A volte le cose più piccole portano alle idee più grandi. Caso in questione:Nano 2020, un'iniziativa dell'Università dell'Arizona per sviluppare un curriculum e una tecnologia incentrata sull'educazione degli studenti nel campo in rapida espansione della nanotecnologia.

Il quinquennio, progetto multiuniversitario ha recentemente raggiunto il suo obiettivo di creare curricula e tecnologie didattiche rilevanti e implementabili a livello globale, per includere un'aula di realtà virtuale, che migliorano la capacità degli educatori di insegnare agli studenti le applicazioni innovative delle nanotecnologie in agricoltura e nelle scienze della vita.

Visualizzare ciò che è troppo piccolo per essere visto

La nanotecnologia coinvolge particelle e dispositivi sviluppati e utilizzati su una scala di 100 nanometri o meno, per metterlo in prospettiva, il diametro medio di un capello umano è 80, 000 nanometri. La scala estremamente ridotta può rendere difficile la comprensione quando si tratta di apprendere cose che non possono essere viste ad occhio nudo.

È qui che entra in gioco l'aula di realtà virtuale Nano 2020. In un'aula VR sviluppata su misura completa di un laboratorio, gli oggetti su scala nanometrica prendono vita per gli studenti grazie alla potenza della visualizzazione dei dati scientifici.

All'interno dell'ambiente VR, gli studenti possono interagire con oggetti di proporzioni nanometriche:prenderli, girali ed esamina ogni sfumatura di cose che altrimenti sarebbero troppo piccole per essere viste. Gli studenti possono anche interagire con il loro istruttore oi loro coetanei. L'aula Nano 2020 consente funzionalità multigiocatore, dando a educatori e studenti l'opportunità di connettersi in un laboratorio VR in tempo reale, non importa dove si trovino nel mondo.

"La tecnologia della realtà virtuale dà vita a questo contenuto complesso in un modo stranamente semplice, " ha detto Matt Mars, professore associato di leadership agricola e educazione all'innovazione presso il College of Agriculture and Life Sciences e co-direttore della borsa di studio Nano 2020. "Immagina se puoi prendere uno studente e loro vedono un nanometro da lontano, e poi sono in grado di avvicinarsi e vedere quanto è piccolo standoci dentro. è strabiliante, ma in un modo in cui gli studenti saranno come, 'Oh wow, è davvero fantastico!'"

La tecnologia è stata sviluppata da Tech Core, un gruppo di studenti programmatori e sviluppatori guidati dal regista Ash Black nell'Eller College of Management.

"La cosa che mi ha affascinato di più fin dall'inizio è stato giocare con il senso della scala, " disse Nero, un tecnico permanente e mentore in residenza presso il McGuire Center for Entrepreneurship. "Ciò che mi ha davvero incuriosito della realtà virtuale è che è uno strumento in cui la scala è elastica:puoi aumentarla e abbassarla. Ovviamente, con le nanotecnologie, hai a che fare con molto, cose molto piccole che nessuno ha ancora visto, quindi sembrava un uso perfetto della realtà virtuale."

Studenti Black e Tech Core tra cui Robert Johnson, Hazza Alkaabi, Matteo Romero, Devon Oberdan, Brandon Erickson e Tim Lukau hanno trasformato i dati scientifici in un oggetto, l'oggetto in un'immagine, e l'immagine in un rendering 3D funzionale nell'ambiente VR che hanno costruito.

"Penso che essere in grado di interagire con oggetti di dati su scala nanometrica in questo ambiente provocherà l'accensione di molte lampadine nella mente degli studenti. Penso che lo capiranno, " disse Black. "Essere in grado di sperimentare qualcosa che è astratto, come, che aspetto ha un atomo di carbonio, beh, se puoi davvero guardarlo, questo è improvvisamente un sacco di contesto."

L'aula VR integra il curriculum Nano 2020, che espande globalmente le opportunità per l'educazione alle nanotecnologie nei campi dell'agricoltura e delle scienze della vita.

Insegnare alla forza lavoro del futuro

"Ci sono stati grandi progressi nell'uso delle nanotecnologie nelle scienze della salute, ma esistono ancora molte più opportunità di innovazione in questo settore nei campi dell'agricoltura. L'idea è quella di essere in grado di far avanzare queste opportunità di innovazione fornendo alcuni strumenti educativi, " ha detto Randy Burd, che era un professore di scienze nutrizionali presso l'Università dell'Arizona quando ha avviato il progetto Nano 2020 con il finanziamento di una sovvenzione del National Institute of Food and Agriculture Higher Education Challenge attraverso il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti. "Non solo fornirà agli studenti le basi della comprensione delle applicazioni, ma darà loro i processi di pensiero innovativi per pensare a nuove creazioni. Questa è la vera chiave".

Oggetto sconosciuto

L'obiettivo del team Nano 2020, che comprende docenti dell'Università dell'Arizona, Università dell'Arizona settentrionale e Università Johns Hopkins, era quello di creare una suite online di corsi universitari che non fosse specifica per l'università, ma potrebbe essere accessibile e integrato dagli educatori per raggiungere gli studenti di tutto il mondo.

A quello scopo, il team ha costruito corsi modulari su argomenti di nanotecnologia come la glicobiologia, microscopia ottica e istologia, tecniche di nanomicroscopia, genomica nutrizionale, applicazioni della nanotecnologia magnetica, e disegno, innovazione, e imprenditorialità, per dirne alcuni. Sarà creata una biblioteca online per facilitare la continua espansione dei curricula open-source, che sarà diffuso attraverso nuove tecnologie come l'aula di realtà virtuale.

"Non è pratico pensare che altre università e college saranno solo in grado di lanciare nuovi corsi, perché hanno ancora bisogno di persone che insegnino quei corsi, " Mars ha detto. "Così abbiamo creato un set robusto e flessibile di pacchetti di corsi basati su moduli che includono esercizi, lezioni, video, punti di forza, utensili. Gli istruttori saranno in grado di estrarre i componenti e integrarli in ciò che già esiste per continuare a muoversi verso un'offerta più completa nell'educazione alle nanotecnologie".

Secondo Marte, la natura altamente adattabile del curriculum e la capacità di erogarlo in vari modi erano componenti chiave del progetto Nano 2020.

"Ci avviciniamo al progetto con una forte mentalità imprenditoriale e una forte enfasi sull'innovazione. Volevamo che fosse ampiamente definito e flessibile nella struttura, in modo che altre istituzioni accedano e modellino i curricula, vedere il suo fondamento, e adattarlo a quelle che erano le loro esigenze per iniziare a diffondere la nozione di nanotecnologia come campo sottosviluppato ma davvero importante all'interno del più ampio panorama dell'agricoltura e delle scienze della vita, " Mars ha detto. "Volevamo anche fornire una sovrapposizione alle componenti scientifiche e tecnologiche che avrebbero riguardato l'adozione nell'applicazione umana, e ci siamo avvicinati a questo attraverso una lente di innovazione e leadership imprenditoriale".

Parti del curriculum Nano 2020 sono attualmente offerte come opzionali in un programma di certificazione attraverso il Dipartimento di educazione all'agricoltura, Tecnologia e innovazione presso l'Università dell'Arizona. Man mano che diventa più ampiamente diffuso attraverso la comunità dell'istruzione superiore in generale, i ricercatori si aspettano che il curriculum e la tecnologia della classe VR trascendano i confini della disciplina, istituzione e geografia.

"Esisterà una piattaforma online aperta in cui le persone potranno scaricare componenti e corsi, e tutto è incorniciato dalla tecnologia, in modo che queste esperienze e ricerche possano essere condivise su questa componente di realtà virtuale, " ha detto Burd. "E 'tecnologicamente distinto da ciò che esiste ora."

"L'idea è che non sia solo un curriculum, ma è la consegna di quel curriculum, e la consegna di quel curriculum in vari modi, " Mars ha detto. "C'è una parentela che arriva con la realtà virtuale che penso sia davvero cool. Consente agli studenti di relazionarsi con qualcosa di astratto come un nanometro, e questo è ciò che è veramente eccitante."