Museos y Enseñanza de la Biología

Las investigaciones sobre el aprendizaje de los visitantes en los museos sugieren que la interactividad fomenta sustancialmente en las personas el compromiso, la comprensión y el recuerdo de las exposiciones. Sin embargo, la creación de actividades educativas interactivas, tangibles y exploratorias sobre ciencias biológicas se complica por varios factores: la necesidad de largas esperas de tiempo, la complejidad del tema y los comportamientos únicos de la biología, muchos de los cuales se producen a nivel microscópico y están sujetos a la física no intuitiva. Las actividades prácticas sobre biología existentes en las escuelas y en nuestros museos de ciencia, se enfrentan a menudo a estos obstáculos sobre una base tradicionalmente centrada en la observación de fenómenos, lo que conlleva un consumo grande de tiempo.

Varias exposiciones educativas sobre biología han demostrado el potencial de fomentar el aprendizaje a través de la diversión, y suelen incluir un contacto manual e interacciones tangibles sobre conceptos como la evolución, las células y hasta los árboles filogenéticos. En el caso de las exposiciones sobre células, los visitantes pueden explorar e interactuar con grandes conjuntos de datos biológicos, lo que les permite diseñar y manipular la biología sintética. Se pretenden mostrar conceptos sobre ingeniería biológica mediante la creación de una plataforma interactiva que explora el bio-diseño. Al público se le proporciona un conjunto de herramientas útiles para diseñar, ajustar y construir, lo que constituye una estrategia eficaz para el aprendizaje creativo, especialmente para fomentar las habilidades necesarias que permiten abordar desafíos ante lo desconocido (un reto muy estimulante). Este tipo de exposiciones son comunes, desde hace tiempo, en los campos más tangibles de la ingeniería mecánica y eléctrica y, actualmente, expertos en el campo de la bio-ingeniería reclaman que se les tenga también en cuenta. Si bien hay ejemplos de software sobre biología sintética y juegos digitales para poder diseñar nuevos organismos, actualmente no existe una plataforma para no científicos que simule la creación de material biológico fuera de un entorno de laboratorio húmedo.

La creación de una plataforma interactiva para explorar el bio-diseño debe solucionar y aportar algunos ajustes (tangibles, receptivos y abiertos) que subsanen la existencia de cierta confusión sobre la biología (es invisible, poco intuitiva, lenta y prescriptiva). Aunque pretendamos utilizar material de laboratorio tangible y auténtico en la exposición, será necesario un aumento virtual que lleve las escalas de tiempo y tamaño al rango de una sesión de juego. Una posible solución para el problema la encontramos en SynFlo, una exposición diseñada para explorar el bio-diseño en el museo de una manera tangible. SynFlo utiliza fichas manipulables que, en realidad, son objetos físicos programables con tecnologías de visualización, detección o actuación integradas, que unen escalas de tiempo y tamaño, con el fin de que los visitantes experimenten una actividad lúdica de diseño biológico utilizando una plataforma de colaboración para elaborar creaciones biológicas.

SynFlo necesitó de un desarrollo que se prolongó durante 2 años y que tuvo su evaluación en el Tech Museum of Innovation, con cuatro contribuciones a destacar:

1. Creación de lecciones para una exposición participativa sobre biodiseño.
2. Nuevas técnicas tangibles para interactuar con material biológico utilizando fichas activas (tokens) y equipos de laboratorio reales.
3. La evaluación del museo sobre este tipo de exposiciones.
4. Revisión y discusión sobre qué decisiones de diseño facilitan o limitan el compromiso positivo con una exposición tangible destinada a comunicar conceptos científicos complejos a un público amplio.

El sistema SynFlo se creó, como decíamos, en colaboración con el Tech Museum of Innovation, cuyo lema es «inspirar al ser innovador que todos llevamos dentro», generando una comunidad en la que las personas pueden aprender explorando y creando. La filosofía de la tecnología y diseño de SynFlo parte del marco educativo constructivista de Papert. Según el construccionismo, los pequeños aprenden mejor cuando construyen su propio proyecto en una comunidad de aprendizaje y cuando todos reflexionan sobre el proceso. Este marco es la base del constructivismo de Piaget – que transmite la idea de que los niños construyen conocimiento activamente a través de la experiencia – y de su enfoque didáctico de «aprender construyendo o haciendo». El construccionismo es particularmente adecuado para el aprendizaje sobre biología sintética, donde se alienta a los estudiantes a construir comprensión y conocimiento, a medida que trabajan, para resolver problemas del mundo real utilizando herramientas biológicas.

Papert explica que las actividades constructivas bien diseñadas generan «ideas poderosas» integradas en ellas, conceptos centrales dentro de un dominio que son tanto teóricos como prácticos. Estos conceptos resultan útiles interconectados con otras disciplinas enraizadas en un conocimiento intuitivo que el estudiante ha ido asimilando durante un largo período de tiempo. El diseño de SynFlo integra ideas potentes del dominio de la biología sintética  (abstracción, modularidad, estandarización), interconectadas a múltiples disciplinas (como ingeniería, diseño) y basadas en la comprensión intuitiva de que los peques se desarrollan mejor con los juegos de construcción. SynFlo también evidencia una conexión con problemas del mundo real (por ejemplo, detección de toxinas).

El desarrollo de algunas interfaces de uso sencillo demuestran el potencial de aplicar enfoques de la tecnología de la comunicación al aprendizaje de conceptos biológicos. G-nome Surfer y GreenTouch son ​​aplicaciones multitáctiles sencillas para la exploración colaborativa de bases de datos genómicas y de fenomenología. Ambas aplicaciones admiten el aprendizaje basado en consultas y permiten la exploración de datos abiertos, pero están diseñadas para entornos de aprendizaje formal a nivel escolar y universitario.

El sistema DeepTree consiste en un tablero de mesa multitáctil que permite a los usuarios explorar una visualización interactiva del Árbol de la Vida. Fishing with Friends es un software multijugador donde los visitantes juegan en un entorno de pesca simulado para aprender sobre los excesos de la pesca irresponsable. ¡Atraparlo! usa una pantalla táctil que controla los rayos de luz que interactúan con las células vivas. Si bien estas interfaces táctiles admiten experiencias colaborativas, lúdicas y prolongadas para explorar los fenómenos biológicos, se necesita además un enfoque que utilice la interacción gestual y tangible que permita a los usuarios diseñar y crear en biología.

Como decíamos, muchas investigaciones han resaltado los beneficios de la interacción tangible para el aprendizaje. Sin embargo, la incorporación de elementos tangibles en los museos da lugar a complejidades adicionales cuyos beneficios no quedan muy claros. Horn et al. teorizan sobre varias versiones tangibles y no tangibles de herramientas de aprendizaje interactivo, y concluyen que, a menudo, lo más eficaz es utilizar una combinación o híbrido de ambos sistemas. Ma et al. compararon versiones tangibles y gráficas en una exposición y encontraron que mientras que la versión tangible atraía a numerosos visitantes, no se registraba una diferencia demostrada en la experiencia del público pasivo en la misma exposición. Teniendo en cuenta los intercambios entre los sistemas tangibles y no tangibles en los escenarios de aprendizaje informal, normalmente se requieren ensayos de prueba con los visitantes para saber qué funciona mejor y qué no.

Volviendo a la enseñanza popular del bio-diseño, uno de los principales desafíos de crear una exposición interactiva para enseñar biodiseño, y que realmente funcione, es reducir las escalas de tamaño y tiempo. Las actividades educativas exploratorias en biodiseño requieren escalas de tiempo prolongadas para la transformación celular, así como para la demostración de los comportamientos únicos de las células vivas que se producen a nivel nanométrico. Para superar este desafío, se creó el sistema de utilizar Cubos Sifteo como fichas (tokens) tangibles activas, que pueden proporcionar el aumento virtual necesario para llevar las escalas de tiempo y tamaño al rango de una corta sesión de juego humano. Las pantallas integradas nos permiten crear una experiencia totalmente incorporada (el estado de los tokens está incorporado en sí mismos). Con el apoyo de animaciones, se ilustran comportamientos interactivos que generan retroalimentación sobre las acciones físicas. Las células representadas por los cubos Sifteo aparecen animadas, para reflejar su naturaleza viviente. Los cambios que se producen en respuesta a acciones físicas (como  temblores) muestran la progresión en el tiempo ( goteo, por ejemplo) de una manera lúdica.

La utilización de tokens activos supera con éxito las escalas de tiempo y tamaño de la biología, permitiendo a los usuarios participar en una actividad de biodiseño agradable y significativa fuera de un laboratorio húmedo. Se ha comprobado que la mayor parte de los participantes demuestran una comprensión básica de la abstracción y la modularidad en el mismo. Los resultados del análisis sobre preguntas formuladas posteriores a la tarea, indican que la exposición facilitó la comprensión de la función de esta actividad de diseño biológico (es decir, biodetección) y del protocolo científico relacionado con la misma.

La interacción gestual con tokens activos permite acciones visibles que, a su vez, respaldan el aprendizaje a través de la observación, la intervención de los acompañantes (padres y madres, por ejemplo) y la colaboración entre pares. Ambos prototipos proporcionan múltiples puntos de acceso, lo que permite una fundamental colaboración. La duración de la sesión de juego (alrededor de 3 minutos) es suficiente para que los usuarios completen un protocolo de biodiseño y, al mismo, tiempo se distribuyan los grupos que suelen esperar alrededor de la exposición. El uso de material de laboratorio auténtico y concreto aumenta la dificultad de descubrir las interacciones, produciendo un mayor tiempo de interacción (espera), así como un mayor compromiso de los padres y la colaboración entre iguales. Los adultos estaban más inclinados a comprometerse con los tangibles concretos, tal vez debido a su familiaridad con estos objetos en el mundo real. Lo cierto es que dichos tangibles proporcionan una mejor comprensión del contexto y del propósito de la actividad.

En base a estos hallazgos, podemos sugerir que la combinación de interacción gestual con tokens tangibles activos puede abordar los desafíos de crear una exhibición interactiva para biodiseño que incluya: acortar las escalas de tiempo y tamaño, acomodar y agilizar diversos grupos de visitantes, y facilitar interactividad compleja con creaciones biológicas. La integración de elementos tangibles auténticos fomenta la participación de los adultos y brinda un contexto positivo adicional a la actividad.

La biología está llena de complejidades, fenómenos cautivadores y de relevancia personal, por lo que es un dominio rico para el juego y la exploración abierta. Creemos que SynFlo, es una herramienta que permite a las personas interactuar con la biología combinando representaciones digitales y tangibles, simplificando así la actividad de diseño biológico y proporcionando espacio para jugar. Son muchos los beneficios de la interacción gestual con tokens activos tangibles para abordar los desafíos de la creación de una exhibición interactiva para biodiseño. El trabajo futuro continuará con la mejora de SynFlo, generando un espacio para el pensamiento creativo en biodiseño, incorporando experimentación abierta más allá de las interacciones establecidas y convirtiendo a SynFlo en una herramienta que permita abordar una interactividad compleja con base en la biología, donde se puedan añadir, incluso, nuevas propiedades con creaciones que podrían vivir o morir dependiendo del diseño que los visitantes generen y apliquen en la exposición.

Recurso bibliográfico: