PR Data Jam Brings Data Science Methods to K-12 Students -- El PR Data Jam trae métodos de ciencia de datos a estudiantes de K-12

(La versión en español está abajo en la página)

What happens when you turn middle and high school students loose with the open-source data from the NEON program? Real learning and serious research! Six teachers and more than 50 students across Puerto Rico had the opportunity to explore ecological questions using NEON data, funded by the National Science Foundation, as part of the 2021 PR NEON Data Jam.

What is a Data Jam?

A Data Jam is a fun, data-focused workshop where participants have the opportunity to use real-world data to explore scientific questions. The Long-Term Ecological Research (LTER) program has hosted a number of regional Data Jams for K-12 students over the last several years to promote the use of ecological data in the classroom and help students develop valuable STEM (science, technology, engineering and math) skills. The 2021 PR NEON Data Jam, coordinated by Forward Research and sponsored by Battelle, was built on the LTER model using NEON data from the Guánica Dry Forest (GUAN) site in Puerto Rico (D04).

Watch the video to hear from participants, including:

• Mayrelis Naváez, Forward Research Coordinator
• Noelia Báez, PR NEON Data Jam Coordinator
• Ileanis Astacio, student, Escuela Dr. Pedro Albizu Campos, Ponce
• Alanis Bermúdez, student, Escuela Carmen L. Feliciano
• Angelic Bracero, student, Escuela Carmen L. Feliciano
• Javier Deyá, student, Escuela Dr. Pedro Albizu Campos, Ponce
• Carla López Lloreda, Scientific Support and PR NEON Data Jam Coordinator
• Jonathan Plaza, teacher, Escuela Dr. Pedro Albizu Campos, Ponce
• Arlene Gómez, teacher, Escuela Carmen L. Feliciano

Participating teachers and students represented schools across Puerto Rico. Teachers had 15+ hours of professional development led by mentors at Forward Research and the NEON program, who remained accessible to teachers and students throughout the program. Students explored the NEON data, formulated their own ecological research questions, and developed a formal scientific poster presentation using the open-source CODAP data analysis platform. They presented their findings in a virtual symposium May 20, 2021. Along the way, students learned how to access and interpret ecological data, use online tools to analyze and visualize data, and present their research in a formal poster presentation.

We spoke to Noelia Báez, the Coordinator for the PR Data Jam, and María Ortiz, a Data Jam mentor and teacher from Escuela Dra. Maria T. Delgado de Marcano de San Lorenzo.

Note: Comments have been lightly edited for length.

 

What is your role with the Data Jam? How did you first get involved with Data Jam?

Noelia: I got involved in Data Jam about six years ago, as it represented a mechanism to expand our program and reach a greater number of teachers and students, but at the same time, it represented a different and innovative approach to science. So, we joined the efforts of colleagues from the Jornada LTER in New Mexico, Ecosystems of Baltimore (LTER), and the Cary Institute in New York, who had already incorporated it into their educational practices. Through a modeling and adaptation process, we managed to incorporate it. Over time, the need for a strategy like this has been evident in our school community; therefore, we have evolved in it, improving the participant's experience more and more through modifications and improvements. [We have incorporated] greater collaboration between sister programs, the private sector, scientists, and experts.

María: I served as Alexa Cruz Cátala's mentor and participating teacher since I had the opportunity for six of my students to develop a research project. Mrs. Noelia Báez contacted me since she had previously had the opportunity to participate in other activities that she coordinated.

How does the Data Jam work?

Noelia: The Data Jam represents what is known as secondary research, which today is widely accepted in the world of science given the quality of open-source data that exists and the amount of investment that has been made through the National Science Foundation in monitoring ecosystems to capture changes and adaptations that give us direction in the face of the repercussions of climate change. Data Jam allows students to propose ecological research questions using the data provided in different open-source platforms, perform data analysis, construct graphs, develop projects and present their results in a symposium. In the particular case of Puerto Rico, the data come from important ecological zones such as the El Yunque National Forest and the Guánica Dry Forest. The parameters provided offer long-term data and provide insight into some weather phenomena (such as droughts and hurricanes) that reach our island.

How did you get your students to participate in Data Jam?

María: I was motivated by the presentation given to us by the people in charge of the project, and I presented it to my students. They were curious and began to work on the challenges of the CODAP platform. With the experience obtained by the students, they were able to observe the data to carry out their research proposal.

In general, how was the experience in developing the curriculum?

María: The students were very responsible in completing their homework. The experience of developing graphics on the CODAP platform was a success for them. The development of the proposal followed a plan that they developed during the hours in which they met.

Did you have specific learning goals?

María: I wanted my students to:

• Write a research proposal based on given data.
• Establish research questions, hypotheses, analysis, and pertinent conclusions from the data used for their investigations.
• Acquire the experience of presenting their research proposals to other people.
• Use the CODAP Platform to create graphs and analyze results.
• Learn to present the knowledge acquired through art.
• Develop teamwork skills, even if it was virtually.

Did you encounter any obstacles? How did you work through them?

Noelia: I believe that the biggest obstacle was breaking with the mental paradigms. It was already the first time that we had to carry out the activities in a completely virtual way. The great challenge was to turn the face-to-face workshops into virtual workshops in a way that effectively communicated and organized the same elements of the face-to-face experience. Fortunately, we had an experienced team. We achieved a distribution of tasks according to our strengths, and we planned each meeting in a short and precise way, considering the availability of the teachers involved in the process, respecting their time in front of the screen.

María: The process to carry out the investigation did not present difficulties since there were always personnel willing to clarify doubts. The biggest obstacle was getting everyone to connect to hold the virtual meetings, but the students were highly motivated, responsible, and committed.

What do you think are the biggest benefits for both teachers and students participating?

Noelia: The benefits of this process include improving the skills of teachers and students in the areas of STEM, raising their research skills (particularly in the analysis and interpretation of data), [and supporting] a better understanding of how the strategies used in Data Jam promote the development of scientific skills and data analysis as well as the learning of ecological concepts.

María: [My students were able to] improve their investigative skills (improve data analysis, develop appropriate and pertinent questions and hypotheses), create graphs, use the CODAP platform, share with scientists, gain confidence when presenting their work, and work in a team. [They were also] able to share experiences with teachers and students from other schools. [And they learned] various study parameters of the Guánica Dry Forest.

What do you think the benefits are of collaboration between long-term ecological data networks such as we have here between LTER and NEON?

Noelia: Long-term collaboration between programs managing data networks has many benefits in educational terms. Both networks provide robust data that help us better understand what an ecosystem is like and how it reacts and adapts to changes. Both programs have goals in common and, above all, they are committed to informing the communities they impact. So, by joining efforts through teaching strategies such as Data Jam, you can see the direct benefit that these dynamics provide for all the elements involved. Both programs have [accomplished] professionals in the field of forestry sciences worldwide, so the union of both through a program such as the Luquillo LTER Schoolyard allows these agents of change to be made visible.

What NEON staff did you meet and talk with?

María: With the direct staff, through meetings and virtual workshops: Noelia, Mayrelis, Karla, Yamil, and the scientists. I had the opportunity for Karla to meet with my students to clarify some doubts about their research proposals.

What kinds of issues or questions did you consider when using NEON?

María: Location, quantity of data, quality of the data, and possible student engagement.

Did you find anything interesting?

María: The students used all the tools provided by the project, data, NEON webpage, and maps to know the study area from which the data was obtained. In the case of the students, they were interested in the slopes of each plot and its elevation angle to relate them to their research variables. They found those data on the map.

How did the symposium go?

Noelia: The NEON symposium, thanks to Battelle's opportunity, was a very rich experience. Above all, because it gave us the opportunity to expand our efforts and impact a greater number of schools despite the uncertainty experienced as a result of COVID-19. This activity was a celebration; as the last component of the Data Jam process, it offered a space for communication and appreciation of the efforts of the young people, who bravely embarked on this experience. Eight projects were shared, representing participation of 52 students under the direction of six teachers. Through [these projects], the students offered us an analysis of climatological variables, patterns of change and relationships characteristic of the Guánica Dry Forest. The technical overview provided by Forward Research gave them a high degree of professionalism, which added value to the experience. Another important element was being able to count on the participation of NEON scientists; this added an element of importance and relevance to the work carried out by the students as well as for the mentor.

María: I consider the symposium a success since the students of all the participating schools presented their work demonstrating mastery of the investigated topic. They were able to establish questions and hypotheses pertinent to the research topic. They created graphs that clearly and precisely presented the relationships between the variables they decided to investigate. They managed to use the arts to represent the knowledge acquired. Finally, the students were calm and confident when presenting their proposals since they had a work team that was willing to clarify doubts and guide them in the process.

Have you seen if students become proficient in using large data sets? Have they expressed interest in continuing this career?

María: At first, it was difficult for them since many times they are presented with a series of specific data to study certain variables. In this project, they had the opportunity to observe a variety of data and variables and select the one of interest. Many of my students were intrigued to learn how this data was obtained.

What do you consider to be the success of this program? What lessons were learned?

María: I believe that the program was successful because of the commitment and organization that was established from the beginning, [including]:

• Use of mentoring.
• Workshops for mentors and teachers to establish the goals and logistics of the program before intervening with students.
• Practice in managing data from the study area in CODAP.
• The establishment of office hours.
• Help is available to teachers and students when developing the investigation.
• Meeting scientists and their experiences.
• Presentation of investigative works.

I have the satisfaction of having shared learning experiences with teachers and students from my school and other schools. In addition, the program successfully managed to provide our students with the opportunity to learn about other ecosystems, use data about the study area, develop research papers, create posters and present them, despite the limitations that a year of virtual education entails.

What do you think are the next steps for these students?

María: They have acquired the confidence and knowledge that will allow them to work on this project and others that are presented to them.

 

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¿Qué pasa cuando le dejas los datos de código abierto del programa NEON en las manos de estudiantes de escuela intermedia y superior? Aprendizaje verdadero e investigaciones serias. Seis maestros y más de 50 estudiantes alrededor de Puerto Rico tuvieron la oportunidad de explorar preguntas ecológicas usando datos de NEON como parte del 21 PR NEON Data Jam.

¿Qué es el "Data Jam"?

El "Data Jam" es un taller divertido centrado en datos, donde los participantes tienen la oportunidad de usar datos del mundo real para explorar preguntas científicas. El programa Long-Term Ecological Research (LTER) a llevado a cabo varios Data Jams regionales para estudiantes de K-12 durante los últimos años para promover el uso de datos ecológicos en los salones de clase y ayudar a estudiantes a desarrollar destrezas importantes de STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemática). El 2021 PR NEON Data Jam, coordinado por Forward Research y auspiciado por Battelle, fue hecho con el modelo LTER usando datos de NEON obtenidos de la zona del Bosque Seco de Guánica (GUAN) en Puerto Rico (Dominio 4).

Accede al video a continuación para oír de los participantes, incluyendo:

• Mayrelis Naváez, Coordinadora de Forward Research
• Noelia Báez, Coordinadora del PR NEON Data Jam
• Ileanis Astacio, estudiante, Escuela Dr. Pedro Albizu Campos, Ponce
• Alanis Bermúdez, estudiante, Escuela Carmen L. Feliciano
• Angelic Bracero, estudiante, Escuela Carmen L. Feliciano
• Javier Deyá, estudiante, Escuela Dr. Pedro Albizu Campos, Ponce
• Carla López Lloreda, Apoyo Científico y PR NEON Data Jam Coordinadora
• Jonathan Plaza, maestro, Escuela Dr. Pedro Albizu Campos, Ponce
• Arlene Gómez, maestra, Escuela Carmen L. Feliciano

Maestros y estudiantes participantes representaron a escuelas de Puerto Rico. Los maestros tuvieron más de 15 horas de desarrollo profesional dirigido por mentores de Forward Research y el programa NEON, que permanecieron accesibles a los maestros y estudiantes a lo largo del programa. Los estudiantes exploraron los datos de NEON, formularon sus propias preguntas de investigación ecológica, y desarrollaron un póster científico formal usando la plataforma de análisis de data de código abierto CODAP. Los estudiantes presentaron sus hallazgos en un simposio virtual el 20 de mayo de 2021. A lo largo del camino, los estudiantes aprendieron a acceder e interpretar datos ecológicos, usar herramientas en línea para analizar y visualizar los datos, y presentar sus investigaciones en un póster científico formal.

Hablamos con Noelia Báez, la coordinadora del PR Data Jam, y con María Ortiz, una mentora del Data Jam y maestra de la Escuela Dra. María T. Delgado de Marcano de San Lorenzo.

Nota: Los comentarios han sido editados para mantener brevedad.

 

¿Qué rol desempeña en el Data Jam? ¿Cómo te involucraste por primera vez en el Data Jam?

Noelia: Me involucre en el Data Jam hace seis años, ya que representaba un mecanismo para expandir nuestro programa y alcanzar un mayor número de maestros y estudiantes, pero a la misma vez, representaba un acercamiento diferente e innovador a la ciencia. Por eso, unimos los esfuerzos de colegas del Jornada LTER en Nuevo Mexico, Ecosystems of Baltimore (LTER), y el Cary Institute en Nueva York, quienes ya lo habían incorporado a sus prácticas de educación. A través de un proceso de modelaje y adaptación, logramos incorporarlo. Al pasar el tiempo, la necesidad para una estrategia como esta ha sido evidente en nuestra comunidad escolar; por ende, hemos evolucionados en ella, mejorando la experiencia de los participantes cada vez más a través de modificaciones y mejoras. [Hemos incorporado] una mejor colaboración entre programas hermanos, el sector privado, científicos, y expertos.

María: Fui mentora y maestra participante de Alexa Cruz Cátala desde que tuve la oportunidad de que seis de mis estudiantes desarrollaran un proyecto de investigación. Noelia Báez me contactó ya que previamente tuvo la oportunidad de participar en otras propuestas que ella coordinó.

¿Cómo funciona el Data Jam?

Noelia: El Data Jam representa lo que se conoce como investigación secundaria, lo cual en el día de hoy es ampliamente aceptado en el mundo de la ciencia dado la calidad de datos de código abierto que existen y las inversiones hechas mediante el National Science Foundation a la hora de monitorear ecosistemas para encontrar cambios y adaptaciones que nos dan dirección ante las repercusiones del cambio climático. El Data Jam permite que los estudiantes propongan preguntas de investigación ecológica usando los datos que proveen las diferentes plataformas de código abierto, realizar análisis de datos, construir gráficas, desarrollar proyectos y presentar sus resultados en un simposio. En el caso particular de Puerto Rico, los datos provienen de zonas ecológicas importantes como el Bosque Nacional El Yunque y el Bosque Seco de Guánica. Los parámetros provistos ofrecen datos a largo plazo y proveen conocimiento sobre fenómenos meteorológicos (tal como sequías y huracanes) que afectan a nuestra isla.

¿Cómo logró que sus estudiantes participaran en el Data Jam?

María: Me motivó la presentación que nos dieron las personas a cargo de la propuesta, y se las presenté a mis estudiantes. Ellos tuvieron curiosidad y empezaron a trabajar con los retos de la plataforma CODAP. Con la experiencia que obtuvieron los estudiantes, pudieron observar los datos para llevar a cabo la propuesta de investigación.

En general, ¿cómo fue la experiencia en el desarrollo del plan de estudios?

María: Los estudiantes fueron muy responsables a la hora de completar sus asignaciones. La experiencia de desarrollar gráficas en la plataforma CODAP fue un éxito para ellos. El desarrollo de la propuesta siguió un plan que desarrollaron durante las horas que estaban juntos.

¿Tenía objetivos de aprendizaje específicos?

María: Quería que mis estudiantes:

• Escribieran una propuesta de investigación basándose en los datos obtenidos
• Establecieran preguntas de investigación, hipótesis, análisis, y conclusiones pertinentes con los datos usados en la investigación
• Adquirieran la experiencia de presentar sus propuestas de investigación a otras personas.
• Usaran la plataforma CODAP para crear gráficas y analizar resultados
• Aprendieran a presentar su conocimiento adquirido mediante el arte
• Desarrollaran destrezas de trabajo en equipo, aunque lo hicieran virtualmente

¿Se enfrentó a obstáculos? ¿Cómo trabajó para resolverlos?

Noelia: Pienso que el mayor obstáculo fue romper con los paradigmas mentales. Era la primera vez que tuvimos que llevar a cabo actividades de manera virtual. El gran reto fue tomar talleres en persona y convertirlos en talleres virtuales de manera de que se comunicaran y organizaran efectivamente los mismos elementos que la experiencia en persona. Afortunadamente, tuvimos un equipo con experiencia. Logramos distribuir tareas de acuerdo con nuestras fortalezas, y planificamos cada reunión de manera corta y precisa, considerando la disponibilidad de los maestros involucrados en el proceso, respetando su tiempo frente a las pantallas.

María: El proceso para llevar a cabo la investigación no presentó dificultades ya que siempre hubo personal dispuesto a aclarar dudas. El mayor obstáculo fue lograr que se conectaran todos en las reuniones virtuales, pero los estudiantes estuvieron muy motivados y comprometidos, y fueron muy responsables.

¿Cuáles cree que son los mayores beneficios para los maestros y estudiantes que participaron?

Noelia: Los beneficios de este proceso incluyen el mejoramiento de las destrezas de los maestros y estudiantes en las áreas de STEM, el mejoramiento de las destrezas de investigación (particularmente en el análisis y la interpretación de data), [y el apoyar] una mejor comprensión de cómo las estrategias usadas en el Data Jam promueven el desarrollo de destrezas científicas y el análisis de datos, y el aprendizaje de conceptos ecológicos.

María: [Mis estudiantes fueron capaces de] mejorar sus destrezas de investigación (mejorar el análisis de datos, desarrollar preguntas e hipótesis pertinentes y apropiadas), crear gráficas, usar la plataforma CODAP, compartir con científicos, tener confianza al presentar su trabajo, y trabajar en equipo. [Además ellos] lograron compartir experiencias con maestros y estudiantes de otras escuelas. [Y aprendieron] varios parámetros de estudio del Bosque Seco de Guánica.

¿Cuáles cree que son los beneficios de las colaboraciones entre redes de datos ecológicos a largo plazo como las que tenemos aquí entre LTER y NEON?

Noelia: La colaboración a largo plazo entre programas que manejan redes de datos tiene muchos beneficios en términos de la educación. Ambas redes proveen datos robustos que nos ayudan a mejor comprender lo que es un ecosistema y cómo reacciona y se adapta al cambio. Ambos programas tienen metas en común y, sobre todo, se comprometen a informar a las comunidades que impactan. Por ende, al unir esfuerzos a través de estrategias de enseñanza como lo es el Data Jam, se puede ver el beneficio directo que estas dinámicas proveen a todos los involucrados. Ambos programas cuentan con profesionales [dotados] en el campo de las ciencias forestales alrededor del mundo, así que la unión de ambos mediante un programa como el Luquillo LTER Schoolyard permite que estos agentes del cambio sean visibles.

¿Con qué personal de NEON se reunió y habló?

María: Con el personal directivo, a través de reuniones y talleres virtuales: Noelia, Mayrelis, Karla, Yamil, y los científicos. Tuve la oportunidad de que Karla se encontrara con mis estudiantes para aclarar algunas dudas sobre sus propuestas de investigación.

¿Qué tipo de problemas o preguntas consideró al usar NEON?

María: La localidad, la cantidad y calidad de los datos, y la posible participación estudiantil.

¿Hubo algo que encontró interesante?

María: Los estudiantes usaron todas las herramientas que proveyó la propuesta, los datos, la página de NEON, y los mapas para conocer el área de estudio de donde se obtuvieron los datos. En el caso de los estudiantes, estaban interesados en las pendientes y los ángulos de elevación de cada parcela para relacionarlos con sus variables de investigación. Encontraron esa data en el mapa.

¿Ha visto si los estudiantes dominan el uso de grandes conjuntos de datos? ¿Han expresado interés en continuar esta carrera?

María: Al principio, se les hizo difícil ya que muchas veces se les presentaban series de datos específicos para estudiar ciertas variables. En este proyecto, tuvieron la oportunidad de observar una variedad de datos y variables y escoger lo que les interesaba. A muchos de mis estudiantes les interesaba el cómo se obtuvieron los datos.

¿Qué tal estuvo el simposio?

Noelia: El simposio de NEON, gracias a la oportunidad de Battelle, fue una experiencia muy valiosa. Sobre todo, porque nos dio la oportunidad de expandir nuestros esfuerzos e impactar un mayor número de escuelas a pesar de la incertidumbre que trajo el COVID-19. Esta actividad fue una celebración; como el último componente del proceso del Data Jam, ofreció un espacio para la comunicación y apreciación de los esfuerzos de los jóvenes, quienes valientemente se embarcaron en esta experiencia. Ocho proyectos fueron compartidos, representando la participación de 52 estudiantes bajo la dirección de seis maestros. A través de este proyecto, los estudiantes nos ofrecieron un análisis de variables climatológicas, patrones de cambio y relaciones características del Bosque Seco de Guánica. La evaluación técnica que proveyó Forward Research les dio un nivel alto de profesionalismo, añadiéndole valor a la experiencia. Otro elemento importante fue el poder contar con la participación de científicos de NEON; esto le añadió un elemento de importancia y relevancia al trabajo llevado a cabo por los estudiantes y sus mentores.

María: Considero que el simposio fue un éxito ya que los estudiantes de todas las escuelas participantes presentaron su trabajo, demostrando dominio sobre los temas investigados. Lograron establecer preguntas e hipótesis pertinentes al tema de investigación. Crearon graficas que presentaban de manera clara y precisa las relaciones entre las variables que decidieron estudiar. Lograron usar las artes para representar su conocimiento adquirido. Finalmente, los estudiantes mostraron calma y confianza a la hora de presentar sus propuestas ya que tenían un equipo de trabajo dispuesto a aclarar dudas y guiarlos en el proceso.

¿Cuál considera que es el éxito de este programa? ¿Qué lecciones se aprendieron?

María: Creo que el programa fue exitoso gracias al compromiso y la organización establecidos desde el principio, incluyendo:

• Uso de mentoría
• Talleres para mentores y maestros para establecer las metas y la logística del programa antes de intervenir con los estudiantes
• Práctica en el manejo de datos del área de estudio en CODAP
• Establecimiento de horas de oficina
• Disponibilidad de ayuda para maestros y estudiantes durante el desarrollo de las investigaciones
• Conocer a científicos y sus experiencias
• Presentación de trabajos investigativos

Tuve la satisfacción de tener experiencias de aprendizaje compartidas con maestros y estudiantes de mi escuela y de otras escuelas. Además, el programa logro exitosamente proveerle a los estudiantes la oportunidad de aprender sobre otros ecosistemas, usar datos sobre el área de estudio, desarrollar artículos de investigación, y crear posters y presentarlos, a pesar de las limitaciones que conllevan un año de educación virtual.

¿Cuáles cree que son los próximos pasos para estos estudiantes?

María: Han adquirido la confianza y el conocimiento que les permitirá trabajar con esta propuesta y otras que se les presenten.