• Opleiding: Bachelor of Science in de biowetenschappen
• Modeltrajectjaar: BA2
• Opleidingsonderde(e)l(en): I700268 - Optica en Sensoren
• Gemiddeld aantal studenten: 85
• Betrokken lesgever(s): Philippe.Smet@ugent.be
• Voorbeeld uit academiejaar (eerste implementatie): 2022-2023

Beschrijving

Het ‘Virtual Science Labs’-project binnen APOLLO 8 (het voorsprongfonds aan UGent) omvatte onder meer de 'ontwikkeling van online leermodules waarbij studenten thuis eenvoudige experimenten kunnen uitvoeren met behulp van een persoonlijke toolkit'. Het deelproject richtte zich met name op fysicavakken omdat verschillende experimenten binnen die discipline ook buiten de practicumzaal uitgevoerd kunnen worden zonder dat ze (bv. om veiligheidsredenen) door virtuele simulaties vervangen hoeven te worden. Doordat studenten bij thuisexperimenten nog steeds zélf aan het experimenteren gaan, worden hun onderzoekscompetenties bovendien verder aangesterkt.

Een eerste tool die voor thuisexperimenten kan worden ingezet, is de app Phyphox. Die leest verschillende ingebouwde sensoren in een smartphone uit (bewegingssensoren, lichtsensoren, magnetometers, etc.) en laat toe de data in real time in grafieken weer te geven of als getalwaarden te exporteren. De app is heel toegankelijk en neemt alvast een deel van de dataverwerking voor z'n rekening zodat studenten zich meer op andere aspecten van het experiment kunnen toeleggen. De app heeft jammer genoeg ook twee nadelen: niet elk type smartphone bevat dezelfde set aan sensoren en sommige modellen zijn zo prijzig dat je ze niet snel in experimenten wil gebruiken.

APOLLO 8 bood de mogelijkheid om enkele alternatieve sensorkits te verkennen. Uit vergelijkende tests bleek dat er makkelijk een factor 50 verschil kan zitten tussen de verschillende tools, wat bijvoorbeeld van belang is wanneer studenten een hoogteverschil willen meten aan de hand van een drukverschil, want dan is voldoende nauwkeurigheid vereist.

Een overzicht van de betrokken sensorkits en een korte typering:

• De iOLab stuurt meetdata via een USB-dongle naar je computer maar heeft daarvoor een afzonderlijk programma nodig.
• De PocketLab Voyager connecteert via bluetooth met een PC of tablet. Hoewel hij zeer compact is, bevat hij veel sensoren.
• de Arduino Nano is nog kleiner maar bevat geen batterij. De Arduino moet nog geprogrammeerd worden maar laat ook toe dat Arduino met Phyphox connecteert.

Specifiek binnen het vak 'Optica en sensoren' onderzoeken de studenten verschillende aspecten van die sensoren, zoals het dynamisch bereik, de sample rate en de meetresolutie. Daarvoor ontwerpen ze zelf een experiment waaraan ze de betrokken sensorkit vervolgens onderwerpen. Aanvankelijk zouden ze met de Arduino Nano aan de slag gaan, maar aangezien die eerst nog geprogrammeerd moet worden, werd uiteindelijk toch voor Phyphox geopteerd. In het verslag moeten de studenten naast een screenshot tijdens het experiment ook een foto van de opstelling integreren om zo ook op langere termijn kopieergedrag tegen te gaan.

Tips

• Tip 1: De studenten bleken geen problemen te ondervinden bij het installeren van de Phyphox-app. De aanvankelijke ongerustheid daarover bleek dus ongegrond.
• Tip 2: Om te vermijden dat het programmeren van de Arduino Nano teveel aandacht (en mogelijk ook een portie frustratie) vraagt, zullen studenten volgend jaar aan de slag gaan met vooraf geprogrammeerde Arduino's.
• Tip 3: Studenten ontwikkelen hun onderzoekscompetenties pas echt wanneer ze niet zomaar een recept voorgeschoteld krijgen maar een experiment eerst zelf moeten vormgeven. Die vrije keuze versterkt hun motivatie maar vereist op lange termijn ook een tussenstap waarbij de studenten aangeven welk experiment ze precies willen uitvoeren, zodat je als lesgever nog kan bijsturen wanneer dat nodig is.

Opname 

De uiteenzetting over de thuisexperimenten op de revisiedag van het 'Virtual Science Labs’-project kan u hier vinden.