Voor velen van ons is het werk digitaal gegaan, vergaderen virtueel en Zoom is the way du jour.Maar nu scholen en universiteiten overstappen op afstandsonderwijs, zijn sommige klassen lastig om te zetten.Praktijkervaringen zijn bijvoorbeeld essentieel voor het aanmoedigen van kritische observatievaardigheden bij ontluikende wetenschappers, wat betekent dat wetenschapsafdelingen bijzonder moeilijk worden onder druk gezet om erachter te komen hoe laboratoriumcursussen tijdens de pandemie kunnen worden aangeboden.De afdeling natuurkunde van UC Santa Barbara heeft een ingenieuze oplossing bedacht voor een van haar tussenliggende labo's: afstandsbediening.De afdeling heeft proefopstellingen geconfigureerd die volledig via een online portal te bedienen zijn.Studenten kunnen exact dezelfde experimenten uitvoeren als ze persoonlijk zouden doen, maar dan vanuit hun eigen huis.De afdeling begon met het verkennen van opties voor externe laboratoria toen de instructie voor het eerst online ging in het voorjaar van 2020. Professor Deborah Fygenson had de leiding over de lagere laboratoriumreeks die werd gevolgd door natuurkunde-majors, die doorgaans meer dan 100 studenten per kwartaal inschrijft."We hebben overwogen om over te schakelen naar een focus op data-analyse - waarbij studenten gegevens van gefilmde of gesimuleerde experimenten laten bekijken en verwerken - maar deze cultiveren geen interactieve, experimentele mentaliteit," zei ze."En het is belangrijk dat ze deze vaardigheden in deze fase van hun opleiding verwerven."Ze probeerde een cursus aan te bieden waarin studenten een fysieke meting voorstelden, uitvoerden en rapporteerden die ze zelf konden uitvoeren."Het werkte redelijk goed voor een klas van 20", zei Fygenson."Maar het werd me duidelijk dat er geen manier was om te schalen."Toen liet Zak Espley, de cursuscoördinator van de hogere divisie van de Instructional Laboratory Group (ILG) van de afdeling natuurkunde, haar een afgelegen radioactiviteitslab zien dat de Universiteit van Queensland jaren eerder had opgezet.'Dat was de 'Aha!'moment”, herinnert Fygenson zich."De apparatuur die we hebben is te duur en te geavanceerd om ze te verzenden, of te verwachten dat ze ze zullen aanschaffen, maar misschien kan deze worden aangepast zodat ze ze vanaf de andere kant van een scherm kunnen gebruiken."Deze cursus is de finale van een driedelige serie natuurkunde die studenten in hun tweede jaar volgen.Het laat hen kennismaken met fundamentele concepten en experimenten in optica en kwantummechanica."Het is een unieke labcursus waar er alleen maar knoppen en knoppen zijn om aan te draaien," zei Espley.Het was een perfecte kandidaat.Aangezien de afdeling de apparatuur al had, hoefde ze deze alleen te configureren voor bediening op afstand en een intuïtieve gebruikersinterface te creëren.De conversie begon voor 70 studenten tijdens zomersessie B en zal naar verwachting nog honderden dienen voordat de COVID-19-beperkingen worden opgeheven.De afdeling hoopt ook buiten kantooruren de toegang tot het afgelegen laboratorium uit te breiden tot minder uitgeruste scholen in het hele land.Fygenson benadrukte dat dit geen simulatie- of computermodel is."Het is een echte experimentele opstelling," zei ze."Dit zijn de apparaten waarmee de studenten zouden werken als ze hier persoonlijk waren."Elke knop kan worden ingedrukt, elke knop kan worden gedraaid en elke schakelaar kan worden ingedrukt - zelfs degenen die niet bij het experiment zijn betrokken.En met alle knoppen en wijzerplaten die op het online portaal worden weergegeven, wordt het computerscherm in wezen niet meer dan een stuk glas tussen studenten en het apparaat dat in een kamer op de derde verdieping van Broida Hall zit.Veel van de fysieke bedieningselementen van de apparatuur hadden kunnen worden vervangen door digitale schakelaars, maar het team vond het belangrijk om de ervaring te behouden zoals deze is."We wilden dat de studenten de knoppen zouden zien draaien op hun bevel, zodat ze weten dat het echt is," zei Espley.Voor labocursussen is de ervaring cruciaal."We willen absoluut niet dat studenten denken dat wat ze zien computergegenereerd is met een voorgeprogrammeerd resultaat", zegt Fygenson."We willen dat ze beseffen dat ze de apparatuur eigenlijk manipuleren, en ze alle fouten laten maken die ze persoonlijk zouden hebben gemaakt."Nou ja, bijna allemaal."We hebben limieten gesteld aan waar de motoren kunnen gaan en hoe ver de knoppen kunnen draaien om schade aan de machines te voorkomen", voegde Fygenson eraan toe.Op afstand bediende laboratoriumopstellingen begonnen begin 2010 op te duiken, maar ze sloegen niet aan.Het aansluiten van apparatuur op het internet was ingewikkelder en duurder, en volgens Fygenson waren studenten simpelweg minder gewend aan webgebaseerde interfaces."Ik vermoed dat de instellingen die zich destijds het beste op afstand konden installeren, ook degenen waren die het zich konden veroorloven om hun studenten directe toegang tot de apparatuur te geven," zei Fygenson.De pandemie heeft die vergelijking veranderd en technologische vooruitgang in het afgelopen decennium heeft de potentiële gebruikerservaring drastisch verbeterd.Webcams geven nu een veel beter beeld en microcomputers, zoals Raspberry Pi, zijn betaalbaar geworden.Bovendien is 3D-printtechnologie alomtegenwoordig en kosteneffectief geworden, waardoor op maat gemaakte productie op kleine schaal mogelijk is.“Zonder de 3D-printer van de afdeling en de computerondersteunde ontwerpvaardigheden van UCSB-alumnus en ILG-staflid Raffi Shirinian hadden we het niet met deze snelheid en kosten kunnen doen,” zei Fygenson."Elke opstelling heeft ergens minstens één 3D-geprint onderdeel", voegde Espley eraan toe.Het team gelooft dat de op afstand toegankelijke experimenten waardevol zullen blijven, zelfs nadat de campus de persoonlijke lessen hervat."Persoonlijke instructie is het beste, maar op afstand bestuurbare apparaten hebben enkele voordelen, zoals betere toegang", zei Fygenson.“Deze apparatuur kan 24/7 beschikbaar zijn.Stel dat een student terug wil gaan om iets te controleren of opnieuw te doen.Hiermee kunnen ze het wel.”"Als ze, in plaats van om 2 uur 's nachts videogames te spelen of YouTube te kijken, online willen springen en aandringen op meer precisie bij het meten van de constante van Planck", voegde ze eraan toe, "meer kracht voor hen."Auteursrecht ©De regenten van de Universiteit van Californië.Alle rechten voorbehouden.