De fleste alle ser ut til å være enige i at STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) -utdanning er fremtidens vei. STEM-utdannede arbeidere er i høy etterspørsel og har en lav arbeidsledighet. Og studenter med STEM-grader tjener langt mer enn ikke-STEM-jevnaldrende.
Likevel i mange deler av verden, inkludert store deler av USA, er naturfagundervisningen dypt utilstrekkelig. Noe av dette skyldes mangel på ressurser - ifølge den interamerikanske utviklingsbanken har ikke 88 prosent av latinamerikanske skoler vitenskapslaboratorier. Noen skyldes mangelfull lærerutdanning - nesten en tredjedel av amerikanske lærere på videregående skole hadde ikke hovedfag i fagene de underviser og har ikke sertifiseringer.
Den chilenske Komal Dadlani arbeidet med en mastergrad i biokjemi ved University of Chile da hun ble klar over at mange studenter i hjemlandet hennes manglet utstyr for å kunne studere realfag. Så hun tok kontakt med to medstudenter - Alvaro Peralta, som var ferdig med en mastergrad i informasjonsteknologi, og Isidro Lagos, som studerte biokjemi - og grunnla et selskap for å gjøre noe med det. Selskapet deres, Lab4U, utvikler apper som gjør smarttelefoner og nettbrett til vitenskapelige verktøy. På denne måten har enhver student med tilgang til en telefon en måte å forske på i den fysiske verdenen.
"Da latinamerikanere brenner for vitenskap, visste vi virkeligheten av naturfagundervisning på skoler og universiteter i regionen der ressursene er begrensede, " sier hun.
Lab4U-appene drar fordel av en smarttelefons innebygde sensorer. Fysikk-appen deres bruker telefonens hastighetsmåler for å studere ting som hastighet, avstand og forskyvning, og det gjør telefonens mikrofon til et sonometer for å studere bølger, amplitude og tid. Dets akselerometer brukes til å måle tyngdekraften. Deres kjemiske app som snart er lansert, gjør telefonens kamera til en sensor slik at telefonen kan brukes som et spektrofotometer eller et kolorimeter. Dette betyr at studentene kan måle et materialets refleksjons- eller overføringsegenskaper. En biologi-app, som bruker et billig laserobjektiv for å gjøre en telefon om til et mikroskop, er under utvikling. Lab4U søkte til og med patent på en av innovasjonene, et system for å bestemme konsentrasjonen av løste stoffer i en farget væske, ved å bruke smarttelefonen som et kolorimeter.
Fysikk-appen har mer enn 20 forhåndsdesignede eksperimenter som elevene kan gjøre med telefonens verktøy. I ett spiller elevene forskjellige noter på et musikkinstrument, og bruker deretter appens lydverktøy for å finne ut forholdet mellom lydtonen og frekvensen. I en annen gjør studentene mobiltelefonene sine til pendler for å forstå hvordan svingninger fungerer. Lab4U er for tiden på jakt etter betabrukere til kjemi-appen, som kommer ut i år.
"Lærere mangler verktøy og fremfor alt støtte og ideer for hvordan du kan gjøre vitenskap til et eventyr, " sier Dadlani.
Lab4U har brukere over hele Latin-Amerika - Chile, Argentina, Colombia, Mexico og Uruguay - så vel som USA. De har brukt piloter på å bruke teknologien sin også i Midt-Østen, og vil snart være i India. Totalt jobber de med mer enn 50 skoler og 20 000 elever. Til brukeren har svaret vært ekstremt positivt, sier Dadlani. I følge Lab4Us forskning har studentene 40 prosent økning i ytelse på fysikkprøving etter å ha brukt appen. Og det ser ut til at lærere liker det - rundt 70 prosent bruker appen ukentlig.
Allan Yuen, direktør for Center for Information Technology in Education ved University of Hong Kong, sier at bruk av teknologi som apper i naturfagundervisning blir mer vanlig rundt om i verden. Det er mange fordeler med dette, sier Yuen, spesielt når det gjelder kostnader. Men det er også bekymringer for å stole sterkt på teknologi.
En bekymring er utfordringen teknologien utgjør for læreplanutvikling. "Vitenskap er et fag med lang historie, så læreplanen er på sett og vis ganske tradisjonell, " sier Yuen. "Så hvis du vil bruke apper og annen nyere teknologi, må du endre hele strukturen i læreplanen."
En annen sak er kjønn, sier Yuen. Det har en tendens til å være et kjønnsgap i teknologi - fra ung alder er det mer sannsynlig at gutter blir vist enn jenter for å bruke mobile enheter av foreldrene, og det er mer sannsynlig at de blir oppfordret til å forfølge interesser for teknologi som hobbyer. Dette betyr at gutter kanskje kommer på skolen allerede i teknologien, og hvis den teknologien er nødvendig for å forstå naturfag, kan det hende at jenter faller bak i det. Disse spørsmålene må vurderes ved implementering av mobile teknologibaserte læreplaner, sier Yuen.
"Vi bør designe og tenke på dette som en helhet i stedet for bare å gjøre en endring i ett aspekt, " sier han.
Nylig vant Dadlani Toyota's Mother of Invention-prisen, som hedrer kvinnelige gründere, oppfinnere og innovatører. Prisen kommer med et tilskudd på $ 50, 00. Hun vil også holde en tale i dag på Women in the World Summit i New York, en konferanse som feirer kvinner som har hatt stor innflytelse på sine felt, dedikert til å hjelpe kvinner og jenter til å komme videre i ulike prestasjonsområder.
"Det har vært en ære for oss, " sier Dadlani.
Dadlani har hatt sjansen til å gjennomføre eksperimenter med Toyota Mirai, selskapets hydrogenbrenselcellebil. Ett eksperiment, som normalt ville blitt gjort med en lekebil, bruker Mirai og fysikk-appen til å måle posisjon over tid. Et annet eksperiment måler akselerasjon over tid ved å bruke fysikk-appens akselerometerkapasitet.
Dadlani håper Lab4U vil demokratisere naturfag, slik at selv elever i land med lite ressurser og skoler kan gjøre praktiske eksperimenter. Hun håper også å inspirere studentene til å virkelig elske vitenskap, og kanskje oppfordre flere til å gå inn i STEM-felt. Dette er spesielt kritisk i land som Chile, som har et mye lavere antall forskere per innbygger enn andre utviklede nasjoner (Chile har 320 forskere og utviklere per million mennesker, mens Spania har 2.889, Danmark har 6.644, Canada har 4.649, Sør-Korea har 5.380 og USA har 3.867).
"Vi må styrke elevene, de trenger å glede seg over og generere nye ideer og løsninger, for å se verden rundt dem, der teknologier og nye metoder skal inspirere til nysgjerrighet og gi dem mulighet til livslang læring utover skolen, " sier hun.
