Usando un «fenómeno desconocido» como caso para la enseñanza de las Tecnologías de la Información y la Comunicación (ICT)

Erling P. Strand
Escuela de Ciencias de la Computación, Østfold College
NO-1783 Halden, Noruega

1. ANTECEDENTES

Estudiantes Junior de High School (1)
EL NÚMERO DE ESTUDIANTES EN ICT de Ingeniería ha disminuido dramáticamente en Noruega en los últimos dos o tres años. La razón principal es que muy pocos estudiantes tienen la base adecuada en matemáticas y física a la hora de graduarse.
El interés en las matemáticas y física básica es muy bajo entre los estudiantes Junior de Noruega. Y muy pocos de ellos las eligen como carreras para su futuro. Esto será un problema en algunos años cuando la gente que actualmente se encuentra trabajando esté jubilada, puesto que no hay suficiente cantidad de estudiantes graduados que tomen sus lugares. El gobierno Noruego ha enfatizado este problema y brinda apoyo para proyectos, lo que puede motivar a estudiantes de High School para elegir matemáticas y física. Science Camp (el campamento de ciencia) es uno de tales proyectos.
Otra razón para esta falta de interés hacia las disciplinas mencionadas puede ser el desconocimiento de cuan interesante y estimulante puede ser esto para un investigador algún día. Además, los estudiantes tienen a menudo una enseñanza aburrida, lo cual no estimula que se comprometan con lo que hacen.

Estudiantes del College (2)
Los estudiantes que ya están estudiando en un College orientado a lo técnico, cursando ICT y temas de ingeniería, necesitan desarrollar el valor del compromiso. Cuanto más comprometido está un estudiante, más él /ella aprende. Un estudiante con falta de interés en el tema aprende muy poco. Es por eso que un catedrático necesita encontrar buenos casos de estudio que puedan interesar al estudiante, un caso que lo sitúe en el papel de investigador, donde él pueda enfrentarse con algunos resultados en los que otras personas están interesadas.
«Lo desconocido»” o «el misterio» generan interés en la gente, generan expectación. Varios libros, artículos, documentales de TV, películas, se han realizado en base a “misterios” de diferente clase. Es el caso de la tan popular película Indiana Jones, que combina el misterio con la acción.
¿Por qué no combinar en una misma investigación el misterio con la enseñanza? Esto debería ser un éxito si el marco para su desarrollo es el adecuado. Esto se ha implementado de dos diferentes maneras en Noruega. Una fue llamada Science Camp, y ha sido probada con estudiantes Junior de secundario y estudiantes universitarios. La otra fue bajo la forma de proyectos de estudiantes universitarios para desarrollar una estación de medición automática.

2. EL MISTERIO

El misterio usado como caso de estudio es un fenómeno luminoso desconocido que aparece en el pequeño valle de Hessdalen, en Noruega. El valle está ubicado a 35 Km de la localidad de Roros, 120 Km al sur de la ciudad de Trondheim y a 530 Km al norte del Østfold College. Hessdalen ocupa una superficie a lo largo 15 Km y viven allí menos de 150 personas

Fig 2.1 – El fenómeno luminoso. Tres luces juntas

Los habitantes de Hessdalen, hacia fines de Noviembre en 1981, comenzaron a ver una extraña luz moviéndose alrededor del valle. La luz podía ser vista casi todos los días. El número de avistamientos aumentó en Enero de 1982 a un máximo de 20 observaciones por semana. Los avistamientos disminuyeron hacia el verano, pero aumentaron lentamente durante el otoño con la misma intensidad hasta el invierno siguiente.
La razón por la que hubo más observaciones durante la época invernal puede haberse debido al hecho de que es más fácil ver una luz cuando afuera está oscuro. Como el valle de Hessdalen está cerca de la línea de 63º de latitud, en la época invernal está oscuro durante la mayor parte del día. En el invierno de 1984 el número de avistamientos no aumentó al mismo nivel que en los dos inviernos previos. En 1985 el fenómeno casi había desaparecido. En la actualidad el número de avistamientos está en el orden de 20 observaciones al año.

Fig 2.2 – El fenómeno luminoso. Luz amarilla sobre la montaña

Este desconocido fenómeno luminoso llegaba a ser tan intenso que por debajo iluminaba el terreno. Algunas veces se movía cerca de las casas, por lo que algunos habitantes estaban asustados. Un hombre dijo que se despertó en el medio de la noche debido a demasiada luminosidad que entraba en su habitación. Él se levantó de su cama y vio que provenía de afuera. Una gran luz se desplazaba del otro lado de su ventana.
Se estima que el tamaño de esta luz, de color amarillo, es de entre 3 y 20 m. de diámetro. Puede desplazarse en el valle, lentamente y a baja altura, hasta por dos horas. Algunas veces se para y se queda fija por varios minutos antes de comenzar a moverse otra vez. Aunque el color es preferentemente amarillo, a veces hay una especie de spot(3) de color rojo por arriba de ella.
El fenómeno luminoso es también observado como una forma de flashes blancos y azules. Los flashes pueden durar desde una fracción de segundo hasta unos pocos segundos. Este tipo de luz es tan diferente de la amarilla que bien podría tener otro origen. El tercer tipo de luz describe la aparición de varias luces juntas, y parece estar conectado a algo que el observador refiere como un objeto negro.
Como ningún instituto tomó iniciativa alguna para comenzar una investigación sobre este fenómeno, algunos amigos se juntaron y comenzaron entonces su propio proyecto de investigación.

3. PROYECTO HESSDALEN

En el verano de 1983, un año y medio después de los primeros avistamientos, comenzó el proyecto Hessdalen. El objetivo principal era obtener más datos científicos sobre el fenómeno en esta zona. Los preparativos se hicieron durante el otoño y la expedición de campo tomó lugar entre el 21 de enero y el 26 de febrero de 1984, donde participaron 40 voluntarios.
Diferentes tipos de instrumentos fueron instalados en el Campamento Base, que era un trailer ubicado sobre una colina en Hessdalen. La mayoría de los participantes estaba allí controlando los instrumentos o buscando observar las luces. Otros dos grupos, equipados con cámaras, estaban ubicados sobre dos de las montañas cercanas, y un sistema de radio era usado para comunicarse con el Campamento Base.
Un total de 53 avistamientos fueron realizados durante el trabajo de campo. El fenómeno fue también registrado por el radar, el analizador de espectros, el magnetógrafo y por diferentes cámaras. Los detalles pueden encontrarse en el informe técnico: http://www.hessdalen.org/reports/hpreport84.shtml

Un nuevo trabajo de campo fue preparado y realizado en Febrero de 1985 con una cantidad similar de participantes. Durante un período de 4 semanas sólo una observación visual fue hecha; parecía como si el fenómeno hubiera desaparecido.
Pero no había desaparecido completamente. En 1993, los habitantes comentaron que todavía había observaciones, aunque ahora la cantidad estaba en el orden de 20 al año. Es probable que esta cantidad fuera la misma todo el tiempo, puesto que los habitantes habían dejado de reportar las observaciones al público. La razón de ello fue que la prensa comentó sus avistamientos de mala manera.
El proyecto Hessdalen comenzó nuevamente; ahora estaba ubicado en Østfold College (http://www.hiof.no). Esto fue debido a que uno de los líderes del primer Proyecto Hessdalen (Erling Strand) estaba ahora dando una cátedra en esa universidad. Los otros miembros del equipo que participaron en la etapa anterior no tenían la oportunidad de hacerlo en este nuevo Proyecto Hessdalen.

4. LA ESTACIÓN DE MEDICIÓN AUTOMÁTICA

El nuevo Proyecto Hessdalen decidió desarrollar una estación de medición automática (AMS) en vez de reunir un montón de gente buscando observar las luces y controlar los instrumentos. Una estación automática podría hacer esto durante todo el tiempo y con un costo mínimo. Las grabaciones e imágenes hechas por instrumentos podían ser registradas automáticamente.
Los estudiantes del Østfold College tuvieron la tarea de desarrollar esta estación automática. Los primeros grupos comenzaron el trabajo en 1994, y esto les sirvió como su proyecto final. Grupos de estudiantes de Ciencias de la Computación e Ingeniería Electrónica estuvieron trabajando en esto. La primera versión de la AMS estuvo lista para ser instalada en Hessdalen y puesta en funcionamiento en 1998 después de un trabajo logrado por 9 grupos. Más tarde, más grupos han estado trabajando con la expansión de la estación. Un total de 17 grupos de estudiantes noruegos han participado en el desarrollo de la AMS desde 1994

La AMS fue construida en un pequeño trailer. La primera versión consistía de dos computadoras conectadas en una red de área local (LAN). Una computadora analizaba a cada segundo imágenes de una cámara CCD blanco y negro, y si una luz aparecía de repente la imagen era enviada a un Web-Server donde una videograbadora comenzaba a grabar por 12 segundos. El software no analizaba las partes de la imagen donde había rutas o casas. La otra computadora leía el campo magnético de la tierra, y todos los cambios eran registrados y enviados a un Web-Server. (http://www.hessdalen.org). La conexión al servidor se realizó a través de una conexión ISDN (4).
Con el transcurso del tiempo, la AMS fue expandida con más computadoras y sensores. Actualmente, un total de 5 cámaras CCD están conectadas a cuatro computadoras. El software analiza a cada segundo imágenes tomadas desde estas cámaras de manera que cualquier luz desconocida pueda ser captada y grabada. Dos de estas cámaras están ubicadas a 171 m. la una de la otra, con objeto de poder calcular la distancia de la luz desconocida. Otra cámara tiene un zoom, y está montada sobre un soporte inclinado de forma de lograr una imagen más cercana. Las otras cámaras poseen alta sensibilidad, es por eso puede ser capturada la corta duración de los flashes. Dos diferentes clases de magnetómetros de tres ejes son usados para grabar cambios en el campo magnético. Hay también en funcionamiento una estación de medición EM (electromagnética) y otra climatológica. En total, siete computadoras están en funcionamiento, y el software de todas ellas fue desarrollado por los estudiantes. La conexión a Internet es ahora establecida por ADSL.

La AMS incorpora diferentes clases de aspectos que se abordan mediante estudios procedentes de las Ciencias de la Computación, como la Inteligencia Artificial, Análisis de Imágenes, Database, Web Server, Network, técnicas de Comunicación e interface.
Esta estación fue la primera en su clase en el mundo y tuvo mucha publicidad. Hasta el canal de TV Discovery Channel ha hecho programas mostrando algunas de las grabaciones efectuadas por la AMS. Los grupos de estudiantes que han trabajado con esta estación han logrado difusión pública, cosa que ellos disfrutan. Eso los inspira a hacer un buen trabajo.
Los desarrollos de las mediciones EM en la AMS han sido llevados a cabo en cooperación con el Instituto de Radioastronomía (IRA) de Italia (http://www.ira.cnr.it/). Los estudiantes de la Universidad de Bolonia han desarrollado parte de la instrumentación para las mediciones EM, y han viajado a Hessdalen para instalar los equipos en la AMS. Al mismo tiempo, grupos de estudiantes noruegos han estado desarrollando sistemas de mediciones EM en el IRA de Italia. Esta cooperación ha sido muy positiva para los estudiantes quienes, además, disfrutaron de viajar al exterior.
Este modo de usar el misterio en Hessdalen, como un caso de estudio para los estudiantes, ha sido exitoso. Los distintos grupos han estado discutiendo “que” y “cómo” medir para descubrir algún aspecto de este fenómeno desconocido. Ellos han construido la estación automática y diseñado todo el software. Periódicos de divulgación científica se han referido a sus trabajos.
Otro modo de usar el misterio en Hessdalen, para enseñar a los estudiantes ICT, es la realización de Science Camps (Campamentos de Ciencia).

5. SCIENCE CAMPS
(Campamentos de Ciencia)

Science Camp es otra forma de enseñanza para los estudiantes. En vez de usar el aula o el laboratorio, el Campamento de Ciencia lleva a los estudiantes de expedición y les enseña los conocimientos en el propio terreno. La expedición es como una aventura de Indiana Jones en pequeña escala. Los estudiantes, utilizando instrumentos y computadoras, están a la espera de un misterioso fenómeno en la inmensidad del campo abierto; ellos tienen el sentimiento de que están tomando parte de un descubrimiento.
El Campamento de Ciencia ha sido probado con diferentes clases de estudiantes. Estudiantes de 15 años provenientes de tres colegios secundarios distintos, y estudiantes de 20 a 30 años del Østfold College.

Campamentos de Ciencia para jóvenes estudiantes
Para los estudiantes de 15 años la puesta en escena es ésta: en el aula se les habla sobre este fenómeno por primera vez. La presentación se hace enfatizando su condición de misterio, en el sentido de que es algo que aún está sin resolver. Mostramos imágenes del fenómeno y contamos extraños sucesos al respecto. Finalizamos la presentación preguntando “¿Quieren formar parte en un expedición?”. Llegados a este punto, los jóvenes están tan interesados que sin dudarlo responden “SI”. Entonces continuamos diciendo que, para que ellos sean capaces de conseguir algunos resultados, necesitan tomar conocimiento de la instrumentación y de cómo usarla. Pocos días después invitamos a estos jóvenes estudiantes a la facultad para enseñarles los instrumentos, computadoras y algunos datos de física básicos. Los estudiantes están ansiosos por aprender, y efectivamente, ellos aprenden rápido. Incluso manejan algo de la teoría del nivel de los estudiantes de mayor graduación.
Para llevar a cabo el campamento de Ciencias con unos 50 estudiantes en el campo, contamos con la ayuda de un grupo integrado por 6 a 12 estudiantes de la universidad, 4 o 5 de los maestros, 2 a 3 coordinadores del Østfold College y algunos voluntarios.
El compromiso de los estudiantes es mayor cuando llega el momento de la expedición. Esta comienza con un largo viaje (530 Km.) hasta el misterioso valle de Hessdalen.

Las carpas y los instrumentos ya han sido llevados a las dos montañas, una a cada lado del valle. La altitud es entre 800 y 900 m. sobre el nivel del mar. Hay tres estaciones en total. El Campamento Base está ubicado a menor altura, en el valle, en una vieja escuela abandonada. Su altitud es de 600 m. sobre el nivel del mar. Esta estación base se comunica por radio con las otras dos, que están ubicadas en montañas distintas, y registra todos los avistamientos y datos que ofrecen los instrumentos de medición.

Los jóvenes están divididos en tres grupos. Un grupo estará en el Campamento Base y los otros dos en las estaciones de las montañas. Los tres grupos cambian de ubicación todos los días, así los participantes pueden estar en todas las estaciones a lo largo de las tres noches.
Cada estudiante tiene su tarea específica en el grupo. Todos han sido especializados en el manejo de distintos tipos de instrumentos. Uno usa la computadora lap-top para grabar y exhibir todas las señales EM de baja frecuencia. Otro hace funcionar el analizador de espectros, capturando cualquier señal EM de alta frecuencia. Otro informa a cada hora a la Base sobre los datos de la estación del clima. Otro lee la radiación del ambiente e informa a la Base. Algunos han sido entrenados para usar cámaras. A todos se les ha dicho que busquen a la enigmática luz.

En la estación hay personas presentes que tienen conocimiento del instrumental, de manera que los jóvenes pueden disponer de ayuda si la necesitan.
Durante el día se hace la preparación para el trabajo nocturno. Los estudiantes que están entrenados en Química toman muestras de la tierra. A todos los jóvenes se les recuerda sobre lo que harán arriba, en la montaña. Ellos empacan comida, ropas y una bolsa de dormir; puesto que van a permanecer en la montaña hasta el otro día. Buscarán permanecer la noche en alerta para observar las luces, lo que es típico entre la medianoche y las 2:00 de la mañana; luego se van a dormir a una carpa. La temperatura puede bajar hasta helar, pero las carpas tienen la posibilidad de calefaccionarse. Es posible hacer un fogón en un lugar cercano a las carpas, pero entonces alguien necesita quedarse levantado para cuidar del fuego. Normalmente todos se van a dormir.
El tiempo de caminata desde el lugar donde se aparca al llegar hasta la estación sobre el monte Rogne es de 45 minutos, y hasta el monte Finnsa 20 minutos. En el comienzo ascendemos en vehículo hacia las montañas, a las 17:00. Luego habrá tiempo suficiente para subir caminando y hacer los preparativos necesarios antes de oscurecer. La expedición se realiza en Septiembre, época en que oscurece a las 18:50. Todos están listos con anterioridad y la búsqueda de las misteriosas luces se da por comenzada.
Afortunadamente, algunas noches aparecen las luces, y los estudiantes se muestran dedicados en la tarea que les toca realizar. En efecto, obtienen los datos y los informan al Campamento Base. Están en acción hasta que se cansan. Van a dormir a las carpas y se despiertan a las 7:00. Cuando amanece, ellos bajan de la montaña. Alguien los recibe en la Base y los lleva al complejo central, donde pueden desayunar. Luego algunos se recuestan por unas horas más; normalmente no duermen lo suficiente en las montañas.
Tres noches de trabajo son suficientes para la mayoría de los estudiantes. Algunos desean continuar y no quieren volver a la forma habitual de enseñanza. Meses más tarde todos quieren volver a repetir la experiencia.
Los estudiantes usaban el lunes para viajar y llegaban al valle al caer la tarde. El martes por la mañana era usado para los preparativos, la primera noche de vigilia era la del martes para el miércoles, y la última la del jueves al viernes. El viernes era usado para el viaje de regreso a casa.

Campamento de Ciencias para estudiantes universitarios
A causa del éxito de los Campamentos de Ciencia con los jóvenes de escuelas secundarias, queríamos hacer lo mismo en nuestra propia facultad. En este sentido, la iniciativa se llevó a cabo con los estudiantes de primer año del departamento de Tecnología, Innovación y Emprendimiento, y se la consideró parte de su curso de Física.
El Campamento de Ciencia se desarrolló del mismo modo que con los estudiantes más jóvenes. La principal diferencia fue que la enseñanza de la teoría e instrumentación, en vez de unas semanas antes como hicimos con los otros estudiantes, se dio durante el propio Campamento de Ciencia en Hessdalen. La principal razón fue que los estudiantes universitarios comienzan su estudio en el otoño, más tarde que los jóvenes, por lo que había dificultad de encontrar el tiempo necesario para tal enseñanza con anterioridad a la expedición. Según comentaron los estudiantes, la instrucción del uso de los instrumentos y su teoría debería haberse dado antes de la expedición

6. CONCLUSIÓN

El primer Campamento de Ciencia para los estudiantes más jóvenes fue realizado en Septiembre de 2002. Una semana con 41 estudiantes y 5 maestros de una escuela secundaria ubicada en una ciudad. Llamémoslos equipo A. El equipo B era de 34 estudiantes y 4 maestros de una escuela secundaria ubicada en una zona rural. El siguiente Campamento de Ciencia para jóvenes fue realizado durante una semana en el mes de Septiembre del 2004. El equipo C era de 40 estudiantes y 4 maestros de una escuela secundaria de otra ciudad.
El primer Campamento de Ciencia para estudiantes universitarios fue realizado durante una semana de Septiembre del 2003. Llamémoslos el equipo College 1. El siguiente Campamento de Ciencia fue realizado en Septiembre de 2004. Este es el equipo College 2, que tuvo su Campamento de Ciencia tres semanas antes que el equipo C.
En el equipo A la relación entre los estudiantes y sus maestros se dio con mucha libertad. Aunque parecía que los estudiantes no tuvieran demasiado respeto por sus maestros, cuestión que hizo que los coordinadores del equipo nos preocupásemos un poco, no fue necesario hacernos respetar. Este equipo trabajó muy bien, mucho mejor de lo que se esperaba. Los jóvenes estaban muy ansiosos por esta expedición y todas sus acciones se focalizaron en su trabajo. Incluso, aquellos que eran conocidos como los “estudiantes problemáticos” se desempeñaron perfectamente y en diversas clases de tareas, por eso no causaron ningún problema. Todos los estudiantes estaban ansiosos por hacer bien sus trabajos.
En el equipo B un sólo maestro estaba a cargo de todos los estudiantes. Este maestro tenía mucha personalidad, y fue muy respetado por los estudiantes. Si decía algo, todos los estudiantes escuchaban. Nosotros creíamos de antemano que éste sería un grupo sin problemas. Bien, no hubo problemas, pero los estudiantes no tuvieron un gran espíritu de trabajo. Básicamente, hacían lo que su maestro les decía que debían hacer y no sentían la tarea de la misma forma que el equipo A. El equipo B hizo un buen trabajo, pero su espíritu para el caso no generó tanta dedicación como en el equipo A. No obstante, fue lo suficientemente bueno.
El equipo C tuvo una gran voluntad de trabajo, pero no tanta como el equipo A. Una razón de ello podría ser el corto tiempo de preparación con anterioridad al viaje. El comienzo de la preparación se realizó después que los estudiantes comenzaron la escuela en agosto, y probablemente necesitaban algo más de tiempo. Por el contrario, en los equipos A y B las presentaciones preliminares de la expedición fueron hechas en marzo.
Los equipos de estudiantes de la universidad no fueron tan fáciles de comprometer. Ellos eran mayores y tomaron esto como un trabajo. Dijeron que era un buen modo de aprendizaje, que los otros estudiantes tenían que conocer. Algunos comentaron que les causó mucho entusiasmo, pero aún así hubo una mejor predisposición para el trabajo en el terreno entre los estudiantes de las escuelas secundarias.
En general, la propuesta fue un éxito. Aunque la expedición haya sido muy ardua, los estudiantes disfrutan mucho al recordarla.

7. REFERENCIAS

1. Strand, E.P. Project Hessdalen
http://www.hessdalen.org
2. Strand, E.P. «Final Technical Report»
http://www.hessdalen.org/reports/hpreport84.shtml
3. Hauge, B.G. “Science Camp»
http://succeednow.org/icee/Papers/156_Science_Camp_ICEE_2004_paper3_(1).pdf

Traducción de Irene Rocha y revisión de Patricio Parente, hecha con expreso permiso del autor.

La versión en inglés de este trabajo ha sido publicada en: http://www.hessdalen.org/reports/E522BD.pdf