सफल नागरिक विज्ञान के लिए 3 नियम

वाइल्डवुड शिक्षक लेवी सिमन्स और उनके छात्र लॉस एंजिल्स के पानी की गुणवत्ता का नक्शा बनाने के लिए रासायनिक संकेतक परीक्षण किट का उपयोग करते हैं।

जॉर्ज लुइस बोर्गेस ने एक बार, एक महान साम्राज्य की बहुत ही छोटी कहानी "ऑन एक्सेप्टिट्यूड इन साइंस" में लिखा था, जो एक नक्शा बनाने के लिए इतना सटीक रूप से विस्तृत था कि यह साम्राज्य के रूप में ही बड़ा हो गया। अपने शिक्षण करियर के शुरुआती दिनों में, और हाल ही में स्कूल से बाहर, मैंने सोचा (इसी तरह, कम काव्यात्मक, श्री बोर्जेस की तुलना में फैशन) मैं कैसे एक हाई स्कूल शिक्षक के रूप में विज्ञान का प्रतिनिधित्व कर रहा था।

मैं एक ही चिंता के साथ कुश्ती, अगर सभी नहीं, विज्ञान शिक्षकों को पर्याप्त सामग्री को कवर नहीं करने के बारे में लगता है। मैंने लगातार "बड़े विचारों" के माध्यम से प्राप्त करने के लिए दौड़ लगाई, और अभी भी महसूस किया कि मैं जो भी कर रहा था, वह केवल कक्षा में मौजूद था और उस पल को गायब कर दिया जब मेरे छात्र दिन के लिए रवाना हुए थे।

मुझे ऐसा लगा कि मैं अपने छात्रों को विज्ञान में दिलचस्पी लेने की कोशिश कर रहा था जो मैं बना रहा था, जब मुझे उन्हें देश में ही ले जाना चाहिए था।

शिक्षा के रूप में विज्ञान, शिक्षा के रूप में विज्ञान

विज्ञान करने से विज्ञान सिखाने का मेरा पहला अनुभव 2009 के अंत में हुआ जब मैं लॉस एंजिल्स, कैलिफ़ोर्निया के वाइल्डवुड स्कूल में एक पर्यावरण विज्ञान पाठ्यक्रम पढ़ाने वाले अपने पहले सेमेस्टर को पूरा कर रहा था। मेरे कई छात्रों ने मुझे बताया कि पर्यावरण विज्ञान ने कितना निराशाजनक अनुभव किया। क्या पूरा पाठ्यक्रम इस बारे में होगा कि हमारी सभ्यता एक पारिस्थितिक आपदा में कैसे ढहने वाली थी?

यह एक वैध प्रश्न था, और उस शीतकालीन अवकाश को बिताने के बाद यह सोचने के लिए कि बिना किसी सीखे लाचारी की भावनाओं को प्रेरित किए बिना पर्यावरण विज्ञान को कैसे पढ़ाया जाए, मैंने अपनी कक्षा को प्रस्ताव दिया कि हम अपने स्थानीय पर्यावरण के स्वास्थ्य का पता लगाएं।

हमने एक पर्यावरण मानचित्रण परियोजना शुरू की, जिसका नाम बाघ (तकनीकी रूप से एकीकृत भू-स्थानिक पर्यावरणीय अनुसंधान) है। हमने लॉस एंजिल्स में कई साइटों पर पानी की गुणवत्ता को मापना और मैप करना शुरू किया और जल्द ही कैलिफोर्निया तट के साथ वायु गुणवत्ता और विकिरण के स्तर को मापना शुरू किया।

इस समय के दौरान हमने नागरिक विज्ञान करने वाले अन्य समूहों के साथ जुड़ना शुरू किया, जिसमें पक्षी आबादी का अध्ययन करने से लेकर आकाशगंगाओं के वर्गीकरण तक शामिल थे। हम देख रहे हैं कि कैसे नागरिक विज्ञान अनुसंधान में एक तेजी से उपयोगी उपकरण बनता जा रहा है क्योंकि वैज्ञानिकों को एहसास है कि वे सिर्फ पारंपरिक शिक्षाविदों की तुलना में बहुत बड़े सर्कल से सहायता प्राप्त कर सकते हैं।

TIGER प्रोजेक्ट (Scienceland.wikispaces.com/tiger) के साथ अपने अनुभव से, हम नागरिक विज्ञान परियोजनाओं पर क्लासरूम (और किसी और) को बनाने, प्रबंधित करने और कोलाब-ऑरेट में मदद करने के लिए तीन नियमों के साथ आए हैं।

नियम # 1: इसे मापने योग्य बनाओ।

जैसा कि नोटों से भरे किसी भी मानवविज्ञानी को नोटों से भरा जाएगा, विज्ञान हमेशा प्रभावी होने के लिए मात्रात्मक होने की आवश्यकता नहीं है। हालांकि, हम दो कारणों से TIGER परियोजना के साथ संख्यात्मक डेटा के साथ फंस गए हैं। सबसे पहले, यह अलग-अलग निगरानी साइटों के बीच और एक ही साइट पर विभिन्न तिथियों के बीच डेटा की तुलना करने की सुविधा देता है। दूसरा, यह हमारे समूह को TIGER परियोजना में भाग लेने वाले अन्य स्कूलों के साथ संवाद करने के लिए एक सामान्य भाषा देता है, और किसी भी बाहरी समूह के साथ जो हमारे डेटा का उपयोग करना चाहते हैं।

क्षेत्र में, इसका मतलब सुसज्जित-मेंट का उपयोग करना है जो त्वरित संख्यात्मक परिणाम देता है। उदाहरण के लिए, हमारे पानी की गुणवत्ता के आंकड़ों को विभिन्न रासायनिक गोलियों का उपयोग करके कैप्चर किया जाता है जो परीक्षण शीशियों में जल्दी से भंग हो जाते हैं, भंग ऑक्सीजन से बैक्टीरिया तक हर चीज की एकाग्रता को इंगित करने के लिए रंग बदलते हैं। उसी समय हम पानी का परीक्षण कर रहे हैं, हम इलेक्ट्रॉनिक सेंसर की एक जोड़ी का भी उपयोग करते हैं: एक ऑक्सीजन और पेट्रोकेमिकल वाष्प जैसे गैसों की एकाग्रता को मापने के लिए, और दूसरा मौसम की स्थिति को मापने के लिए।

इस डेटा को एक साथ लेने का हमारा लक्ष्य हमारे स्थानीय पर्यावरण के वातावरण और पानी के बीच संभावित संबंधों की तलाश करना है। पहले से ही हम आवधिक एब्स और प्रवाह देख सकते हैं, जैसे ज्वार के कारण लवण विविधता।

छात्र यह भी देखते हैं कि हर शोध परियोजना में शिक्षित अनुमान, त्रुटियां और प्रयोगात्मक सीमाएं कैसे दिखाई देती हैं। यह शिकायत का जवाब देता है, "मैं कब से इसका उपयोग करने जा रहा हूं?"

नियम # 2: इसे सस्ता बनाओ।

नागरिक विज्ञान मितव्ययी विज्ञान है। यदि आपको लाखों डॉलर के परिव्यय की आवश्यकता है, तो कोई भी, कुछ बड़ी प्रयोगशालाओं के अलावा, कोई भी आपके शोध का संचालन करने में सक्षम नहीं होगा। हमने प्रति विद्यालय सैकड़ों डॉलर के ऑर्डर पर अपने उपकरणों की लागत कम रखने की मांग की है, ताकि हमारी परियोजना को यथासंभव सुलभ बनाया जा सके। उदाहरण के लिए, पानी की गुणवत्ता वाली किट हम दस पूर्ण परीक्षणों के लिए लगभग $ 40 का उपयोग करते हैं। एक विस्तृत भौगोलिक क्षेत्र में बड़ी संख्या में छात्रों को शामिल करने वाली परियोजना के निर्माण और प्रबंधन में पहुंच की कुंजी है।

बाघ परियोजना के साथ हमारी मुख्य लागत निगरानी उपकरण खरीद रही है। प्रत्येक समूह द्वारा अपने स्थानीय परिवेश पर नज़र रखने और फिर डेटा को एक केंद्रीय वेबसाइट पर अपलोड करके परिवहन लागत कम रखी जाती है। हम डेटा को संग्रहीत और विश्लेषण करने के लिए स्वतंत्र रूप से उपलब्ध वेब-आधारित सहयोग सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हैं।

नियम # 3: इसे खोलें।

विज्ञान, चाहे एक राष्ट्रीय प्रयोगशाला में या नागरिक विज्ञान परियोजना के साथ, न केवल खुले संचार पर, बल्कि खुले मानकों पर संपन्न होता है। हम एक खुले मंच के लिए सॉफ्टवेयर के रूप में बाघ परियोजना की प्रक्रियाओं का इलाज करते हैं।

एक खुले मानक का अर्थ है स्वतंत्र रूप से उपलब्ध सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके डेटा का भंडारण और विश्लेषण करना, लेकिन इसका मतलब यह भी है कि आम और सार्वजनिक प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के एक सेट का उपयोग करना। हमने अपनी प्रक्रियाओं को विकी पर डाल दिया है, दोनों को एकत्र किए गए डेटा के प्रकार में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए, और हमारी कार्यप्रणाली को आलोचना के लिए खुला छोड़ना है, जो कि विज्ञान कैसे आगे बढ़ता है।

इसी तरह, किसी भी नागरिक विज्ञान परियोजना जैसे कि TIGER को भी विस्तार के लिए आसानी से खुला होना चाहिए। हालाँकि हमने लॉस एंजिल्स में केवल पानी की गुणवत्ता के साथ शुरुआत की, हमने हमेशा एक डेटा फ्रेमवर्क का उपयोग किया है जो किसी भी पर्यावरणीय मीट्रिक को शामिल कर सकता है जब तक कि यह एक अद्वितीय जीपीएस स्टैम्प के साथ रिकॉर्ड नहीं किया जाता है। परिणामस्वरूप, हम अपनी परियोजना में अधिक विद्यालय और अधिक डेटा प्रकार, जैसे वायु गुणवत्ता और विकिरण के स्तर को जोड़ने में सक्षम हैं।

हमारे खुलेपन ने भी TIGER को अन्य संबंधित नागरिक विज्ञान परियोजनाओं, जैसे सामुदायिक विकिरण निगरानी परियोजना, Safecast (पृष्ठ 52, "ड्राइव-बाय साइंस" देखें) से जुड़ने की अनुमति दी है। चूंकि सेफकास्ट भी अपने सभी डेटा और विधियों को एक सार्वजनिक और खुले प्रारूप में प्रकाशित करने के लिए उत्सुक रहा है, इसलिए हमने TIGER में दोनों प्रोजेक्ट की परीक्षण साइटों के लिए विकिरण स्तर को इकट्ठा करने और विश्लेषण करने में अपेक्षाकृत आसान समय दिया है।

Safecast के साथ हमारे सहयोग ने भी TIGER छात्रों को Geiger काउंटर हार्डवेयर के समस्या निवारण का अवसर दिया है। न केवल उनका काम सफकास के स्वयं के प्रलेखन के लिए महत्वपूर्ण है, और भविष्य के विकिरण सेंसर को अपडेट करने के लिए, बल्कि एनो-मैलस रीडिंग के स्रोत को खोजने की कोशिश करने की प्रक्रिया विज्ञान में एक प्रामाणिक सीखने का अनुभव था कि वास्तव में कैसे किया जाता है।

छात्र पीएच, तापमान, फॉस्फेट, नाइट्रेट्स, घुलित ऑक्सीजन, जैविक ऑक्सीजन की मांग, लोहा, तांबा, क्लोरीन, कठोरता और कोलीफॉर्म बैक्टीरिया के लिए पानी के नमूनों को मापते हैं। डेटा एक ऑनलाइन मानचित्र पर बिंदुओं से जुड़ा हुआ है।

आगे क्या होगा? DIY सेंसर

नागरिक वैज्ञानिकों के अपने बड़े और बढ़ते नेटवर्क के साथ, Safecast एक उदाहरण है जहां TIGER जैसे प्रोजेक्ट को लेना है। हमारा लक्ष्य अधिक स्कूलों, छात्रों और स्वयंसेवकों को शामिल करना और हमारे भौगोलिक कवरेज का विस्तार करना है। हालाँकि, यह वृद्धि संभवतः कुछ अड़चनों में बहुत तेज़ी से चलेगी।

जबकि हमारे वर्तमान उपकरण की लागत, मुख्य रूप से पानी की गुणवत्ता परीक्षण किटों के लिए कम है, वे रासायनिक संकेतक गोलियों के उपयोग को शामिल करते हैं जिन्हें केवल समाप्त होने से पहले आधा दर्जन बार इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा, ये किट हमारे द्वारा एकत्रित किए जाने वाले डेटा के प्रकारों को सीमित कर सकते हैं।

सही निर्माता फैशन में समाधान, हमारे अपने पर्यावरण सेंसर का निर्माण करना है। सस्ते पर्यावरण सेंसर विकसित करना अब संभव हो गया है क्योंकि प्रति सेंसर की लागत 1 डॉलर के करीब आ गई है, और मानक प्रोसेसर प्लेटफॉर्म जैसे कि अरुडिनो आसानी से उपलब्ध हो गए हैं। इस मार्ग पर जाने के कई तात्कालिक लाभ हैं। सबसे पहले, इलेक्ट्रॉनिक सेंसर हजारों बार उपयोग किए जा सकते हैं, साथ ही लागत के साथ एकत्र किए गए डेटा की मात्रा पर एक सीमा को हटा सकते हैं।

दूसरा, अपने स्वयं के सेंसर को विकसित करना हमें डेटा के प्रकार में कहीं अधिक लचीलापन देता है

एकत्र किया हुआ। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध तकनीक को देखते हुए, हम कार्बन मोनोऑक्साइड के स्तर से लेकर मिट्टी की लवणता से लेकर पराबैंगनी विकिरण तक सब कुछ आसानी से देख सकते हैं।

सेंसर नेटवर्क नोड के रूप में सेलफोन

जबकि दसियों डॉलर प्रति सेंसर सिस्टम एक महत्वपूर्ण लागत में कमी का प्रतिनिधित्व करता है, वहां एक नागरिक विज्ञान परियोजना जैसे कि TIGER: सेलफोन को विकसित करने के लिए एक और भी सस्ता तरीका है। न केवल सेलफोन विश्व स्तर पर सर्वव्यापी प्रौद्योगिकी बन गए हैं, बल्कि उनमें प्रोसेसर और सेंसर का तेजी से जटिल सेट भी है।

TIGER में छात्र क्या कर सकते हैं, जैसा कि कई अन्य डेवलपर्स ने किया है, ऐसे सेंसरों से डेटा कटाई करने के लिए ऐप बना रहे हैं जैसे GPS यूनिट और कैमरा ताकि इनवेसिव प्रजातियों के भौगोलिक वितरण से लेकर वायुमंडलीय धुंध की मात्रा तक सब कुछ रिकॉर्ड किया जा सके।

अपनी खुद की विज्ञान बनाओ

टाइगर और इसी तरह की परियोजनाएं छात्रों को अपने स्वयं के अनुसंधान परियोजनाओं के लिए डेटा एकत्र करने और विश्लेषण करने के लिए क्षेत्र में जाकर विश्लेषणात्मक और तर्क कौशल सीखने का अवसर देती हैं।

वास्तविक उत्साह, हालांकि, तब शुरू होगा जब दुनिया भर के छात्र विभिन्न स्कूलों और लैब समूहों में अपने काम को पूल करना शुरू करते हैं, अपने स्वयं के उपकरण डिजाइन और निर्माण करते हैं, और अपने स्वयं के उपकरणों को संशोधित करते हैं। संक्षेप में, विज्ञान का भविष्य उनके पास आएगा जो अपना विज्ञान बनाते हैं।