De estudiantes a científicos

W¿Qué significa ser científico? En los términos más básicos, un científico es alguien que realiza investigación científica. Pero, ¿qué cualidades personales se necesitan para hacer investigación científica?

En su libro Cartas a un joven científico, el reconocido biólogo Edward O. Wilson relata su propia historia de la mayoría de edad como científico y destila las cualidades motivadoras de la ciencia hasta la curiosidad y la creatividad. Los individuos se convierten en científicos cuando sienten curiosidad por un fenómeno en el mundo que los rodea y preguntan sobre la naturaleza real de ese fenómeno: ¿cuáles son sus orígenes, sus causas o sus consecuencias? Luego, los científicos emplean algo de creatividad para responder sus preguntas a través de una prueba sistemática de hipótesis (el método científico), y llegar a una conclusión basada en sus hallazgos.

Esta explicación de cómo los científicos abordan la investigación destaca algo muy poderoso: cualquier persona con curiosidad y creatividad, al suscribirse al método científico, puede hacer ciencia y descubrir algo nuevo sobre nuestro mundo natural. Desde una edad temprana, los niños se llenan de preguntas y, a veces, presentan métodos demasiado creativos para probar una hipótesis (por ejemplo, usar una lupa para iniciar un incendio). A los maestros les corresponde, entonces, ayudar continuamente a fomentar la curiosidad y la creatividad de los estudiantes como aspectos críticos de su aprendizaje, particularmente en ciencias.

Wilson describe el amplio campo de la ciencia como una "cultura de iluminaciones dedicada a la forma más efectiva jamás concebida de adquirir conocimiento fáctico". Su descripción señala otro aspecto crítico para convertirse en científico: no solo adquirir algo de conocimiento, sino también aportar ese conocimiento a un cultura y comunidad compartidas. Los científicos interactúan con otros en su campo a través de colaboraciones, presentaciones y publicaciones, fortaleciendo así sus propios hallazgos y evaluando la información dentro de un contexto más amplio de conocimiento. Si bien los estudiantes de las escuelas públicas deberían recibir más recursos y orientación para hacer ciencias en las escuelas, los estudiantes motivados generalmente tienen caminos muy limitados para experimentar ser científicos, es decir, al compartir su investigación con la comunidad científica en general.

La Revista de investigadores emergentes (JEI) se estableció para abordar este desafío. Una publicación científica sin fines de lucro en línea exclusiva para estudiantes de secundaria y preparatoria, JEI brinda a los estudiantes la oportunidad de presentar una investigación original, recibir comentarios sobre su trabajo de científicos expertos y publicar su trabajo. A través de este proceso, los estudiantes aumentan sus conocimientos y habilidades científicas, ayudándoles a convertirse en la próxima generación de científicos.

Uno de esos estudiantes es Suvir Mirchandani. Como estudiante de sexto grado en la Escuela Secundaria Dorseyville en Pittsburgh, Mirchandani tenía curiosidad por saber si podía reducir la cantidad de tinta utilizada para imprimir folletos en su escuela. Para probar su hipótesis de que cambiar la fuente podría disminuir la cantidad de tinta utilizada, tuvo una idea inteligente. Primero calculó las cinco letras más frecuentes utilizadas en los folletos de los maestros, e imprimió copias ampliadas de estas letras en cartulina gruesa en cuatro fuentes diferentes: Century Gothic, Comic Sans MS, Garamond y Times New Roman. Cortó las letras, comparó las masas de cada tipo de letra y descubrió que Garamond era el ganador.

Mirchandani calculó que su escuela podría ahorrar 13 a 24 por ciento en costos de tinta, o casi $ 24,000 para el distrito escolar, al cambiar de Times New Roman a Garamond 12. Después de presentar su proyecto en una feria de ciencias, el maestro de Mirchandani lo alentó a enviar un manuscrito a JEI. Impresionado con sus resultados, JEI aceptó y publicó su manuscrito en 2013.

JEI Los editores sugirieron que Mirchandani aplicara su experimento a una escala de impresión mucho mayor que su escuela: todo el gobierno de los Estados Unidos. Rehaciendo su experimento con una muestra de documentos disponibles públicamente de agencias federales, descubrió que al cambiar a Garamond en documentos federales, el gobierno podía ahorrar, en promedio, la asombrosa cantidad de $ 234 millones en costos de impresión. JEI publicó estos resultados en 2014.

Las publicaciones de Mirchandani atrajeron la atención de los principales medios de comunicación como CNN, dándole una mayor plataforma para compartir sus ideas. Si bien no está claro si el gobierno realmente seguirá el consejo de Mirchandani y la transición a una fuente más eficiente en tinta, lo que es seguro es que incluso los investigadores jóvenes, gracias al apoyo de otros científicos y la oportunidad de publicar, pueden contribuir significativamente a la sociedad.

Más allá de la feria de ciencias

Sarah Fankhauser fundó el Revista de investigadores emergentes en 2011 durante sus primeros años de trabajo doctoral en microbiología en la Facultad de Medicina de Harvard. Al ser voluntaria en ferias de ciencias, programas de ciencias después de la escuela y otros programas de divulgación de K-12, vio que los estudiantes de secundaria y preparatoria eran capaces de realizar investigaciones creativas e independientes.

Si bien los estudiantes a menudo estaban muy orgullosos de sus proyectos y entusiasmados de mostrarlos en las ferias de ciencias, a menudo no había vías para que los estudiantes continuaran discutiendo sus resultados o expandiendo sus proyectos después de las ferias. Además, cualquiera que no asistiera a esa feria de ciencias en particular se perdería la investigación que los estudiantes habían realizado. Entonces Fankhauser consideró cómo los científicos experimentados comparten su trabajo con el público, a través de publicaciones revisadas por pares.

Puede sonar desalentador para los jóvenes estudiantes publicar su trabajo, pero Fankhauser encontró evidencia de que podían hacerlo. Ese año, una clase de estudiantes de tercer grado publicó su investigación original sobre el comportamiento de búsqueda de abejorros en Biology Letters, una revista del grupo editorial Royal Society.* Los experimentos fueron diseñados, realizados y resumidos por niños de 25 8 a 10 en Devon, Inglaterra, bajo la supervisión de un maestro y un científico investigador. Su investigación es convincente porque dio una nueva visión sobre el color y el reconocimiento de patrones de la abeja. Como dicen los autores, "Nadie en la historia (incluidos los adultos) ha hecho este experimento antes". Y demostró que con el apoyo de un maestro, incluso los estudiantes muy jóvenes son capaces de comunicar su investigación como lo hacen los científicos.

Sin embargo, más allá de ese único artículo, Fankhauser no pudo encontrar publicaciones científicas para estudiantes de K – 12 que cumplieran dos criterios que ella consideraba básicos para una publicación revisada por pares para estudiantes de secundaria y preparatoria: tenía que ser gratuito para que los estudiantes presentaran su manuscrito, y tenía que incluir un aspecto educativo a través del curso de publicación. Para los científicos, ese aspecto educativo proviene de la revisión científica, donde los científicos pares leen manuscritos y ofrecen comentarios sobre la calidad científica y la presentación de la investigación. El proceso de revisión científica ayuda a los científicos a comprender las fortalezas y debilidades de sus trabajos y mejorar sus experimentos. La revisión por pares es un aspecto clave de la comunicación en la ciencia que los estudiantes nunca experimentarían antes de comprometerse con una pista de nivel universitario en investigación. 

Entonces Fankhauser, ahora profesora asistente de biología en la Universidad de Emory, se acercó a un puñado de sus compañeros estudiantes de posgrado con la idea de crear una forma gratuita para que los estudiantes de secundaria y preparatoria publiquen investigaciones científicas y experimenten el proceso de revisión por pares. Respondieron con entusiasmo y juntos fundaron JEI.

Las JEI ha recibido más de 300 presentaciones de estudiantes en todo Estados Unidos y presentaciones 14 a nivel internacional. Ha publicado más de 100 artículos sobre investigación original en ciencias físicas y sociales. Mientras que los estudiantes de secundaria escriben la mayoría de los artículos, los estudiantes de secundaria, como Mirchandani, escriben sobre un 10 JEI publicaciones. Además de los proyectos de la feria de ciencias, los estudiantes envían manuscritos sobre investigaciones originales que realizaron durante una pasantía de investigación de verano o en casa bajo la guía de un padre. Como JEI ha crecido, más maestros han alentado a grupos de estudiantes a diseñar y realizar experimentos en un salón de clases y presentar sus investigaciones a JEI.

Los artículos se adhieren al formato habitual de un artículo científico: cada uno comienza con una introducción a la investigación científica y la hipótesis del alumno. Luego, el autor describe el experimento que realizó para probar la hipótesis y explica el método y los resultados. Finalmente, el alumno discute las implicaciones y posibles debilidades de su estudio. Algunos estudiantes pueden estar familiarizados con el diseño de un artículo científico principal, pero para muchos, esta es su primera experiencia en la comunicación de la ciencia como lo haría un científico. Como resultado, el JEI La experiencia ayuda a los estudiantes a pensar críticamente sobre su trabajo y los prepara para leer y escribir artículos científicos de nivel universitario.

Mientras que los trabajos de biología predominan en JEI publicaciones, la gama de temas que los estudiantes cubren en su investigación es asombrosa. En JEIEl primer artículo, publicado en 2012, la estudiante de secundaria Sarah Geil preguntó si el orden en el que naces en una familia afecta tu éxito académico. Un par de hermanas en la escuela secundaria preguntaron qué marca de pañales es realmente la más absorbente: ¿Huggies o Pampers? Los estudiantes han probado la eficacia antimicrobiana de los suplementos naturales como la miel y el jengibre, y si el yogur que contiene cultivos activos afecta el crecimiento de una bacteria que se encuentra en el intestino. Un estudio de sociología realizado por un estudiante de secundaria investigó cómo los adultos mayores participan durante los programas de capacitación tecnológica. Otro estudiante de secundaria, interesado en la biomimética, se preguntó si las palas del helicóptero diseñadas con tubérculos en forma de ballena volarían de manera más eficiente.^†

Cada estudio comienza con un estudiante que siente curiosidad acerca de un fenómeno, encuentra una manera de investigarlo y trabaja con un mentor para guiarlo a lo largo de la investigación y la investigación. JEI proceso de revisión. En general, un maestro, profesor o padre actúa como mentor del estudiante y se convierte en el coautor principal de la publicación final.

El proceso de revisión y publicación por pares

Una vez que los estudiantes y sus mentores envían borradores, el JEI El equipo editorial gestiona sus manuscritos a través del proceso de revisión y publicación por pares. El equipo comenzó con dos editores en jefe, Lincoln Pasquina y Chris Wells, supervisando cuatro editores, incluido Fankhauser. "Tuvimos un tremendo apoyo de la División de Ciencias Médicas [en Harvard]", dice ella, "específicamente David Cardozo", decano asociado para estudios de posgrado y asesor académico en la junta de JEI. "Fue un animador desde el principio". Desde entonces, el equipo editorial de estudiantes de posgrado se ha convertido en casi revisores de 60, una docena de correctores y tres jefes de redacción.

Serví como editor con JEI durante tres años, y ahora soy coeditor en jefe con Jamilla Akhund-Zade y Michael Marquis. Como editores en jefe, somos los primeros en el equipo editorial en leer el manuscrito de un estudiante. Verificamos que tenga la estructura apropiada de un artículo de ciencias, que el estudiante haya explicado claramente su pregunta de investigación y que haya realizado los experimentos para probar la hipótesis. Los editores también leen el manuscrito y deciden si el estudiante ha presentado una investigación original que los revisores científicos puedan entender y comentar. Si el manuscrito cumple con estos criterios, se asigna a un par de revisores. 

Los científicos que sirven como JEI Los revisores son estudiantes graduados, becarios posdoctorales, maestros, profesores y otros investigadores de todo el país. Después de leer un manuscrito, los revisores dan su opinión sobre el contenido científico y el estilo de escritura. Un revisor puede señalar un experimento de control necesario que el estudiante debe hacer para corroborar sus hallazgos, o sugerir un experimento adicional divertido para probar. Como científicos de carrera temprana con experiencia en investigación de posgrado, los revisores tienen años de ideas de investigación y conocimiento de su campo para ofrecer a los científicos más jóvenes.

Los autores autores a menudo expresan cuán agradecidos están por los comentarios. "Aprendí mucho de este proceso sobre ciencia", dice un estudiante, "¡y aprecio la oportunidad de publicar!". El objetivo principal del equipo editorial es aceptar la mayor cantidad posible de manuscritos para su revisión, de modo que los estudiantes reciban educación comentarios de revisores científicos sobre su trabajo, incluso si los estudiantes finalmente deciden no continuar con sus proyectos para su publicación.

Excepto en casos graves como el plagio, aceptamos todas las presentaciones, revisiones científicas o escritas pendientes de los autores. El equipo editorial consolida los comentarios de los revisores en una carta de resumen de una página dirigida a los autores, seguida de varias páginas de comentarios línea por línea de los revisores. Recibir esta crítica de su trabajo puede ser desalentador para los estudiantes, por lo que siempre notamos las fortalezas en el trabajo de los estudiantes y no solo donde necesitan mejorar.^‡

En nuestra revisión científica, tratamos de ayudar a los estudiantes a comunicar claramente una hipótesis comprobable que generan a partir de conocimientos, datos y observaciones previos. Alentamos a los estudiantes a buscar literatura científica sobre su tema de interés para aprender lo que otros científicos han hecho y para comprender cómo otros presentan y discuten su investigación. Si bien su hipótesis no tiene que ser completamente nueva, esperamos que sea nueva para los estudiantes; A través de sus experimentos, los estudiantes deben haber aprendido algo nuevo. También buscamos ofrecer a los estudiantes alguna orientación sobre cómo realizar sus experimentos y cómo analizar sus datos para obtener respuestas significativas a su consulta.

Finalmente, ayudamos a los estudiantes a combinar sus propios datos con sus conocimientos previos para analizar en profundidad los resultados de su experimento. Este aspecto final tiende a ser el más difícil para los estudiantes, debido a la forma en que los estudiantes suelen aprender ciencias. Tanto en la escuela como en la cultura popular, los resultados de los experimentos a menudo se explican como prueba de cierta hipótesis como correcta o incorrecta. Pero este enfoque lleva a los estudiantes a creer que hay una finalidad en la investigación científica, lo cual no es cierto en la realidad. A través del proceso editorial, tratamos de mostrarles a los estudiantes que hacer una investigación no se trata de estar en lo correcto o incorrecto al final. En cambio, los alentamos a ver su investigación como una contribución única a una escala mucho más amplia de investigación científica, con siempre más preguntas por explorar.

Después de recibir su carta del equipo editorial, los estudiantes pueden revisar su manuscrito y realizar cualquier experimento adicional que se haya sugerido. Tratamos de ser realistas acerca de cuánto tiempo y recursos pueden tener los estudiantes para llevar a cabo más experimentos, de modo que no se desanime a continuar trabajando en su proyecto. Luego envían su manuscrito revisado a JEI.

Todos los manuscritos requieren al menos una ronda de revisión y reenvío, una experiencia marcadamente diferente para los estudiantes que presentar su investigación en una feria de ciencias. Una vez que el equipo editorial está satisfecho con las mejoras, el manuscrito aceptado pasa a los redactores, quienes corrigen el manuscrito y ayudan a los autores a mejorar la claridad de su escritura. Finalmente, los editores generan una prueba del artículo, lo revisan por última vez y lo publican en el JEI sitio web. Después de tanto trabajo duro, los autores y el equipo editorial están encantados de ver el producto final.

Working con JEI Es una oportunidad gratificante no solo para los estudiantes autores sino también para los estudiantes graduados que integran el equipo editorial. Nos ha permitido aprender sobre una variedad de temas más allá de nuestros campos específicos, y la oportunidad de editar el trabajo de compañeros más jóvenes nos ha permitido mejorar nuestras propias habilidades de comunicación científica.

Por lo general, los estudiantes de posgrado no tienen la oportunidad de revisar artículos de investigación; solo experimentamos el proceso de revisión y revisión algunas veces al enviar nuestra propia investigación para su publicación. Esto es una pena, ya que la revisión científica es una forma excelente de discutir nuestra investigación con otros fuera de nuestra esfera personal.

En los próximos años, nosotros en JEI Esperamos expandir nuestro alcance a más estudiantes y maestros y hacer crecer nuestro equipo editorial. Esperamos que al enviar manuscritos a JEI, los estudiantes llegan a comprender que vale la pena investigar cualquier pregunta sobre la que un científico tenga una profunda curiosidad, y que nosotros, como colegas científicos, esperamos leer su trabajo y guiarlos.