Toen in Frankrijk en andere landen lockdown-maatregelen werden aangekondigd, Leraren in het secundair en universiteitsprofessoren moesten snel de overstap maken van klassikaal onderwijs naar onderwijs op afstand. Als resultaat, praktisch werk werd vaak opgegeven - experimenten waren niet langer mogelijk zonder een laboratorium, test buizen, oscilloscopen en andere apparatuur.

Om dit probleem op te lossen, sommige opvoeders gebruikten digitale simulaties, terwijl anderen bestaande gegevens analyseerden. Maar mensen die bekend zijn met experimentele wetenschap weten dat simulaties en eenvoudige analyse de laboratoriumbank en echte experimenten niet vervangen. De rol van de wetenschap is om ons te helpen alledaagse fenomenen te begrijpen en 'echte' experimenten zijn absoluut essentieel.

Als academici die werkzaam zijn op het gebied van natuurkunde, we denken al jaren na over het ontwikkelen van nieuwe vormen van praktijkgericht werken die meer autonomie van de student mogelijk maken. Aan de Université de Bordeaux en Paris-Saclay, we vroegen onze studenten om hun eigen experiment te maken, en in sommige gevallen, om ze zelfstandig uit te voeren met smartphones of Arduino-boards, een open-source oplossing voor experimenten met elektronica.

Lockdown was een mooie kans om autonoom praktisch werk te testen, dus we sprongen er meteen op. Tijdens de twee maanden van Franse lockdown - het begon op 17 maart en eindigde op 11 mei - pasten we ons aan en bleven we lesgeven met behulp van experimenten zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van de inhoud. Deze "levensgrote" tests hebben ons ervan overtuigd dat het mogelijk is om lessen op afstand te geven met experimenten voor zowel leraren in het secundair als op hoogleraren. We hebben zelfs zeer positieve aspecten van deze nieuwe aanpak opgemerkt. Het verandert de relatie van de student met de wetenschap en met hun leraren.

Deze nieuwe onderwijstechnieken zijn fantastische kansen, vooral gezien het feit dat social distancing het komende jaar waarschijnlijk zal aanhouden. Zij doen, echter, voorbereiding nodig hebben.

Smartphone en slacentrifuge

Wat is laboratoriumwerk zonder laboratorium en laboratoriumapparatuur? De prioriteitstool is een smartphone met zijn vele sensoren. Naast het opnemen van beelden of geluiden, smartphones kunnen versnelling meten, magnetische velden, rotatiesnelheden, audiospectrum, en sommige modellen kunnen zelfs druk of lichtintensiteit meten. Gratis applicaties zoals Phyphox kunnen worden gebruikt om te meten, analyseer en verzend gegevens in slechts enkele seconden. Het enige wat je nodig hebt is een beetje fantasie en je kunt beginnen met knutselen.

De periode en demping van een slinger meten? Hang je telefoon aan een touwtje en meet de versnelling. Geïnteresseerd in centripetale versnelling? Plaats je smartphone in een slacentrifuge en start tegelijkertijd de accelerometer en gyroscoop.

De verbeeldingskracht van studenten en docenten is de enige beperking voor dit soort experimenten, zoals aangetoond door "The smartphone physics challenge". Het resultaat was 61 manieren om de hoogte van een gebouw te meten!

En deze technieken zijn niet beperkt tot de natuurkunde. Het is ook mogelijk om eenvoudige en nauwkeurige scheikunde- en biologie-experimenten thuis uit te voeren. Bijvoorbeeld, je kunt je smartphone veranderen in een microscoop met een druppel water (en cellen als resultaat zien) of een spectrofotometer.

Onderwijs opnieuw uitvinden

Ook hebben we onze lesmethodes aangepast. Aan de Université Paris-Saclay, we vroegen ongeveer 100 studenten om autonoom de natuurkundestudie van hun keuze uit te voeren. De gekozen onderwerpen varieerden enorm, inclusief de studie van een azijnraket en de akoestische modi van muziekinstrumenten, de meting van de straal van de aarde en de fysica achter het rukken van een tafelkleed van een tafel zonder het bestek dat erop wordt geplaatst te verstoren. Studenten werkten in tweetallen om het isolement als gevolg van de lockdown te verminderen.

Aan de Université de Bordeaux, we hebben een site opgezet, smartphone, dat een reeks experimenten voorstelt aan studenten en docenten op verschillende gebieden, inclusief mechanica, akoestisch, optica en vloeistoffysica. Naast protocollen, conferenties en video's, we organiseerden een gezamenlijke wekelijkse videoconferentie, "Experimenten in Lockdown", waarin studenten tegelijkertijd experimenteren en metingen delen die zijn opgenomen met hun smartphone en de middelen die voorhanden zijn.

Praktische oefeningen op afstand zijn veel interessanter

Dergelijke nieuwe soorten praktische oefeningen zijn niet alleen noodoplossingen in een gezondheidscrisis. Het zijn interessante nieuwe onderwijstechnieken omdat ze de relatie met experimenteren en het vak versterken. Docenten kijken niet langer mee over de schouders van leerlingen om elk gebaar te controleren. Als resultaat, leerlingen zijn minder bang om fouten te maken, vooral zonder dure apparatuur die zou kunnen worden beschadigd (afgezien van de smartphone zelf, natuurlijk). Resultaten van enquêtes tonen aan dat de meeste studenten genieten van de vrijheid en autonomie.

Nog een voordeel:experimenten worden niet meer geïsoleerd in een laboratorium, wat betekent dat natuurkunde niet langer een abstracte wetenschap is die alleen met zeer gespecialiseerde apparatuur wordt beoefend. Integendeel, het maakt deel uit van het dagelijks leven en, als resultaat, wordt echt. Ook onderwijskwaliteiten veranderen. Verbeelding, knutselen en creativiteit spelen elk een rol, en het zijn allemaal kenmerken van de echte onderzoekspraktijk. Sommige studentenprofielen zullen floreren met deze minder academische benadering.

Eindelijk, door te communiceren over experimenten op afstand, studenten gebruiken originele communicatievormen die typisch zijn voor participatieve wetenschap. Samenwerken op een digitaal platform is bevorderlijk voor gezamenlijke actie.

Bereid het academiejaar 2020 deze zomer voor

Afstandsmaatregelen aan het begin van het academiejaar 2020 zullen waarschijnlijk de manier waarop het onderwijs wereldwijd wordt georganiseerd veranderen. Praktisch werk zou een van de eerste slachtoffers kunnen zijn... Onze boodschap is simpel:thuis lesgeven met experimenten zou wel eens een praktisch alternatief kunnen zijn, maar niet zomaar een tweederangs alternatief. Het zou een unieke kans kunnen zijn om de manier waarop we wetenschappelijke disciplines onderwijzen te herzien door creativiteit, vrijheid en plezier.

Maar we moeten ons erop voorbereiden. Gelukkig, leren hoe is heel eenvoudig en zelfs leuk. Als je geïnteresseerd bent, we hebben een aantal tools ontwikkeld om u op weg te helpen die u kunt vinden op de Physics Reimagined-website en Smartphonique.fr. Verleid? Pak je smartphone!

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.