Wetenschappelijk onderzoek fascineert als er doorbraken worden bereikt met een kleiner of groter maatschappelijk belang. Dat gebeurt continu, vaak nog zonder enige ruchtbaarheid. Acht auteurs van sciencepalooza.nl gaven in de Groene Amsterdammer van 19 Augustus de contouren van de wetenschap in de toekomst aan – de nieuw op te zoeken grenzen. Van een donut bewandelende, lasso leggende mier tot dot de qubitskwantumcomputer. Vandaag deel drie en vanaf volgende week wekelijks op woensdag de bijdrage van één van de auteurs van sciencepalooza.nl aan de Groene Amsterdammer.

Een maakbare wereld

door: Tim van Opijnen

De problemen waarmee we de komende decennia in toenemende mate te maken zullen krijgen (klimaatverandering, bevolkingsgroei, medicijnresistentie) lijken soms schier onoverkomelijk. In de wetenschap is echter een hernieuwd vertrouwen te bespeuren in de maakbaarheid van de wereld. Maar de risico’s zijn groot want de gevolgen van dit ingrijpen zijn moeilijk te overzien.

Een halve eeuw geleden heerste er een onbegrensd optimisme omtrent het uitbannen van allerlei infectieziektes. In al die jaren is dat met welgeteld één infectieziekte gelukt (de pokken) en onder druk van de realiteit (lees: medicijnresistentie) zijn toen de ambities flink teruggeschroefd. Iets van het optimisme is inmiddels terug en nieuwe pogingen worden ondermeer ondernomen tegen één van de meest gevreesde infectieziektes ter wereld; malaria. Per jaar komen zo’n 350 miljoen mensen in aanraking met deze ééncellige parasiet waarvan er zo’n 2 miljoen komen te overlijden. Een goed vaccin is niet voorhanden en tegen artemisine, het belangrijkste antimalaria medicijn, wordt in toenemende mate resistentie gevonden. Na het verbod op DDT in de jaren 70, is recent weer een alternatief op tafel verschenen; het verdelgen van alle muggen (het natuurlijke vehikel van malaria) op aarde.

Maar is uitroeiing eigenlijk wel mogelijk? En zo ja wat zijn daarvan de consequenties? Er bestaan zo’n 3500 verschillende soorten muggen waarvan een paar honderd soorten mensen prikken en ziektes overbrengen. Uitroeiing zou in theorie in een decennium mogelijk moeten zijn door gebruik te maken van een combinatie aan methodes. Naast een nieuwe generatie insecticiden zijn er nieuwe muggen ontworpen die aan het succes moeten bijdragen. Eén zo’n nieuw ontwikkelde muggensoort bestaat uit steriele mannetjes. Wanneer deze in groten getale worden losgelaten en de aanwezige vrouwtjes bevruchten, produceren die vervolgens larven die niet volledig tot ontwikkeling komen waardoor de muggenpopulatie uiteindelijk instort.

Maar muggen zijn niet alleen irritant, ze zijn ook nuttig. Ze vormen een voedselbron voor vogels en reptielen, ze bestuiven verschillende plantensoorten en muggenlarven aan het wateroppervlak houden het water schoon. Zonder muggen komt ook dat in gevaar. Bovendien is er nog veel van de invloed van muggen op hun ecosysteem onbekend. Dat maakt de precieze gevolgen van uitroeiing onduidelijk.

Deze potentieel drastische herstructurering van de natuur is niet op zichzelf staand. Vergelijkbare ontwikkelingen vinden plaats om de voedselproductie gelijke tred te laten houden met de toename in de wereldbevolking (genetische gemodificeerde gewassen). En omdat we maar geen structurele beslissingen kunnen nemen tegen klimaatverandering zijn we straks veroordeeld tot ‘geo-engineering’ om direct in ons klimaat in te grijpen. Fantastische ontwikkelingen, die minder ver in de toekomst liggen dan je zou denken. Ze gaan allen gepaard met een risico dat we maar moeilijk kunnen inschatten. Dat maakt de kans levensgroot dat we, wanneer de nood aan de man is, de gok zullen wagen.

Beter leren? Gebruik een computer

door: Yuri Matteman

Vanuit OCW ziet men het liefst zoveel mogelijk computers in het voortgezet onderwijs. Misschien met het nakende lerarentekort in het achterhoofd, dat is een slecht uitgangspunt, maar slimmere computers gaan een belangrijke rol in het toekomstige onderwijs spelen.

Als je over 10 jaar een klas binnenloopt zit iedere leerling achter zijn eigen laptop. Op die laptop draait software, maar niet zoals we die nu kennen. Nu vindt een leerling op zijn computer ondersteunende programma’s met namen als Blackboard of it’s learning. Die programma’s, elektronische leeromgevingen, bevatten het lesplan, wat lesstof (als platte tekst, niks interactiefs aan) en hier en daar een toets.

Over 10 jaar werkt een leerling ook in een leeromgeving, maar de software denkt actief mee en is adaptief. Wanneer een leerling vastloopt bij het speels ontwerpen van een duurzaam huis, komt de software in actie. Pow! Er verschijnt op het scherm een berichtje met een advies (“isoleer eens een raam”) of de leerling wordt gekoppeld aan een andere leerling met hetzelfde probleem, zodat ze er samen verder over kunnen communiceren. Tijdens het chatten over het vraagstuk, “ziet” de software dat ze het nog steeds niet snappen en stuurt een berichtje naar de docent, zodat die ze verder kan helpen.

Toekomstmuziek? Jazeker, maar daar houden wereldwijd wetenschappers zich mee bezig.  Het vakgebied heet Technology Enhanced Learning (TEL) en wordt bevolkt door informatici en onderwijskundigen. De onderwijskundigen willen weten of technologische ondersteuning leerlingen ook daadwerkelijk beter laat leren en de resultaten zijn positief.

Uit onderzoek blijkt bijvoorbeeld dat leerlingen die aan de slag gingen met een digitale simulatie van chemische reacties, en daarbij online ondersteuning kregen (bij gestructureerd verklaringen opstellen) de stof beter hadden begrepen dan leerlingen die een traditioneel curriculum hadden gevolgd. Andere positieve voorbeelden gaan over het inzetten van computerprogramma’s die samenwerken of zelf onderzoeken stimuleren.

Langzamerhand worden de mogelijkheden steeds meer opgerekt en de programma’s slimmer en adaptiever. Een ambitieus project in het TEL-vakgebied is Science Created by You (SCY). Het doel van dit EU-project geleid door de Universiteit Twente is om nu eens zo’n slimme online leeromgeving, met alles wat op dit moment kan, te bouwen en te onderzoeken of leerlingen op de middelbare school daar echt wat aan hebben. In 2012 staat SCY-lab er. En dat is waarschijnlijk pas het begin.

Slimme leeromgevingen gaan er komen, geen twijfel, softwareontwikkelingen gaan razendsnel. Gaan leerlingen er beter van leren? Ik geloof van wel, de resultaten uit onderzoek wijzen die kant op. Zolang we maar niet uit het oog verliezen dat de docent een centrale rol speelt in het leerproces van leerlingen en die rol kan een slimme leeromgeving nooit overnemen. Ook niet omdat er een lerarentekort nadert. Computers kunnen je handig helpen, leraren kunnen je maken.