Tallers científics per explicar (nano)ciència: L’experiència 10alamenos9

Avui 26 d’abril celebrem una de les activitats principals del Festival 10alamenos9 a Catalunya, les activitats i tallers al Centre Cívic Pere Quart.

El Festival 10ALAMENOS9 és un festival de nanociència i nanotecnologia que se celebra a diversos països iberoamericans i que té per objectiu la sensibilització i l’augment del coneixement general cap a la nanociència i la nanotecnologia (N&N), mostrant les implicacions i l’abast de la N&N a través de tallers, exposicions, taules rodones, tertúlies, seminaris, classes magistrals, actuacions de ciència i art i moltes altres activitats. Tot això buscant un contacte directe amb la societat que faciliti el coneixement de l’anomenada revolució industrial del segle xxi, la revolució nanotecnològica.

Aquesta activitat se suma a les activitats fetes aquest 2023 al CosmoCaixa (29 de març) i al campus UAB (24 d’abril).

En aquest article detallarem alguns dels tallers que es desenvoluparan dins del Festival 10ALAMENOS9 d’enguany, en què participen 70 alumnes de 4t d’ESO, tot i que primer contextualitzarem la importància dels tallers experimentals per explicar ciència i nanociència.

Els tallers científics per explicar ciència

Els estudiants aprenen fent. La ciència pràctica anima els estudiants a observar, fer preguntes, tocar i experimentar. A més, aquesta interacció directa amb la ciència i aquesta possibilitat de poder “veure-la” permet una introducció real a la ciència, donant-los l'oportunitat de fer descobriments pel seu compte i consolidant el que ja han après. És més probable que recordin una experiència d'aprenentatge si només és això. . .  una experiència real.

Les habilitats de pensament crític es milloren durant aquestes activitats científiques. Els nens estudiants poden fer les preguntes per què, com i què. Encara millor, poden trobar ells mateixos les  respostes a aquestes preguntes.

Tothom té curiositat per alguna cosa. La ciència pràctica és simplement investigar les preguntes que ens importen fent físicament alguna cosa per aprendre. Els estudiants poden fer bones preguntes i aprenen millor tocant i experimentant amb coses reals, en comptes de llegir, mirar o escoltar. Com a societat, volem que els nostres joves pensin en el món per resoldre problemes, i la ciència pràctica és la millor eina per ensenyar a resoldre problemes, oferint un context real i creant connexions neuronals que milloren la creativitat i el pensament crític de manera que perduren durant molt de temps.

L’aproximació que nosaltres oferim a través dels tallers té el nom d’"Una perspectiva per apropar-nos al món nano". Tots som científics i científiques perquè ens interessa aprendre i interpretar el món que ens envolta, volem saber per què passen les coses i no hi ha millor forma d'aprendre que amb la ciència i la pràctica real.

Un dels nostres objectius és transformar la ciència abstracta en ciència quotidiana per aprendre la perspectiva de com resoldre preguntes complexes que seran importants per al nostre futur. Busquem plantejar problemes desafiants, tractar d'entendre el problema central, iterar i continuar treballant en la solució. Treballem des d’una perspectiva STEM.

En resum, aprendre més enllà de les aules és necessari per conèixer el món i les habilitats. Els experiments científics són una bona manera d'aprendre no només sobre ciències, sinó també sobre la col·laboració, l'experimentació i el treball en equip. Molts estudiants no estan interessats en les assignatures STEM i pensen que fer experiments científics és avorrit. Però no és veritat! Els experiments científics poden ser realment divertits i interessants, i fins i tot poden ser més interactius, perquè donem importància a l'aprenentatge i als experiments pràctics.

Els tallers científics per explicar nanociència del Festival 10ALAMENOS9 2023

Els investigadors  i investigadores dels centres participants duran a terme una sèrie d'activitats relacionades amb la seva recerca, amb demostracions científiques per a infants, joves i adults.

1. Microscòpia electrònica, difracció i àtoms (Grup LENS-MIND, IN2UB)

En aquesta activitat, de forma visual i experimental, s’explica el funcionament de la microscòpia electrònica de transmissió fent una analogia amb un “difractador” casolà. Aquest aparell ens serveix per ensenyar als nens/nenes que mitjançant la difracció es poden mesurar gruixos d’objectes molt petits, fet que quedarà exemplificat quan els demostrem que poden mesurar el gruix dels seus cabells. També i, anant més enllà, els expliquem que aprofitant la longitud d’ona dels electrons podem veure les estructures cristal·lines dels materials.

2. Del laboratori a casa (CCiTUB)

En aquesta activitat ensenyem i experimentem amb alguns dels productes i de les aplicacions de la nanotecnologia ja presents en el mercat. Mitjançant experiments senzills i de fàcil comprensió, pretenem apropar a la societat les possibilitats que ofereix la nanotecnologia. Mostrarem als assistents que la nanotecnologia ja està present en la vida quotidiana a través de productes que ja contenen aplicacions nanotecnològiques, com la superhidrofobicitat, els ferrofluids o els materials antibaf, entre d’altres.

3. Les meravelles del món nano (IQAC_CSIC)

La nanomedicina vol revolucionar els tractaments mèdics, fent-los molt més selectius, és a dir, que els medicaments puguin atacar les cèl·lules malaltes i no les sanes. En aquest taller formularem partícules de diferents colors, simulant, així, el que els científics fan al laboratori, encapsulant fàrmacs dins de càpsules esfèriques.

4. MATERIALITZA’T (Secció Departamental de Ciència i Enginyeria de Materials del Dept. de Ciència de Materials i Química Física de la Universitat de Barcelona)

Aquest taller està pensat perquè el visitant, atret per tot el que envolta la ciència i l'enginyeria de materials, pugui interactuar amb els diferents materials exposats. Al mateix temps, es farà, amb algun exemple, una visualització històrica de com ha evolucionat algun objecte quotidià, gràcies a la ciència i als científics.

5. “Hidrogen fem química amb l’electricitat" (grup de processos electroquímics sostenibles, IN2UB)

En aquest taller aprendrem com l’electricitat renovable és el nou motor per a la nova química. Mitjançant experiments senzills s’explicarà el funcionament de l’electròlisi d’aigua i del diòxid de carboni per obtenir hidrogen i plàstics sostenibles. S’explicarà el rol fonamental dels catalitzadors en aquest procés i s’explicarà la síntesi d’un d’aquests nanomaterials.

6. (HMM) HandMadeMicroscope (CCiTUB)

En aquesta activitat es crea un microscopi in situ a partir d’una gota d’aigua, un filferro i un làser. Explorarem el material biològic de diferents superfícies amb el microscopi.

7. CSL-Lab 2150 (CCiTUB)

En aquesta activitat, mitjançant el joc i les ulleres de realitat augmentada, intentarem resoldre els problemes de la humanitat gràcies a l’ajuda dels CCiTUB. Visitarem les seves instal·lacions virtualment, on trobarem pistes per resoldre els reptes proposats.

Projecte liderat pels centres científics i tecnològics amb el suport de la FECYT. A CSL-Lab 2150, el món ha entrat en col·lapse. Per solucionar-ho, els laboratoris dels CCiTUB tenen possibles solucions als problemes que arrasen la humanitat: vols anar al futur a solucionar el col·lapse de la Terra?

8. “Gara i l’energia que ens envolta 3.0” (IREC)

L’exposició "Gara i l’energia que ens envolta 3.0" és una iniciativa de l’Institut de Recerca d’Energia de Catalunya amb el suport de la FECYT, que permet un acostament real als investigadors promovent models diversos a través de la pràctica, el joc i l’experimentació. En aquest sentit, un dels principals objectius que persegueix la iniciativa és impulsar l’interès i el compromís per la ciència a través de la ludificació, per donar lloc a solucions originals i noves en la transició energètica, mostrant els resultats de la recerca que s’està duent a terme actualment per a la gestió de l’energia i els reptes del futur.

En tractar-se d’una exposició itinerant i modular fa possible que arribi a localitzacions i públics més allunyats de la ciència, la tecnologia i la innovació, millorant l’educació cientificotècnica de la societat a tots els nivells. 

 “Gara i l’energia que ens envolta 3.0” és un projecte educatiu de divulgació científica innovadora sobre energia i sostenibilitat energètica dirigit a públic no especialitzat i públic escolar. Permet apropar les diferents àrees de la investigació de l’IREC sobre energia i la seva relació amb els objectius de desenvolupament sostenible.

9. App Paradox (Facultat de Física/IN2UB)

Paradox és un joc en què l’usuari controla una porta que separa dues cambres amb un gas. A mesura que les partícules de gas individuals s'acosten a la porta, el jugador l'ha d'obrir i tancar ràpidament per permetre que només les partícules ràpides passin en una direcció i només les que es mouen lentament, en l'altra. En fer-ho, el jugador crea un desequilibri de temperatura entre les dues cambres (i una disminució de l'entropia del gas!).

Aquest desequilibri es fa servir aleshores com a font d'energia per impulsar un cotxe. El cotxe ha d'arribar a la meta per una carretera plena d'obstacles —tombes i barrils que redueixen la seva velocitat— i premis —robins— abans que el monstre l’atrapi!

El joc es basa en la paradoxa del dimoni de Maxwell, proposada pel físic escocès James Clerk Maxwell el 1867. La paradoxa, formulada com un experiment mental, proposa una possible violació de la segona llei de la termodinàmica per un ésser diminut —el dimoni—, que podria mesurar la velocitat de les partícules en un gas i decidir si obre o tanca una porta per separar les ràpides de les lentes. A causa de la naturalesa cinètica de la temperatura, com a resultat de les seves accions, el dimoni faria que una cambra s'escalfés i l'altra es refredés. Aquest procés disminuiria l'entropia total dels gasos, en aparent violació de la segona llei de la termodinàmica.

Aquesta paradoxa va obrir la porta a una interpretació estadística de la segona llei i va estimular la relació entre la termodinàmica i la teoria de la informació.

10. Ciència i engany, l'objectivitat de la recerca davant del mirall (Societat Catalana de Nanociència i Nanotecnologia)

Sempre han existit les notícies enganyoses, però a partir de l'emergència d'internet i de noves tecnologies de comunicació i informació, les fake news han proliferat arreu del planeta.

La ciència és per a molts el regne de l'objectivitat i del coneixement veritable. Està la ciència llavors lliure de notícies falses?

En aquest taller participatiu veurem quina relació hi ha entre l'engany i la ciència i ens posarem a la pell de compradors i venedors de tecnologies nano per extreure les nostres pròpies conclusions.