Quasi tutti sembrano concordare sul fatto che l'educazione STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica) è la via del futuro. I lavoratori istruiti STEM sono molto richiesti e hanno un basso tasso di disoccupazione. E i laureati con titoli STEM guadagnano molto di più rispetto ai loro coetanei non STEM.
Eppure in molte parti del mondo, inclusa gran parte degli Stati Uniti, l'educazione scientifica è profondamente inadeguata. In parte ciò è dovuto alla mancanza di risorse: secondo la Banca interamericana di sviluppo, circa l'88% delle scuole latinoamericane non ha laboratori scientifici. Alcuni sono dovuti a una formazione insufficiente degli insegnanti: quasi un terzo degli insegnanti di scienze delle scuole superiori americane non si è laureato nelle materie insegnate e non dispone di certificazioni.
La cilena Komal Dadlani stava lavorando a un master in biochimica presso l'Università del Cile quando si rese conto del fatto che molti studenti nel suo paese natale non avevano le attrezzature per studiare correttamente la scienza. Quindi si è connessa con due compagni di studio - Alvaro Peralta, che stava finendo un master in informatica, e Isidro Lagos, che stava studiando biochimica - e ha fondato una società per fare qualcosa al riguardo. La loro azienda, Lab4U, sviluppa app che trasformano smartphone e tablet in strumenti scientifici. In questo modo, qualsiasi studente con accesso a un telefono ha un modo di condurre ricerche nel mondo fisico.
"In quanto latinoamericani appassionati di scienza, conoscevamo la realtà dell'educazione scientifica nelle scuole e nelle università della regione in cui le risorse sono limitate", afferma.
Le app Lab4U sfruttano i sensori integrati di uno smartphone. La loro app di fisica utilizza il tachimetro del telefono per studiare cose come velocità, distanza e spostamento, e trasforma il microfono del telefono in un sonometro per studiare onde, ampiezza e tempo. Il suo accelerometro viene utilizzato per misurare la gravità. La loro app chimica di prossima uscita trasforma la fotocamera del telefono in un sensore in modo che il telefono possa essere utilizzato come spettrofotometro o colorimetro. Ciò significa che gli studenti possono misurare le proprietà di riflessione o trasmissione di un materiale. È in fase di sviluppo un'app di biologia, che utilizza una lente laser economica per trasformare un telefono in un microscopio. Lab4U ha persino richiesto un brevetto per una delle sue innovazioni, un sistema per determinare la concentrazione di soluti in un liquido colorato, usando lo smartphone come colorimetro.
L'app di fisica ha più di 20 esperimenti pre-progettati che gli studenti possono fare con gli strumenti del telefono. In uno, gli studenti suonano note diverse su uno strumento musicale, quindi usano lo strumento audio dell'app per capire la relazione del tono del suono con la frequenza. In un altro, gli studenti trasformano i loro telefoni cellulari in pendoli per capire come funziona l'oscillazione. Lab4U è attualmente alla ricerca di utenti beta per l'app di chimica, che verrà rilasciata quest'anno.
"Gli insegnanti mancano di strumenti e, soprattutto, supporto e idee su come rendere la scienza un'avventura", afferma Dadlani.
Lab4U ha utenti in tutta l'America Latina - Cile, Argentina, Colombia, Messico e Uruguay - nonché negli Stati Uniti. Hanno fatto piloti sull'uso della loro tecnologia anche in Medio Oriente e presto saranno in India. In totale, lavorano con più di 50 scuole e 20.000 studenti. La risposta degli utenti è stata estremamente positiva, afferma Dadlani. Secondo la ricerca di Lab4U, gli studenti hanno un aumento del 40 percento delle prestazioni sui test di fisica dopo aver utilizzato l'app. E agli insegnanti sembra piacere: circa il 70% usa l'app su base settimanale.
Allan Yuen, direttore del Center for Information Technology in Education dell'Università di Hong Kong, afferma che l'utilizzo della tecnologia come app nell'educazione scientifica sta diventando sempre più comune in tutto il mondo. Ci sono molti vantaggi in questo, dice Yuen, soprattutto quando si tratta di costi. Ma ci sono anche preoccupazioni sull'affidarsi fortemente alla tecnologia.
Una preoccupazione è la sfida che la tecnologia pone allo sviluppo del curriculum. "La scienza è una materia con una lunga storia, quindi il curriculum è in qualche modo abbastanza tradizionale", afferma Yuen. "Quindi, se si desidera utilizzare app e altre tecnologie recenti, è necessario modificare l'intera struttura del curriculum."
Un altro problema è il genere, dice Yuen. Vi è un divario di genere nella tecnologia: fin dalla tenera età, ai ragazzi è più probabile che alle ragazze venga mostrato come utilizzare i dispositivi mobili dai genitori e hanno maggiori probabilità di essere incoraggiati a perseguire gli interessi nella tecnologia come hobby. Ciò significa che i ragazzi potrebbero venire a scuola già in anticipo nella tecnologia e, se tale tecnologia è necessaria per comprendere la scienza, anche le ragazze potrebbero rimanere indietro in questo. Questi problemi devono essere considerati quando si implementano i curricula basati sulla tecnologia mobile, afferma Yuen.
"Dovremmo progettare e pensare a questo nel suo insieme piuttosto che fare un cambiamento in un aspetto", dice.
Di recente Dadlani ha vinto il premio Mother of Invention di Toyota, che onora imprenditrici, inventori e innovatrici. Il premio viene fornito con una sovvenzione di $ 50, 00. Parlerà anche oggi al Summit Women in the World di New York, una conferenza che celebra le donne che hanno avuto un impatto notevole nei loro campi, dedicata ad aiutare le donne e le ragazze a progredire in varie aree di successo.
"È stato un onore per noi", afferma Dadlani.
Dadlani ha avuto la possibilità di condurre esperimenti con la Toyota Mirai, l'auto a celle a combustibile a idrogeno dell'azienda. Un esperimento, che normalmente verrebbe effettuato con una macchinina, utilizza Mirai e l'app di fisica per misurare la posizione nel tempo. Un altro esperimento misura l'accelerazione nel tempo, utilizzando la capacità dell'accelerometro dell'app per la fisica.
Dadlani spera che Lab4U democratizzi la scienza, consentendo anche agli studenti dei paesi e delle scuole a bassa risorsa di fare esperimenti pratici. Spera anche di ispirare gli studenti ad amare veramente la scienza, forse incoraggiando di più ad andare nei campi STEM. Ciò è particolarmente critico in paesi come il Cile, che ha un numero di scienziati pro capite molto più basso rispetto alle altre nazioni sviluppate (il Cile ha 320 ricercatori e sviluppatori per milione di persone, mentre la Spagna ha 2.889, la Danimarca ha 6.744, il Canada ha 4.649, la Corea del Sud ha 5.380 e gli Stati Uniti hanno 3.867).
"Dobbiamo dare potere agli studenti, hanno bisogno di divertirsi e generare nuove idee e soluzioni, vedere il mondo che li circonda, dove le tecnologie e le nuove metodologie dovrebbero ispirare la curiosità e consentire loro di avere un apprendimento permanente oltre la scuola", afferma.
