10  tipus d’eines digitals per “fer ciències” confinades 

L’extraordinària circumstància que ens ha tocat viure aquesta primavera de 2020 marcarà un abans i un després en les nostres vides. La crisi del COVID19 ha fet trontollar molts dels elements clau del model com s’organitza la nostra societat: la sanitat, l’economia, les xarxes de cures, la nostra relació amb la natura, etc. L’educació tampoc s’ha mantingut al marge d’aquesta crisi. El tancament de les escoles i instituts i la posterior decisió d’intentar tirar endavant el 3r trimestre telemàticament va obrir molts interrogants: sobre com garantir un accés equitatiu als continguts digitals, sobre el paper del professorat en una educació a distància, la manera d’avaluar i qualificar l’alumnat, etc. Entre aquests interrogants, la pregunta de quines eines digitals i com utilitzar-les han estat més presents que mai. 

La pregunta sobre quines eines digitals existeixen i com les podem fer servir a l’ensenyament de les ciències ha estat, sens dubte, la principal línea de treball del grup DIATIC des de la seva creació. En la jornada “Pràctiques científiques amb TIC” celebrada  el curs passat justament vam reflexionar sobre aquesta questió: https://www.youtube.com/watch?v=qQ5_Zm86gnE

Una de les idees que ens agrada remarcar és la diferència entre eines digitals per “fer classe” i eines digitals per “fer ciència”. En el primer cas podem trobar tots els dispositius, plataformes i xarxes socials que permeten reproduir la dinàmica d’interacció professor-alumne o alumne-alumne: organitzar continguts, definir tasques i realitzar entregues, llençar preguntes i compartir les respostes, fer videoconferències en grups grans o petits, compartir pantalles, fer directes, podcasts, etc. Aquestes setmanes milers de professors han après a fer servir el Moodle, el GoogleClasroom, el Meet, el Hangout, el Zoom, el Flipgrid, el Discord, el Padlet, el Kahoot, el Quizizz, el Socrative, l’IGTV, el GoogleDrive, etc, i el Departament d’Educació, les universitats i moltes institucions han tota mena de recursos per a que el professorat aprengui a fer-les servir de forma útil i eficient. 

De totes maneres, nosaltres volem aturar-nos a parlar no tant de les eines que permeten fer classes a distància, sinó de les que permeten involucrar l’alumnat en el procés de “fer ciència”, és a dir, observar fenòmens científics, fer-se preguntes investigables, dissenyar i dur a terme experiments, recollir i interpretar dades, construir i revisar explicacions científiques i models, i compartir els resultats i les conclusions en comunitat. Des d’aquesta concepció de l’ensenyament i aprenentatge de les ciències com un procés que involucra l’alumnat, podem parlar d’algunes eines digitals especialment útils pel tipus de rol que atorguen a l’alumnat. En aquest cas hem volgut seleccionar 10 d’aquestes eines, que poden ajudar al professorat a involucrar al seu alumnat en el procés de fer ciències. Evidentment, totes aquestes eines no són contradictòria amb les eines de gestió d’aula i interacció que hem comentat anteriorment, sinó complementàries. 

*Aclariment: Amb el següent llistat no volem dir que només es pugui involucrar a l’alumnat a fer ciències amb TICs, ni molt menys amb dispositius sofisticats d’última generació. Ans el contrari, creiem que en les darreres setmanes s’han publicat propostes molt interessants i que són complementàries a les que aquí presentem, que no donen tant de pes a l’ús d’eines digitals però si a la idea que l’alumne participi activament del procés de fer ciències durant el confinament. Parlem, per exemple, del recent web “Ciència confinada” que ha publicat recentment el CESIRE (https://sites.google.com/xtec.cat/cienciaconfinada/inici), el projecte “Ciències 12-15” elaborat per diferents professors de ciències i coordinat pel Departament de Didàctica de la Matemàtica i les Ciències Experimentals de la UAB (https://formacio.cesire.cat/ciencies1215/) o les experiències de Ciència durant el confinament que proposa la Fundació Catalana per a la Recerca i la Innovació (https://www.surtderecercapercatalunya.cat/can-ciencia-els-experiments-del-confinament/), entre d’altres. 

  1. Simulacions i laboratoris virtuals 

Són programes fets per persones expertes que funcionen amb un model científic al darrera, que mostren un fenomen científic a l’alumne de forma interactiva, és a dir, oferint a l’alumne la possibilitat de modificar paràmetres com ara la posició dels objectes, les magnituds que intervenen, el temps de reproducció, etc. A la xarxa hi ha simulacions relacionades amb tots els continguts científics i tecnològics, però algunes de les webs més conegudes són: 

PhET:  https://phet.colorado.edu/

Gizmos: https://www.explorelearning.com/

oPhysics: https://ophysics.com/ 

En alguns casos, en comptes de mostrar un fenomen científic concret, hi ha entorns de simulació que ofereixen experimentar com si es tractés d’un laboratori, triant els elements que es fan servir: 

Chem Lab: https://www.chemcollective.org/

Algodoo: https://www.algodoo.com/

Virtual Greenhouse: https://learn.concord.org/resources/167/the-virtual-greenhouse

Labster: https://www.labster.com/simulations/

  1. Videojocs científics

A diferència de les simulacions, on es mostra un fenomen científic interactiu, els videojocs es basen en una dinàmica i mecànica de jocs (amb punts, pantalles, reptes, etc.) que l’estudiant ha d’aconseguir. Malgrat hi ha molts tipus de videojocs, són especialment interessants aquells on l’estudiant, a mesura que juga, va aprenent el model científic subjacent, que pot ser des del model de propagació d’una epidèmia fins al model d’interaccions mecàniques de les Lleis de Newton. Veiem alguns exemples: 

 

Pandemic: https://www.asmodee-digital.com/en/pandemic/ 

Plague INC: https://www.ndemiccreations.com/en/22-plague-inc

Guts and Bolts: https://www.brainpop.com/games/gutsandbolts/ 

Food Fight: https://www.brainpop.com/games/foodfight/

  1. Sensors de baix cost 

Si en comptes de fer mesurar “virtualment” volem que els nostres estudiants facin mesures reals, existeixen tota mena de sensors digitals. Com que els sensors comercials (de temperatura, de voltatge, de pressió, de concentració de CO2, de pH, de força, etc.) són relativament cars, també existeixen altres sensors de baix cost controlables a partir de peitts circuits electrònics. El sistema popularitzat en els darrers anys és Arduino, que permet elaborar tota  mena de sensors de baix cost per fer experiments casolans. 

Arduino: https://www.arduino.cc/

Una altra eina pensada per més petits que també ha tingut molta acceptació és Makey Makey, fàcilment integrable amb el llenguatge de programació Scratch. 

Makey Makey: https://makeymakey.com/

  1. Sensors de mòbil 

Els telèfons mòbils actuals també compten amb diferents sensors interns que poden ser de gran utilitat per fer ciències: sensor de llum, de so, d’acceleració, inclinació… De manera que el mòbil es converteix en un petit laboratori de butxaca. Això permet involucrar l’alumnat en el disseny d’experiments i recollida de dades sobre fenòmens quotidians del seu entorn. Un dels membres del grup DIATIC en parla en aquesta conferència: 

https://www.youtube.com/watch?v=x5qu7KiCeSo

Algunes de les apps que permeten fer servir aquests sensors són: 

PhyPhox: https://phyphox.org/

Pasco: SPARKvue

Physics Toolbox Sensor Suite: Physics Toolbox Sensor Suite

Per exemple, en aquest divertit experiment ens proposen fer servir el sensor d’intensitat sonora per mesurar la velocitat d’una reacció química: https://visions.upc.edu/ca/steam-a-casa 

  1. Lupes digitals amb el mòbil 

En els darrers anys també s’han popularitzat uns petits dispositius de baix cost format per una lent de 60 augments, una llum led per il·luminar la mostra i una pinça que acopla la lent a la càmera del mòbil, de manera que permet convertir el mòbil en una lupa per analitzar amb gran detall tota mena de teixits naturals i tecnològics (la pell, les fulles, petits invertebrats, els teixits, les fibres de fusta o paper, la sorra, etc. Aquests dispositius resulten molt atractius per l’alumnat, ja que veure per mòbil amb 60 augments és molt sorprenent. 

Malauradament només estan disponibles online a través de plataformes de comerç electrónic. Per aquest motiu, no oferirem cap link comercial, però es poden trobar buscant “mini microscope 60x” a qualsevol cercador d’Internet, i es poden trobar dispositius per menys de 5€ la unitat. 

  1. Laboratoris remots i data sets 

A diferència dels laboratoris virtuals, que són representacions de fenòmens científics, però que han estat pre-establertes a través d’un llenguatge de programació, els laboratoris remots són laboratoris reals que estan físicament en alguna institució (sobretot universitats), i que a distància es pot controlar alguna mesura per tal de fer algun experiment. Malgrat les limitacions són moltes (ja que cal executar-los a temps real), són molt interessants per conèixer l’aspecte que té un laboratori científic professional. A diferència dels laboratoris virtuals, que poden anar molt ràpid, treballar amb laboratoris remots és més lent i costós, però per alguns estudiants representa una experiència més autèntica. 

Algunes de les plataformes que ofereixen laboratoris virtuals són: 

Go-Lab: https://www.golabz.eu/labs?type=1204 

Alhora, també existeixen els anomenats “data-set”, és a dir, conjunts de dades recollides per professionals però que poden fer-se servir per interpretar-les per estudiants: dades atmosfèriques, climatològiques, epidemiològiques, geològiques, etc. 

Per exemple, la plataforma Go-Lab ofereix una activitat a partir de dades geològiques de terratrèmols: 

https://www.golabz.eu/lab/informaci%C3%B3n-s%C3%ADsmica-cat%C3%A1logo-de-terremotos 

  1. Càmeres remotes en streaming

Cada vegada existeixen més iniciatives consistents en posar càmeres que retransmeten en streaming fenòmens naturals, sobretot d’animals domèstics i salvatges. Col·locades en punts clau (en nius d’ocells, en punts clau per travessar rius, etc.) permeten observar el comportament animal sense la presència de l’home, i saber què està passant les 24h al dia. 

Alguns exemples de càmeres en streaming d’animals són: 

Explore: https://explore.org/livecams

AfriCam: https://www.africam.com/wildlife/ 

  1. Programes d’anàlisi de so i imatge aplicats a la ciència 

La simple captació d’informació per imatge (a través de la càmera del mòbil) i de so (a través del micròfon) també permet involucrar els nostres estudiants amb experiments científics. El programa Tracker permet analitzar la posició d’una partícula, fotograma a fotograma, a partir de vídeos enregistrats pels propis estudiants, i obtenir gràfiques de posició, velocitat o acceleració en funció del temps. Per fer-ho, és molt important que la càmera amb que s’ha enregistrat el moviment estigui en repòs. De la mateixa manera, el programa Audacity permet analitzar sons enregistrats, i mesurar-ne la freqüència, l’amplitud, la intensitat o l’espectre. 

Tracker: https://physlets.org/tracker/

Audacity: https://www.audacityteam.org/

  1. Animacions científiques fetes pels estudiants 

A part de recollir dades científiques, analitzar-les, dissenyar experiments, comparar resultats, etc, una altra activitat genuïna de l’activitat científica és la elaboració d’animacions i simulacions on els estudiants expressen els seus models fent servir imatges en moviment. Per exemple, amb la funció d’animació del power point els estudiants poden representar què passa a nivell atòmic amb una reacció química (canviant els enllaços dels àtoms), explicar el procés de nutrició d’un ésser viu (explicant el camí que recorren els nutrients dins d’un individu), narrar un fenòmen atmosfèric o geològic (explicar el cicle de l’aigua), etc. Una altra manera de construir aquestes imatges animades és amb la tècnica de Stop Motion, on els estudiants fan moltes fotografies, una per cada foto per cada fotograma, i després reproduir-ho tot seguit esdevenint un petit video. 

Cloud Stop Motion: https://cloudstopmotion.com/ 

Stop Motion Studio: https://apps.apple.com/es/app/stop-motion-studio/id441651297

  1. Modelització amb entorns de programació 

Finalment, es pot proposar als estudiants que construeixin els seus propis models computacionals de forma anàloga a com ho fan les persones que es dediquen professionalment a la ciència, és a dir, definiint i relacionant les variables que intervenen en l’evolució d’un fenomen (com per exemple, la propagació d’un virus en una epidèmia). La varietat de llenguatges i programes per a la modelització computacional és molt gran, i la tria de quin fer servir dependrà molt de com d’acostumats estiguin els nostres estudiants a aquests entorns. Alguns dels més coneguts són:  

Modeling Commons https://modelingcommons.org

Stella: https://www.iseesystems.com/store/products/stella-architect.aspx

Coach 7 CMA: https://cma-science.nl/coach-7-en#Modeling 

Ara bé, també és possible involucrar als estudiants en pràctiques de modelització computacional sense fer servir programes específics, sinó llenguatges de programació més populars, com ara Scratch. Els estudiants poden fer petites animacions o simulacions on expression les “regles del joc” d’un fenomen científic a través d’algoritmes i condicions.  

Scratch: https://scratch.mit.edu/ 

En resum… 

Des del grup DIATIC creiem fermament que aprendre ciències no és només un procés basat en “rebre” coneixements científics construïts fa segles i que han anat transmetent-se de generació en generació (el model d’evolució, el model atòmic, el model electricitat, etc.), sinó que ha de ser un procés on els estudiants visquin en primera persona el diàleg entre els fets del món (les coses que observem com són i com canvien) i les idees que permeten explicar aquests fets. Un diàleg que ha de permetre a l’estudiant expressar els seus punts de vista inicial (explicar com s’imaginen que passen les coses), i anar progressivament posant a prova i revisant aquestes idees a través d’experiments i diàleg entre iguals. 

És per això que, quan dissenyem seqüències didàctiques on fer servir l’ús de TIC per fer ciències, convé començar a partir de l’observació de l’entorn (fer vídeos, fotos, gravacions, observar càmeres remotes, etc.), i segons el fenomen en qüestió, aquestes gravacions després es poden analitzar utilitzant software d’anàlisi d’àudio o d’imatges. Convé pensar en experiments casolans (utilitzant lupes, sensors, …), desenvolupant petites recerques a casa pot ser una manera de motivar l’alumnat i implicar també a les seves famílies. Alhora, els experiments virtuals (simulacions, videojocs, …) permet a l’alumne interaccionar amb fenòmens que potser no estan a l’abast d’un laboratori escolar o casolà. A més, permet reflexionar sobre la modelització de la natura i sobre la diferència entre les simulacions i la realitat. FInalment, demanar a l’alumne que expressi els seus propis  models permetrà arribar a models fets per l’alumne no tan sofisticats i perfeccionats com els que hi ha online, però com seran fets pels propis estudiants, poden arribar a ser molt més autèntics i significatius. 

Per saber-ne més, també podeu trobar alguns articles publicats per membres del grup:

  • López, V., Herreras, L, Grimalt-Álvaro, C. & Hernández, M. (2020). Prácticas científicas con la batería del móvil. Aula de secundaria, 35, 29-34. 
  • López, V., Couso, D., & Simarro, C. (2020). Educación STEM en y para el mundo digital. Revista de Educación a Distancia, 20(62). 
  • Pino, H., Pastor, V., Grimalt-Álvaro, C., & López, V. (2019). Measuring CO 2 with an Arduino: Creating a Low-Cost, Pocket-Sized Device with Flexible Applications That Yields Benefits for Students and Schools. Journal of Chemical Education, 96(2), 377-381.
  • López, V., Grimalt-Álvaro, C., & Couso, D. (2018). ¿Cómo ayuda la Pizarra Digital Interactiva (PDI) a la hora de promover prácticas de indagación y modelización en el aula de ciencias?. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 3302-3302.
  • Grimalt-Álvaro, C., Hernández, M. I., Pagés, M., Pujol, M. T. & Ribera, M. D. (2017). Entrant en matèria, treball de les interaccions entre les partícules a partir d’experiències al laboratori. Educació química, 54-62.
  • López, V., Couso, D., Simarro, C., Garrido-Espeja, A., Grimalt Álvaro, C., Hernández, M. I., & Pintó, R. (2017). El papel de las TIC en la enseñanza de las ciencias en secundaria desde la perspectiva de la práctica científica. Enseñanza de las Ciencias, (Extra), 0691-698.