Más de 70 estudiantes de secundaria y profesores de ciencias se reunieron en la escuela intermedia Young de Arlington este verano para aprender sobre la ciencia de la información cuántica (QIS). El taller y el campamento anual son parte de un programa piloto nacional llamado Quantum for All liderado por Karen Jo Matsler, profesora asistente en la práctica y maestra principal en el programa UTeach de la Universidad de Texas en Arlington.
“Solo la palabra ‘cuántico’ asusta a la gente, razón por la cual muchos maestros y administradores escolares la evitan, pensando que los conceptos son demasiado complicados”, dijo la Dra. Matsler. “Mi objetivo es darles a los maestros la confianza y las herramientas para enseñarla”.
Aunque la QIS se utiliza para todo, desde teléfonos celulares hasta computadoras y máquinas de resonancia magnética, la mayoría de los estudiantes no reciben ninguna educación sobre sus principios hasta muy avanzado su bachillerato. Esta demora hace que muchos se pierdan trabajos bien remunerados en QIS. Según algunas estimaciones, el mercado de la tecnología QIS alcanzará los $44 mil millones para 2028, pero existen importantes lagunas de talento, con la cantidad de puestos vacantes que supera la cantidad de aplicaciones calificadas en aproximadamente 3 a 1.
El programa Quantum for All de Matsler tiene como objetivo llenar esta brecha de aprendizaje al brindar capacitación y herramientas curriculares para maestros de ciencias de secundaria, con la ayuda de una subvención de casi $1 millón de la National Science Foundation.
El taller de verano ofreció una semana de aprendizaje para 35 maestros provenientes de todo el país. Algunos de los asistentes fueron ex alumnos de la UTA, incluidos Lauren Adams (’24 B.A., Biología), Victor Cervantes (’18 B.S., Física) y Jaime Govea (’18 B.S., Física). Durante una semana, aprendieron cómo implementar temas de QIS en sus respectivas aulas.
“Este es mi tercer año asistiendo al programa: comencé como asistente y ahora soy líder”, dijo Cervantes, quien enseña en el distrito escolar independiente de Forney.
Los maestros pusieron inmediatamente esa capacitación en práctica la semana siguiente durante el campamento Quantum for All, donde enseñaron QIS a 41 estudiantes de secundaria del área de Dallas-Fort Worth.
“Este otoño será mi primer año enseñando por mi cuenta, así que realmente me gusta tener la oportunidad de practicar la enseñanza de estos conceptos durante el campamento con un grupo más pequeño de estudiantes y menos presión para pasar a otros temas de física”, dijo Adams, maestra en el distrito escolar independiente de Fort Worth.
“A diferencia de otros institutos de verano, el campamento ‘Quantum for All’ nos permitió aplicar nuestra capacitación a un grupo de estudiantes durante una semana de instrucción estelar”, dijo Govea, maestro en el distrito escolar independiente de Mesquite.
Una de las actividades de laboratorio prácticas del campamento incluyó el uso de solenoides, imanes, la electricidad de aproximadamente tres baterías de 9 voltios y automóviles de juguete para simular cómo el gran colisionador de hadrones, el acelerador de partículas más grande y poderoso del mundo, puede acelerar las partículas de modo que viajen al 99.99% de la velocidad de la luz. Los estudiantes también analizaron seis pruebas de llama de cloruro metálico diferentes para determinar los espectros de emisión únicos. Luego pudieron identificar los diferentes iones metálicos según lo que vieron usando gafas de difracción.
La pasión de Matsler por llevar la física cuántica al aula de secundaria también ha llevado al estado de Texas a comenzar a incluir conceptos cuánticos en las Habilidades de Conocimiento Esencial de Texas (TEKS), los estándares curriculares establecidos por la Agencia de Educación de Texas para las escuelas públicas. También ha ayudado en el desarrollo de un marco nacional de conceptos clave de QIS para los grados K-12, que espera que se integre en los estándares y planes de estudios nacionales de STEM.
“Este otoño será el primer año en que los estudiantes de Texas tendrán conceptos cuánticos específicos incluidos en TEKS”, dijo Matsler. “Hasta ahora, Texas es uno de los pocos estados que tiene principios cuánticos como parte del plan de estudios requerido, pero nuestro objetivo es llevar los conceptos a todas las aulas de ciencias de la escuela secundaria”.
