Te recomiendo escuchar el episodio T06E01, «Curiosidades científicas de la vuelta al cole», 12 sep 2023 [14:53 min.], del programa de radio “Ciencia para Todos”, en el que participo junto a Enrique Viguera (Universidad de Málaga), coordinador de Encuentros con la Ciencia. Esta sección semanal del programa “Hoy por Hoy Málaga”, que presenta Esther Luque Doblas (o en alguna ocasión Isabel Ladrón de Guevara), se emite todos los martes en la Cadena SER Málaga (102.4 FM) sobre las 13:45 horas.

La vuelta al cole (en Andalucía fue ayer lunes 11 de septiembre) es una excusa como cualquier otra para hablar de curiosidades sobre el material escolar. En esta ocasión hablamos de lápices, bolígrafos y gomas de borrar. Para más información sobre ChatGPT en el aula recomiendo leer el libro autoeditado de Stanley A. Skrabut, «80 Ways to Use ChatGPT in the Classroom: Using AI to Enhance Teaching and Learning,» Stanley A. Skrabut (2023). Además, recomiendo leer a Daniel Marín, «Cinco mitos de la carrera espacial que no son exactamente tal y como nos los han contado», Naukas, 04 jul 2013 (mito 4: los americanos se gastaron millones en desarrollar un bolígrafo espacial, mientras los soviéticos usaron un lápiz); «Space Pens, Pencils, and How NASA Takes Notes in Space. The real story behind the iconic Space Pen and how NASA testing helped it soar,» NASA, 27 Aug 2021; Miguel Artime, «Cómo pasar del IgNobel al Nobel en 10 años», Naukas, 05 oct 2010; y mis piezas «Fábulas con moraleja: Los rusos utilizaron un lápiz, mientras la NASA gastaba dinero en un bolígrafo espacial», LCMF, 25 ago 2010; «2010 Nobel, Física: Andre Geim y Konstantin Novoselov por el descubrimiento del grafeno», LCMF, 05 oct 2010.

Puedes escuchar el episodio en Play SER, «Curiosidades científicas de la vuelta al cole», 12 sep 2023 [14:53 min.].

Esther: Hoy iniciamos la sexta temporada de Ciencia para Todos con Enrique Viguera y Francis Villatoro en un nuevo horario, los martes cada quince días. [Saludos] La protagonista de esta semana es la vuelta al cole. El alumnado de Educación Infantil, Primaria y Educación Especial retorna a las aulas con ilusión. Por eso hoy vamos a rebajar tensiones con algunas curiosidades o anécdotas relacionadas con el material que se usan en los colegios. Enrique, Francis, ¿cómo veis desde el punto de vista científico la vuelta al cole? Y, en particular, ¿cómo veis el rol de la inteligencia artificial en la enseñanza y los retos que que está planteando en educación?

Enrique: «En primer lugar, me gustaría recordar que muchos padres teníamos ganas de que ya llegara la vuelta al cole. Y también nuestros estudiantes universitarios. Un poco todos necesitamos meternos otra vez en en la rutina. Yo empecé ayer lunes mis clases de Genética Humana y bien, ya estamos en marcha».

«En cuanto a ChatGPT, la inteligencia artificial, es algo temido por algunos profesores. Pero nosotros lo hemos incorporado como una herramienta más en clase, que permite acceder de forma más rápida a las fuentes de información. Yo creo que no hay que tenerle miedo, sino todo lo contrario. Hay que jugar con la herramienta y aprender a utilizarla bien. Eso implica que, por ejemplo, en los trabajos que se le manda al alumnado, hay que tener cuidado de que no se realicen por completo con ChatGPT, aunque sin prohibir un uso adecuado de dicha herramienta. Para el profesor es fácil detectar, si recibe diez trabajos casi idénticos, determinar cuál es la fuente».

Esther: «Ayer venía en El Mundo una entrevista a un profesor de Historia Contemporánea de la Universidad Complutense [de Madrid] que estaba en contra del uso de ChatGPT. Afirmaba que esta tecnología estaba sustituyendo la capacidad crítica del alumnado. Además, decía que la mayoría de los estudiantes se conforma con un cinco. Decía que ChatGPT que le gustaba nada. ¿Vosotros no lo veis así, no?»

Esther se refiere al artículo de Olga R. Sanmartín, «El profesor universitario que ha vuelto al examen tradicional: «Mandar trabajos no sirve porque los alumnos usan ChatGPT». Gutmaro Gómez Bravo, docente de la Universidad Complutense de Madrid, alerta de los retos que la inteligencia artificial plantea a la enseñanza», El Mundo, 11 sep 2023.

Francis: Creo que hay que tener cuidado con las afirmaciones realizadas en esta entrevista. Por ejemplo, este profesor comentaba que había sustituido los exámenes en su asignatura por trabajos de lectura de libros: los estudiantes debían leer libros sobre la historia y realizar resúmenes de esos libros. Claro, para un estudiante, lo más fácil es recurrir a una herramienta software que teóricamente se ha leído el libro y puede hacer un buen resumen.

El problema no es que los estudiantes usen ChatGPT, sino que el profesor tiene que evaluar usando una herramienta adecuada. Uno de los puntos clave de este tipo de herramientas es que el profesor puede diseñar los enunciados y los trabajos que les pide a los estudiantes de forma adecuada. Puede consultar el resultado de la herramienta y modificar el enunciado para que la respuesta de ChatGPT sea una respuesta sin sentido en el contexto de la asignatura.

Una manera sencilla es apoyarse en los enunciados en loa que se ha contado en clase (ya que ChatGPT no sabe qué hemos contado). Siempre contamos ciertas cosas que están fuera de los libros, cosas que es imposible que ChatGPT sepa que las hemos contado. Poosas que echa gte no sabe que hemos contado. El profesor puede diseñar los ejercicios y sus enunciados apoyándose en cosas que ha comentado en clase, que ha enfatizado en clase y que la herramienta desconoce.

El estudiante que quiera ayudarse de ChatGPT para resolver el problema tendrá que conocer lo que se ha impartido en clase, qué cosas han sido enfatizadas, qué cosas son relevantes, qué es lo más relevante de cada tema. ChatGPT solo podrá dar una respuesta adecuada si conoce dichas cosas y la única manera es que el estudiante se las diga. En otro caso será saber que la respuesta no es la de un estudiante que haya asistido a clase.

Recomiendo el libro de Stanley A. Skrabut, «80 Ways to Use ChatGPT in the Classroom: Using AI to Enhance Teaching and Learning,» Stanley A. Skrabut (2023), que explica muy qué tienen que hacer los profesores y qué tienen que hacer los estudiantes para usar de forma adecuada ChatGPT en docencia. El punto clave es una combinación de aprendizaje y espíritu crítico.

Enrique: «Yo veo más peligro en la Enseñanza Media, por el tipo de trabajos que se les manda a los alumnos; como leer un libro y hacer un resumen. Pero en la universidad, hay muchas alternativas para hacer un uso eficaz de ChatGPT. Basta que le damos un poco la vuelta, por ejemplo, en los exámenes».

«Siempre les digo el primer día de clase que nunca os voy a pedir que me repitáis en un examen lo que yo he dicho en clase, o lo que viene un libro. Sino que partiendo de lo que viene en el libro y lo que he dicho en clase, vamos a pensar sobre los problemas. Sus respuestas me permitirán valorar su capacidad de discernir y de resolver un problema. Un problema que a lo mejor tiene dos soluciones posibles, pero una es más válida que la otra. Entonces yo valoraré con más punto las respuesta más válida, porque esa persona me ha demostrado que resuelve de forma más eficiente dicho problema».

Esther: Cambio a un tema menos universitario. Una gran pregunta de muchos estudiantes es ¿qué es mejor el bolígrafo o el lápiz? He escuchado alguna vez que decían que la NASA se gastó millones de dólares en desarrollar un bolígrafo especial para los astronautas en el espacio, mientras aunque los cosmonautas soviéticos usaban lápices sin mayor problema. Francis, ¿qué hay de cierto en esta historia?

Francis: En realidad, Esther, se trata de una leyenda urbana. Tanto los astronautas estadounidenses como los cosmonautas soviéticos usaron lápices de mina intercambiable. Sin embargo, los estadounidenses usaban unos lápices especiales, muy caros, mientras los soviéticos usaban lápices normales. Los estadounidenses no usaban lápices normales por dos razones. Primera, porque tienden a fragmentarse y a dejar residuos, algo no deseable dentro de una pequeña nave espacial. Y segunda, la más importante y peligrosa, porque los lapiceros normales son inflamables. Los lápices espaciales eran mucho más caros, pero minimizaban estos riesgos.

La NASA usaba una atmósfera de oxígeno puro en sus naves espaciales (un diseño que causó la muerte de la tripulación del Apolo 1). Por ello esta agencia espacial no escatimó esfuerzos en reducir el riesgo de incendio. Los soviéticos por su parte usaban en sus vehículos espaciales una atmósfera similar a la que respiramos, una mezcla de nitrógeno y oxígeno, por lo que el riesgo de incendio accidental era mucho menor y podían permitirse usar lápices convencionales.

Esther: Los astronautas usaban lápices especiales, pero hoy en día suelen usar bolígrafos. Se dice que los bolígrafos normales no escriben bien en el espacio, en un ambiente de gravedad cero, porque la tinta chorrea y mancha. Enrique, ¿qué hay de cierto en esta afirmación?

Enrique: Se trata de una leyenda urbana muy repetida. Incluso el astronauta español Pedro Duque confesó en una entrevista que durante mucho tiempo creyó que así era. Por ello, como otros astronautas, siempre usaba bolígrafos especiales para el espacio, mucho más caros, que tienen el cartucho de tinta a presión.

Pero contaba Pedro Duque que una vez vio a su instructor ruso de Soyuz usando un bolígrafo normal; le preguntó y le dijo que los rusos siempre usan bolis normales en el espacio. En su siguiente viaje al espacio, Pedro hizo la prueba. Llevó consigo un boli de propaganda de la Agencia Europea del Espacio, de lo más normal, para comprobar si funcionaba. Y comprobó en primera persona que funcionaba a la perfección sin ningún problema.

Más información en «Cuando Pedro Duque rebatió el bulo del boli de la NASA y el lápiz ruso en el espacio. Hasta 2003, el astronauta también creía que no podía usar en órbita bolígrafos normales», El País, 06 jun 2018.

Esther: Pero como hacía Pedro, los astronautas suelen usar bolígrafos especiales, muy caros, que son capaces de escribir en gravedad cero, hacia arriba y hacia abajo, bajo el agua, en casi cualquier superficie, incluido el cristal, y en un rango de temperatura desde −80 °C hasta 65 °C. Francis, ¿cuál es el origen de estos bolígrafos espaciales?

Francis: El origen es muy curioso, un buen ejemplo de marketing empresarial. En 1965 la NASA encargó 34 lápices especiales para el espacio a la empresa Tycam de Houston para el programa Gemini, pagando unos 129 dólares de la época, ahora sería unos mil euros, por cada lápiz. La noticia se hizo pública y causó una gran indignación entre el electorado estadounidense.

Paul C. Fisher de la empresa Fisher Pen Co. decidió aprovechar el escándalo. Invirtió algo así como un millón de dólares de sus fondos propios para investigar y patentar un bolígrafo espacial antigravedad llamado AG-7, AG por ‘Anti-Gravity’. Este bolígrafo usaba un cartucho de tinta presurizado con nitrógeno, que garantizaba su buen funcionamiento en gravedad cero. Además, la tinta no era líquida, sino que tenía la consistencia de un gel. Fisher le ofreció estos bolígrafos a la NASA, pues quería usar como campaña de publicidad que sus bolígrafos eran los únicos usados por los astronautas en el espacio.

La NASA comenzó a usar los bolígrafos de Fisher en el programa Apolo a partir de 1967. Satisfecha con los resultados, en 1968 la agencia espacial compró 400 bolígrafos AG-7 a un precio de 6 dólares la unidad (unos 40 euros actuales), muchos más baratos que los lápices. La Unión Soviética no podía ser menos y también compró 100 bolígrafos Fisher y 1000 cartuchos de tinta en febrero de 1969 para usarlos en las naves Soyuz.

Enrique: La campaña publicitaria le salió redonda a Fisher pues en 1968, el comandante de la misión Apolo 7, Walter Schirra, en una transmisión de video en directo desde una nave espacial estadounidense, mostró los efectos de la ingravidez en el espacio usando un bolígrafo AG-7, mientras controlaba su movimiento flotando en la cápsula [GIF en NASA]. Estos bolígrafos también aparecieron en los vídeos de las misiones a la Luna. Para la empresa Fisher fue una gran publicidad que sus bolígrafos espaciales fueran usados en el espacio.

En la actualidad tanto rusos como americanos usan bolígrafos en sus misiones espaciales, aunque los rusos prefieren los bolígrafos normales, mientras que los estadounidenses y europeos se decantan por los bolígrafos espaciales. La empresa que los fabrica, Fisher Space Pen Co., venden millones de estos bolígrafos de lujo al año, pues muchas personas quieren pagar por usar un bolígrafo espacial, más como fetiche que por otra cosa.

Esther: «Hemos hablado de los bolígrafos, pero seguro que tras los lápices y la goma también hay ciencia, ¿no es así Enrique?»

Enrique: «Las gomas de borrar siempre me han parecido algo mágico: pasas la goma y desaparece el trazo que hayas dibujado con el lápiz, ¿verdad? Pues en realidad no desaparece sino que ese trazo del lápiz que se ha quedado fijado al papel por una fuerza de adhesión se incorpora a la goma. Normalmente, hecha de derivados del caucho, porque así tiene una fuerza de adhesión todavía mayor. De esta forma el carboncillo de la mina del lápiz desaparece de la hoja y se queda pegado a los trazos de goma. En cambio, si escribimos con bolígrafo, la fuerza de adhesión de la tinta a la hoja es tan grande que ni con la goma conseguimos eliminarlo. Las gomas para bolígrafos lo que hacen es rayar el papel».

«Y me gustaría recordar, cómo no, las gomas de borrar de la casa MILÁN que hemos usado todos. Una empresa de Barcelona con más de cien años que produce unos 20 millones de ejemplares al año que vende en más de 100 países».

«Y en cuanto a los lápices están hechos de una mezcla de polvo de grafito, arcilla y un poco de cera. Dependiendo de la proporción de grafito y arcilla tendremos lápices de distinta dureza. En cambio los lápices de colores tienen una mezcla de cera y distintos colorantes que permite su uso en dibujo».

Esther: El grafeno fue descubierto usando una cinta adhesiva aplicada sobre la mina de un lápiz de grafito. Deshojando el grafito se descubrió este material tan sorprendente. Francis, ¿nos cuentas esta historia?

Francis: André Geim es el único científico que ha ganado un Premio Nobel y un Premio Ig Nobel, este último por hacer levitar un alevín de rana con imán (uno de los más potentes del mundo). En la Universidad de Manchester, Geim tenía la costumbre de retar a los miembros de su equipo a realizar “experimentos de viernes por la noche”, probar ideas que no estaban vinculadas con su trabajo diario. El grafito es un material hecho de capas monoatómicas de carbono, capas de grafeno. Uno de estos viernes del año 2004, a André y Kostya Novoselov se les ocurrió extraer escamas del grafito de un lápiz usando cinta adhesiva y desarrollar un método para determinar el grosor de dichas capas delgadas.

Esperaban que tuvieran muchos átomos de grosor. Pero para su sorpresa el grosor de algunas escamas era de un solo átomo. Gracias a ello, lograron el primer método de síntesis de grafeno monocapa, que publicaron en la revista Science. En 2004, ya se sabía que existía el grafeno, pero nadie había sido capaz de aislarlo y parecía entonces que sintetizarlo químicamente era casi imposible. En 2010 Geim y Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física por su método de síntesis y caracterización del grafeno.

A veces se dice que cuando escribimos con un lápiz en una hoja de papel dejamos multicapas de grafeno. En realidad son escamas de grafito, ya que si fueran monocapas de grafeno serían transparentes y no las veríamos.

Esther: «Increíble lo que da de sí la ciencia de la vuelta al cole, los bolígrafos, los lápices y las gomas. Cuánta ciencia hay detrás de todo esto y nosotros sin saberlo. Gracias, Francis y Enrique, os espero dentro de quince días» [Despedida y cierre].