Bijna iedereen lijkt het erover eens te zijn dat STEM-onderwijs (Science, Technology, Engineering and Mathematics) de weg van de toekomst is. Er is veel vraag naar STEM-geschoolde werknemers en een lage werkloosheid. En afgestudeerden met STEM-graden verdienen veel meer dan hun niet-STEM-collega's.
Toch is wetenschapseducatie in veel delen van de wereld, waaronder een groot deel van de VS, diep onvoldoende. Een deel hiervan is te wijten aan een gebrek aan middelen - volgens de Inter-Amerikaanse Ontwikkelingsbank heeft ongeveer 88 procent van de Latijns-Amerikaanse scholen geen science labs. Sommige zijn te wijten aan onvoldoende lerarenopleiding - bijna een derde van de Amerikaanse leraren in de middelbare school had geen hoofdvak in de vakken die ze geven en hebben geen diploma's.
De Chileense Komal Dadlani werkte aan een master in biochemie aan de Universiteit van Chili toen ze zich ervan bewust werd dat veel studenten in haar geboorteland niet over de apparatuur beschikten om wetenschap goed te studeren. Dus maakte ze contact met twee medestudenten - Alvaro Peralta, die een master in informatietechnologie afrondde, en Isidro Lagos, die biochemie studeerde - en richtte een bedrijf op om er iets aan te doen. Hun bedrijf, Lab4U, ontwikkelt apps die smartphones en tablets in wetenschappelijke hulpmiddelen veranderen. Op deze manier heeft elke student met toegang tot een telefoon een manier om onderzoek te doen in de fysieke wereld.
"Als Latijns-Amerikanen gepassioneerd door wetenschap, wisten we de realiteit van wetenschappelijk onderwijs op scholen en universiteiten in de regio waar de middelen beperkt zijn", zegt ze.
De Lab4U-apps profiteren van de ingebouwde sensoren van een smartphone. Hun fysica-app gebruikt de snelheidsmeter van de telefoon om dingen als snelheid, afstand en verplaatsing te bestuderen, en het verandert de microfoon van de telefoon in een sonometer om golven, amplitude en tijd te bestuderen. De versnellingsmeter wordt gebruikt om de zwaartekracht te meten. Hun binnenkort te lanceren chemie-app verandert de camera van de telefoon in een sensor, zodat de telefoon kan worden gebruikt als een spectrofotometer of een colorimeter. Dit betekent dat studenten de reflectie- of transmissie-eigenschappen van een materiaal kunnen meten. Een biologie-app, die een goedkope laserlens gebruikt om van een telefoon een microscoop te maken, is in ontwikkeling. Lab4U heeft zelfs een patent aangevraagd voor een van zijn innovaties, een systeem voor het bepalen van de concentratie opgeloste stoffen in een gekleurde vloeistof, met behulp van de smartphone als colorimeter.
De fysica-app heeft meer dan 20 vooraf ontworpen experimenten die studenten kunnen doen met de hulpmiddelen van de telefoon. In één spelen studenten verschillende noten op een muziekinstrument en gebruiken vervolgens het geluidstool van de app om de relatie tussen de toon van het geluid en de frequentie te achterhalen. In een ander stadium veranderen studenten hun mobiele telefoons in pendels om te begrijpen hoe oscillatie werkt. Lab4U is momenteel op zoek naar bèta-gebruikers voor de chemie-app, die dit jaar wordt uitgebracht.
"Het ontbreekt leraren aan hulpmiddelen en vooral aan ondersteuning en ideeën om van wetenschap een avontuur te maken", zegt Dadlani.
Lab4U heeft gebruikers in heel Latijns-Amerika - Chili, Argentinië, Colombia, Mexico en Uruguay - evenals de Verenigde Staten. Ze hebben ook pilots gedaan voor het gebruik van hun technologie in het Midden-Oosten en zullen binnenkort in India zijn. In totaal werken ze met meer dan 50 scholen en 20.000 studenten. De reactie van de gebruiker is buitengewoon positief, zegt Dadlani. Volgens het onderzoek van Lab4U hebben studenten na het gebruik van de app 40% meer prestaties bij het testen van fysica. En leraren lijken het leuk te vinden - ongeveer 70 procent gebruikt de app wekelijks.
Allan Yuen, directeur van het Center for Information Technology in Education aan de Universiteit van Hong Kong, zegt dat het gebruik van technologie zoals apps in het wetenschappelijk onderwijs steeds vaker voorkomt over de hele wereld. Yuen heeft veel voordelen, zegt Yuen, vooral als het op kosten aankomt. Maar er zijn ook zorgen over het sterk afhankelijk zijn van technologie.
Een zorg is de uitdaging van technologie voor curriculumontwikkeling. "Wetenschap is een vak met een lange geschiedenis, dus het curriculum is in sommige opzichten vrij traditioneel, " zegt Yuen. "Dus als je apps en andere recente technologie wilt gebruiken, moet je de hele structuur van het curriculum wijzigen."
Een ander probleem is geslacht, zegt Yuen. Er is vaak een genderkloof in technologie - vanaf jonge leeftijd krijgen jongens vaker dan meisjes te horen hoe ze mobiele apparaten kunnen gebruiken door hun ouders, en worden ze eerder aangemoedigd om belangen in technologie als hobby na te streven. Dit betekent dat jongens al vooruit naar school kunnen komen in technologie, en, als die technologie nodig is om wetenschap te begrijpen, dan kunnen meisjes ook daarin achterlopen. Deze kwesties moeten worden overwogen bij het implementeren van op curricula gebaseerde mobiele curricula, zegt Yuen.
"We moeten dit als een geheel ontwerpen en erover nadenken in plaats van slechts in één aspect een wijziging aan te brengen", zegt hij.
Onlangs won Dadlani de prijs voor de Moeder van Invention van Toyota, die vrouwelijke ondernemers, uitvinders en innovators eert. De prijs komt met een beurs van $ 50, 00. Ze zal vandaag ook spreken op de Women in the World Summit in New York, een conferentie die vrouwen viert die een grote impact hebben gehad op hun vakgebied, gewijd aan het helpen van vrouwen en meisjes op verschillende prestatiegebieden.
"Het was een eer voor ons", zegt Dadlani.
Dadlani heeft de kans gehad om experimenten uit te voeren met de Toyota Mirai, de waterstofcelauto van het bedrijf. Eén experiment, dat normaal gesproken met een speelgoedauto zou worden gedaan, gebruikt de Mirai en de fysica-app om de positie in de tijd te meten. Een ander experiment meet versnelling in de tijd, met behulp van de accelerometercapaciteit van de fysica-app.
Dadlani hoopt dat Lab4U de wetenschap zal democratiseren, zodat zelfs studenten in landen met weinig middelen en scholen hands-on kunnen experimenteren. Ze hoopt ook studenten te inspireren om echt van wetenschap te houden, en misschien meer aanmoedigt om STEM-velden in te gaan. Dit is met name van cruciaal belang in landen als Chili, dat een veel lager aantal wetenschappers per hoofd van de bevolking heeft dan andere ontwikkelde landen (Chili heeft 320 onderzoekers en ontwikkelaars per miljoen mensen, terwijl Spanje 2.889 heeft, Denemarken 6.744, Canada 4.649, Zuid-Korea heeft 5.380 en de VS heeft 3.867).
"We moeten studenten in staat stellen, ze moeten genieten en nieuwe ideeën en oplossingen genereren, om de wereld om hen heen te zien, waar technologieën en nieuwe methoden nieuwsgierigheid moeten stimuleren en hen in staat moeten stellen om een leven lang leren buiten de school te hebben, " zegt ze.
