolettisäteilylle.

Matkapuhelimet anturiverkon solmuina

Vaikka kymmeniä dollareita anturijärjestelmää kohti on huomattava kustannussäästö, kansalaisten tiedeprojektin, kuten TIGER: cellphones, kehittäminen on jopa halvempi. Matkapuhelimista ei ole tullut maailmanlaajuisesti yleinen teknologia, vaan ne sisältävät myös yhä monimutkaisemman joukon prosessoreita ja antureita.

TIGER: n opiskelijat voivat tehdä, kuten monet muut kehittäjät ovat tehneet, luoda sovelluksia tietojen keräämiseksi tällaisista antureista GPS-yksikön ja kameran avulla, jotta voidaan tallentaa kaikkea invasiivisten lajien maantieteellisestä jakautumisesta ilmakehän sumun määrään.

Tee oma tieteenne

TIGER ja vastaavat projektit antavat opiskelijoille mahdollisuuden oppia analyyttisiä ja päättelytaitojaan perehtymällä kenttään keräämään ja analysoimaan omia tutkimushankkeitaan.

Todellinen jännitys alkaa kuitenkin silloin, kun opiskelijat ympäri maailmaa alkavat yhdistää työstään eri koulujen ja laboryhmien kesken, suunnitella ja rakentaa omia laitteitaan ja muokata omia laitteitaan. Lyhyesti sanottuna tieteen tulevaisuus tulee niille, jotka tekevät oman tieteensa.

Osake

Jättänyt Kommenttia