021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

این آزمایشگاه مجازی کلاس علوم را متحول خواهد کرد

Michael Bodekaer

This virtual lab will revolutionize science class

Virtual reality is no longer part of some distant future, and it's not just for gaming and entertainment anymore. Michael Bodekaer wants to use it to make quality education more accessible. In this refreshing talk, he demos an idea that could revolutionize the way we teach science in schools.


تگ های مرتبط :

Collaboration, Demo, Entrepreneur
امروز من می‌خواهم به شما نشان دهم که چگونه این تبلت و این هدست واقعیت مجازی که پوشیده‌ام تحصیل دانش را کاملا منقلب خواهد کرد. و همین طور به شما نشان خواهم داد که این چطور می‌تواند بازده هر معلم علومی را دوچندان کند. اما قبل از اینکه نشان دهم چطور همه اینها ممکن است، بیایید کمی درباره اهمیت حیاتی بالا بردن کیفیت آموزش علوم صحبت کنیم. اگر به آن فکر کنید، دنیا به سرعت در حال بزرگ شدن است. و این رشد فهرستی بلند بالا از چالش‌ها را به همراه دارد، چالش‌هایی مثل مقابله با گرمایش زمین، حل کردن مشکل گرسنگی و کمبود آب،
و درمان بیماری‌ها، که تنها چند نمونه هستند. و چه کسی دقیقا قرار است به ما در حل این مشکلات بزرگ کمک کند؟ خوب، در آخرین درجه همین دانش آموزان جوان. این‌ها نسل آینده دانشمندان جوان و باهوش هستند. و از جهات بسیاری، ما همه به آنها وابسته هستیم تا با نوآوری‌های بزرگ و تازه‌ شان به حل چالش‌های پیش روی ما کمک کنند. و بنابراین چند سال پیش، من و همکارم در دانشگاه به دانشجویانی مثل این‌ها درس می‌دادیم، اما دانشجویانی که ما به آنها درس می‌دادیم بیشتر شبیه این بودند. (خنده حضار) و بله، این واقعا واقعیت موجود
در بسیاری از دانشگاه‌های سراسر دنیا است: دانشجویانی کسل، گسسته از کلاس و گاهی حتی ناآگاه از اینکه چرا اساسا این موضوع را باید یاد بگیرند. پس ما جستجو را برای یافتن راههای آموزش نو و خلاقانه آغاز کردیم، اما چیزی که پیدا کردیم خیلی ناامید کننده بود. ما دیدیم که کتابهای کاغذی به کتابهای الکترونیکی تبدیل شده‌اند، تخته سیاه‌ها به فیلم‌های یوتیوب تبدیل شده‌اند و کلاس‌های درس استاد محور به MOOC تبدیل شده‌اند -- دوره‌های آموزش آزاد همگانی آنلاین. و اگر درباره آن فکر کنید، ما فقط داریم همان مفهوم را با قالبی مشابه،
به دانشجویان بیشتری ارائه می‌دهیم -- که خیلی خوب است، بد برداشت نکنید، این بسیار عالی است -- اما روش آموزش کم و بیش یکسان است، و در واقع هیچ خلاقیتی در آن نیست. پس ما جستجو را در جایی دیگر آغاز کردیم. متوجه شدیم که شبیه سازهای پرواز بیشتر و بیشتر توسعه یافته‌اند تا هرچه بیشتر در ترکیب با واقعیت هنگام پرواز واقعی در آموزش خلبانان موثر باشند. و خوب ما با خودمان فکر کردیم: چرا این را درباره دانش به کار نگیریم؟ چرا یک شبیه ساز آزمایشگاه مجازی نسازیم؟ پس، این کار را کردیم، ما اساسا شروع به ساخت
یک شبیه ساز آزمایشگاه مجازی کاملا شبیه سازی شده یک به یک کردیم، جایی که دانشجویان بتوانند آزمایش‌ها را با معادلات ریاضی انجام دهند که می‌توانند اتفاقی که در آزمایشگاه واقعی می‌افتد را شبیه سازی کنند. اما نه فقط شبیه سازی ساده -- ما همچنین شبیه سازی پیشرفته ساختیم با همکاری دانشگاههای تراز اول مثل MIT، تا شرایط تحقیقات به روز سرطان را برای این دانشجویان فرآهم کنیم. و ناگهان، دانشگاهها می‌توانستند با ایجاد شرایط آزمایش مجازی پیش از آنکه دانشجویان به آزمایشگاه واقعی بروند، میلیون‌ها دلار صرفه جویی کنند. و نه تنها آن، حالا آنها می‌توانند بدانند --
حتی در سطح مولکولی درون ماشین -- که چه اتفاقی برای دستگاهها می‌افتد. و آنگاه آنها می‌توانند آزمایش‌های خطرناک را هم در آزمایشگاه انجام دهند. به طور مثال، آموزش درباره باکتری سالمونلا، که موضوع مهمی است اما بسیاری از مدارس نمی‌توانند به دلایل امنیتی آن را آموزش دهند. و ما،‌ البته از دانشجویان آزمون می‌گیریم و بعد به استادان یک گزارش کامل می‌دهیم تا بدانند که دانشجویان دقیقا در چه مرحله‌ای قرار دارند. اما ما اینجا متوقف نشدیم، چون دیدیم که چقدر مهم است که دانشجویان در کلاس مشارکت داشته باشند.
پس ما طراحان بازی را داخل کردیم تا داستان‌های جذاب و سرگرم کننده بسازند. برای مثال، این یک مورد است، که دانشجویان باید یک پرونده مرموز قتل را با استفاده از دانش مغزیِ خود حل کنند. و بازخوردی که بعد از راه اندازی همه اینها گرفتیم به شدت مثبت بود. اینجا ما ۳۰۰ دانشجو را داریم، که مشتاقانه در حال حل پرونده‌های قتل با استفاده از دانش درونی خود هستند. و چیزی که من بیشتر از همه در این باره دوست دارم واقعا وقتی است که دانشجویان بعد از کلاس پیش من می‌آیند، کاملا غافلگیر شده و گیج،
و می‌گویند «من دو ساعت در این آزمایشگاه مجازی سپری کردم، و ... و حتی فیس بوک هم چک نکردم.» (خنده حضار) تا این اندازه برای دانشجویان گیرا و درگیرکننده است. و خوب، برای تحقیق اینکه واقعا فایده داشته است یا نه، روانشناسان آموزش تحقیقی بر روی ۱۶۰ دانشجو انجام دادند -- که از دانشگاه استنفورد و دانشگاه فنی دانمارک بودند. و کاری که آنها کردند تقسیم دانشجویان به دو دسته بود. یک گروه تنها از شبیه ساز آزمایشگاه مجازی استفاده می‌کردند، و گروه دیگر تنها از روش آموزش قدیمی استفاده کردند، و هر دو به یک اندازه زمان داشتند. جالب اینجاست که بعد از آن،
آنها از دانشجویان قبل و بعد از آزمایش یک امتحان گرفتند، تا بتوانند مشخصا میزان یادگیری دانشجویان را اندازه گیری کنند. و چیزی که آنها کشف کردند تاثیر مثبت غافلگیر کننده ۷۶ درصدی در بازده آموزش بود زمانی که از آزمایشگاه مجازی به جای روش سنتی استفاده شده بود. اما جالب تر از آن، دومین بخش این آزمایش تحقیق کرد که تاثیر استاد در آموزش چه مقدار است. و چیزی که پیدا کردند این بود که وقتی آزمایشگاه مجازی را با هدایت و مشاوره استاد ترکیب کردند، در این حالت افزایش ۱۰۱ درصدی در بازده آموزش مشاهده شد، که در واقع تاثیر استاد را در مدت زمان یکسان
به دو برابر افزایش داده است. خوب چند ماه پیش ما از خودمان پرسیدیم -- حالا ما تیمی بسیار خوب از روانشناسان آموزش استادان و دانشمندان و طراحان بازی داریم -- و از خودمان سوال کردیم: چگونه می‌توانیم به عهدمان پایبند بمانیم و دائما آموزش را بازنگری کنیم؟ و امروز، من بسیار هیجانزده هستم تا چیزی که ارائه دادیم و سخت برای ساختن آن تلاش کرده‌ایم را معرفی کنم. به طور خلاصه توضیح خواهم داد که این چیست. در واقع، من موبایلم را برمی‌دارم -- حالا دیگر بیشتر دانشجویان گوشی‌های هوشمند دارند --
و آن را به یکی از این هدست‌های ارزان قیمت واقعیت مجازی وصل می‌کنم. و حالا کاری که می‌توانم انجام دهم این است که، می‌توانم در واقع در این دنیای مجازی قدم بزنم. از بعضی از شما خواهیم خواست که این را امتحان کنید، چون واقعا چیزی است که باید امتحان کنید تا کاملا درک کنید که چقدر درگیر کننده است. واقعا شبیه این است که در این آزمایشگاه مجازی قدم گذاشته‌ام. من را این بالا در نمایشگر می‌بینید؟ حضار: بله. مایکل بودکر: عالیه! پس در واقع، من الان گوشی موبایلم را به یک آزمایشگاه چند میلیون دلاری آیوی لیگ شبیه سازی شده تبدیل کرده‌ام
با همه تجهیزات جذابی که می‌توانم با آنها کار کنم. مثلا من می‌توانم این پیپت را بردارم و با آن آزمایش انجام دهم. من E-Ggel و PCR خودم را دارم -- اوه، اینجا را ببینید، ماشین ترتیب دهی نسل بعد هم دارم، و آنجا حتی میکروسکوپ الکترونی خودم را دارم. منظورم این است که، کی یک میکروسکوپ الکترونی توی جیبش دارد؟ و اینجا من دستگاه خودم را دارم، می‌توانم آزمایش‌های گوناگونی بر روی آن انجام دهم. و اینجا در وجود دارد، می‌توانم به آزمایش‌های دیگر بروم، می‌توانم در آزمایشگاهها کار کنم. و اینجا، تبلت آموزشی خودم را دارم. این یک تبلت هوشمند است
که به من اجازه می‌دهد تئوری مرتبط را مطالعه کنم. و می‌توانید ببینید که من با آن کار می‌کنم. می‌توانم فیلم ببیم و مطالب مرتبط با آزمایشی که انجام می‌دهم را مشاهده کنم. سپس در اینجا، ماری را دارم. او استاد من است -- همکار آزمایشگاهی من -- و کاری که او می‌کند هدایت من در همه این آزمایشگاه است. و خیلی زود، استادان خواهند توانست خود را به این فضای مجازی که من در آن هستم وارد کنند و به من کمک کنند، و در طول کل این آزمایش مرا هدایت کنند. و حالا قبل از اینکه از آن خارج شوم، می‌خواهم چیزی حتی جالب‌تر نشانتان دهم --
کاری که حتی به نظرم در آزمایشگاه واقعی هم نمی‌توانید انجام دهید. این یک دستگاه PCR است. حالا می‌خواهم این آزمایش را شروع کنم. و کاری که الان کردم در واقع خودم را یک میلیون بار کوچک کردم به اندازه یک مولکول -- و واقعا همین حس را دارد، باید حتما امتحان کنید. حالا این طور به نظر می‌رسد که من درون ماشین ایستاده‌ام و همه DNA و مولکول‌ها را می‌بینم. من پلیمراز را میبینم و آنزیم‌ها و چیزهای دیگر. و در این مورد می‌توانم ببینم چگونه DNA میلیون‌ها بار تکرار می‌شود، درست مثل آن چیزی که الان در بدن شما در حال اتفاق افتادن است.
و می‌توانم درک کنم و بفهمم که همه اینها چطور کار می‌کنند. حالا، امیدوارم که اون کمی از حس امکانات این روش آموزش جدید را به شما داده باشه. و همین طور می‌خواهم تاکید کنم که هرچیزی که اینجا دیدید روی آی پد و لبتاپ هم کار می‌کند و نیازی به هدست نیست. و من این را به دلیلی مهم گفتم. برای اینکه ما بتوانیم واقعا برای نسل بعدی دانشمدان الهام بخش و نیرو دهنده باشیم، به استادانی نیاز داریم که بتوانند فناوری جدید را در کلاس به کار ببرند. و خوب از طرق مختلف، من باور دارم که جهش کوانتومی بزرگ بعدی در تحصیل علم
دیگر از راه فناوری به دست نمی‌آید، بلکه وابسته به تصمیم استادان است که پیشرفت کنند و از این تکنولوژی در کلاس‌ها استفاده کنند. و ما امیدواریم که دانشگاهها و مدارس و استادان بیشتری با سازمان‌های فناوری همکاری کنند تا حد اکثر پتانسیل این زمینه شناسایی شود. و خب، در نهایت، می‌خواهم شما را با یک داستان کوچک ترک کنم که واقعا الهام بخشم بوده. و این داستان جک آندراکا است. بعضی از شما ممکن است او را بشناسید. جک یک روش پیشگامانه و ارزان قیمت برای تشخیص سرطان پانکراست را
در سن ۱۵ سالگی اختراع کرد. و وقتی که جک قصه چگونگی انجام این کار بزرگ را تعریف می‌کرد، او همین طور از چیزی گفت که تقریبا او را از انجام آن باز داشته بود. و آن عدم دسترسی او به آزمایشگاه‌های واقعی بود، چون او بیش از حد بی تجربه بود که اجازه ورود داشته باشد. حالا تصور کنید ما بتوانیم آیوی لیگ را، آزمایشگاه مجازی میلیون دلاری را در اختیار همه دانش آموزان مثل جک بگذاریم، در سراسر دنیا، و جدیدترین، بهترین و عجیب‌ترین دستگاهی که بتوانید تصورکنید را در اختیارشان قراردهیم که در واقع هر دانشمندی را در اینجا وادار می‌کند
از ذوق بالا و پایین بپرد. و تصور کنید که این چگونه نیرو دهنده و الهام بخش نسل جدیدی از دانشمندان جوان و باهوش خواهد بود، که آماده نوآوری و تغییر دادن جهان هستند. بسیار سپاسگزارم. (تشویق حضار)
Today, I am going to show you how this tablet and this virtual-reality headset that I'm wearing are going to completely revolutionize science education. And I'm also going to show you how it can make any science teacher more than twice as effective. But before I show you how all of this is possible, let's talk briefly about why improving the quality of science education is so vitally important. If you think about it, the world is growing incredibly fast. And with that growth comes a whole list of growing challenges, challenges such as dealing with global warming,
solving starvation and water shortages and curing diseases, to name just a few. And who, exactly, is going to help us solve all of these great challenges? Well, to a very last degree, it is these young students. This is the next generation of young, bright scientists. And in many ways, we all rely on them for coming up with new, great innovations to help us solve all these challenges ahead of us. And so a couple of years back, my cofounder and I were teaching university students just like these, only the students we were teaching looked a little bit more like this here.
(Laughter) And yes, this is really the reality out there in way too many universities around the world: students that are bored, disengaged and sometimes not even sure why they're learning about a topic in the first place. So we started looking around for new, innovative teaching methods, but what we found was quite disappointing. We saw that books were being turned into e-books, blackboards were being turned into YouTube videos and lecture hall monologues were being turned into MOOCs -- massive online open courses. And if you think about it,
all we're really doing here is taking the same content and the same format, and bringing it out to more students -- which is great, don't get me wrong, that is really great -- but the teaching method is still more or less the same, no real innovation there. So we started looking elsewhere. What we found was that flight simulators had been proven over and over again to be far more effective when used in combination with real, in-flight training to train the pilots. And so we thought to ourselves: Why not just apply that to science?
Why not build a virtual laboratory simulator? Well, we did it. We basically set out to create a fully simulated, one-to-one, virtual reality laboratory simulator, where the students could perform experiments with mathematical equations that would simulate what would happen in a real-world lab. But not just simple simulations -- we would also create advanced simulations with top universities like MIT, to bring out cutting-edge cancer research to these students. And suddenly, the universities could save millions of dollars
by letting the students perform virtual experiments before they go into the real laboratory. And not only that; now, they could also understand -- even on a molecular level inside the machine -- what is happening to the machines. And then they could suddenly perform dangerous experiments in the labs as well. For instance also here, learning about salmonella bacteria, which is an important topic that many schools cannot teach for good safety reasons. And we, of course, quiz the students and then give the teachers a full dashboard,
so they fully understand where the students are at. But we didn't stop there, because we had seen just how important meaning is for the students' engagement in the class. So we brought in game designers to create fun and engaging stories. For instance, here in this case, where the students have to solve a mysterious CSI murder case using their core science skills. And the feedback we got when we launched all of this was quite overwhelmingly positive. Here we have 300 students, all passionately solving CSI murder cases
while learning core science skills. And what I love the most about this is really when the students come up to me sometimes afterwards, all surprised and a little confused, and say, "I just spent two hours in this virtual lab, and ... and I didn't check Facebook." (Laughter) That's how engaging and immersive this really is for the students. And so, to investigate whether this really worked, a learning psychologist did a study with 160 students -- that was from Stanford University and Technical University of Denmark. And what they did is split the students into two groups.
One group would only use the virtual laboratory simulations, the other group would only use traditional teaching methods, and they had the same amount of time. Then, interestingly, they gave the students a test before and after the experiment, so they could clearly measure the learning impact of the students. And what they found was a surprisingly high 76 percent increase in the learning effectiveness when using virtual laboratories over traditional teaching methods. But even more interestingly, the second part of this study investigated what the teacher's impact was on the learning.
And what they found was that when you combined the virtual laboratories with teacher-led coaching and mentoring, then we saw a total 101 percent increase in the learning effectiveness, which effectively doubles the science teacher's impact with the same amount of time spent. So a couple of months back, we started asking ourselves -- we have a wonderful team now of learning psychologists and teachers and scientists and game developers -- and we started asking ourselves: How can we keep ourselves to our promise of constantly reimagining education?
And today, I am really excited to be presenting what we came up with and have been working incredibly hard to create. I will explain briefly what this is. Basically, I take my mobile phone -- most students already have these, smartphones -- and I plug it into this virtual-reality headset, a low-cost headset. And now what I can effectively do is, I can literally step into this virtual world. We'll have some of you in the audience also get to try this, because it is really something that you have to try to fully feel how immersive it really is. It literally feels like I just stepped inside this virtual lab.
Do you see me up on the screen? Audience: Yes. Michael Bodekaer: Great! Awesome. So basically, I have just turned my mobile phone into a fully simulated, million-dollar Ivy League laboratory with all this amazing equipment that I can interact with. I can, for instance, pick up the pipette and do experiments with it. I have my E-Ggel, my PCR and -- oh, look there, I have my next-generation sequencing machine, and there I even have my electron microscope. I mean, who's carrying around an electron microscope in their pocket? And here I have my machine,
I can do different experiments on the machine. And over here I have the door, I can go into other experiments, I can perform in the laboratories. And here, I have my learning tablet. This is an intelligent tablet that allows me to read about relevant theory. As you can see, I can interact with it. I can watch videos and see content that is relevant to the experiment that I'm performing right now. Then over here, I have Marie. She is my teacher -- my lab assistant -- and what she does is guides me through this whole laboratory.
And very soon, the teachers will be able to literally teleport themselves into this virtual world that I'm in right now and help me, guide me, through this whole experiment. And now before I finalize this, I want to show you an even cooler thing, I think -- something you cannot even do in real laboratories. This is a PCR machine. I'm now going to start this experiment. And what I just did is literally shrunk myself a million times into the size of a molecule -- and it really feels like it, you have to try this. So now it feels like I'm standing inside the machine
and I'm seeing all the DNA, and I see the molecules. I see the polymerase and the enzymes and so forth. And I can see how in this case, DNA is being replicated millions of times, just like it's happening inside your body right now. And I can really feel and understand how all of this works. Now, I hope that gives you a little bit of a sense of the possibilities in these new teaching methods. And I want to also emphasize that everything you just saw also works on iPads and laptops without the headsets. I say that for a very important reason.
In order for us to really empower and inspire the next generation of scientists, we really need teachers to drive the adoption of new technologies in the classroom. And so in many ways, I believe that the next big, quantum leap in science education lies no longer with the technology, but rather with the teachers' decision to push forward and adopt these technologies inside the classrooms. And so it is our hope that more universities and schools and teachers will collaborate with technology companies to realize this full potential.
And so, lastly, I'd like to leave you with a little story that really inspires me. And that is the story of Jack Andraka. Some of you might already know him. Jack invented a new, groundbreaking low-cost test for pancreatic cancer at the age 15. And when Jack shares his story of how he did this huge breakthrough, he also explains that one thing almost prevented him from making this breakthrough. And that was that he did not have access to real laboratories, because he was too inexperienced to be allowed in.
Now, imagine if we could bring Ivy League, million-dollar virtual laboratories out to all these students just like Jack, all over the world, and give them the latest, greatest, most fancy machines you can imagine that would quite literally make any scientist in here jump up and down out of pure excitement. And then imagine how that would empower and inspire a whole new generation of young and bright scientists, ready to innovate and change the world. Thank you very much. (Applause)