Το εικονικό εργαστήριο που θα φέρει επανάσταση στη διδασκαλία των φυσικών επιστημών

Η εικονική πραγματικότητα δεν είναι ένα μακρινό μέλλον, δεν είναι μόνο για διασκέδαση και παιχνίδια πλέον. Ο Μάικλ Μπόντκαερ θέλει να την χρησιμοποιήσει για να κάνει διαθέσιμη την εκπαίδευση υψηλής ποιότητας. Σε αυτή την ομιλία, μας δείχνει πώς μια ιδέα μπορεί να φέρει επανάσταση στον τρόπο που διδάσκουμε τις φυσικές επιστήμες σήμερα.

Σήμερα θα σας δείξω

πώς αυτό το τάμπλετ και τα γυαλιά
εικονικής πραγματικότητας που φοράω

θα φέρουν την επανάσταση
στην εκπαίδευση των επιστημών.

Θα σας δείξω επίσης

πώς θα κάνουν τον δάσκαλο φυσικών
επιστημών δύο φορές πιο αποτελεσματικό.

Πριν όμως σας δείξω
πώς γίνονται όλα αυτά,

ας μιλήσουμε για το γιατί η βελτίωση
της ποιότητας της εκπαίδευσης επιστημών

είναι τόσο πολύ σημαντική.

Αν το σκεφτείτε,

ο κόσμος μεγαλώνει πολύ γρήγορα.

Και γι' αυτό έχουμε μια ολόκληρη λίστα
από προκύπτουσες προκλήσεις,

όπως η υπερθέρμανση του πλανήτη,

η πείνα και η έλλειψη νερού

και η θεραπεία ασθενειών,

για να πω μόνο μερικές.

Ποιος ακριβώς θα μας βοηθήσει
να λύσουμε αυτά τα προβλήματα;

Είναι αυτοί οι νεαροί μαθητές.

Είναι η νέα γενιά λαμπρών επιστημόνων.

Με πολλούς τρόπους,
όλοι βασιζόμαστε σε αυτούς

για νέες καινοτομίες

που θα μας βοηθήσουν να αντιμετωπίσουμε
όλες τις προκλήσεις που έχουμε.

Πριν λίγα χρόνια,

ο συνιδρυτής μου και εγώ διδάσκαμε
φοιτητές πανεπιστημίου σαν και αυτούς,

μόνο που οι φοιτητές που εμείς διδάσκαμε
έμοιαζαν περισσότερο με αυτούς.

(Γέλια)

Ναι, αυτή είναι η πραγματικότητα εκεί έξω

σε πάρα πολλά πανεπιστήμια ανά τον κόσμο:

οι φοιτητές βαριούνται, δεν ενδιαφέρονται

και κάποιες φορές δεν ξέρουν γιατί
μαθαίνουν το συγκεκριμένο αντικείμενο

εξαρχής.

Αρχίσαμε λοιπόν να ψάχνουμε για νέες,
καινοτόμες μεθόδους διδασκαλίας,

αλλά αυτές που βρήκαμε
ήταν αρκετά απογοητευτικές.

Είδαμε ότι τα βιβλία γίνονταν
ηλεκτρονικά βιβλία,

οι πίνακες γίνονταν βίντεο στο YouTube

και οι διαλέξεις σε αίθουσες
γίνονταν MOOC -

μαζικά διαδικτυακά ανοικτά μαθήματα.

Αν το σκεφτείτε,

το μόνο που κάνουμε είναι
να παίρνουμε το ίδιο υλικό

την ίδια μορφή,

και να το δίνουμε
σε περισσότερους φοιτητές

-που είναι ωραίο, αλλά μην με παρεξηγήσετε
είναι πολύ ωραίο -

αλλά η μέθοδος διδασκαλίας
είναι λίγο πολύ η ίδια,

χωρίς καμία πραγματική καινοτομία.

Αρχίσαμε να ψάχνουμε αλλού.

Ανακαλύψαμε ότι οι εξομοιωτές πτήσεων

επανειλημμένα αποδείχθηκαν
πολύ πιο αποτελεσματικοί

όταν χρησιμοποιούνταν σε συνδυασμό
με την πραγματική εκπαίδευση των πιλότων.

Σκεφτήκαμε λοιπόν:

Γιατί να μην το εφαρμόσουμε
και στις επιστήμες;

Γιατί να μην φτιάξουμε
έναν εξομοιωτή εργαστηρίων;

Λοιπόν, το κάναμε.

Δημιουργήσαμε βασικά

έναν πλήρη εξομοιωτή εργαστηρίου
εικονικής πραγματικότητας,

όπου οι φοιτητές
μπορούν να κάνουν πειράματα

με μαθηματικές εξισώσεις

που θα εξομοιώνουν τι θα γινόταν
σε ένα πραγματικό εργαστήριο.

Αλλά όχι μόνο απλές εξομοιώσεις -

αλλά θα δημιουργήσουμε επίσης
εξελιγμένες εξομοιώσεις

με κορυφαία πανεπιστήμια όπως το ΜΙΤ,

για να φέρουμε σε αυτούς τους φοιτητές
έρευνες αιχμής για τον καρκίνο.

Ξαφνικά, τα πανεπιστήμια
θα εξοικονομούν εκατομμύρια δολάρια

επιτρέποντας στους φοιτητές
να κάνουν εικονικά πειράματα

πριν μπουν σε πραγματικό εργαστήριο.

Όχι μόνο αυτό, τώρα
μπορούν επίσης να καταλάβουν

-ακόμα και σε μοριακό επίπεδο
στο εσωτερικό της μηχανής -

τι συμβαίνει στις μηχανές.

Και μπορούν ξαφνικά να κάνουν

επικίνδυνα πειράματα στα εργαστήρια.

Για παράδειγμα εδώ,

μαθαίνουμε για το βακτήριο της σαλμονέλας,
που είναι πολύ σημαντικό

και πολλά πανεπιστήμια δεν το διδάσκουν
για ευνόητους λόγους ασφαλείας.

Εμείς βέβαια, ρωτάμε τους φοιτητές

και δίνουμε στους καθηγητές
μια πλήρη κονσόλα ελέγχου,

ώστε να καταλάβουν πλήρως
σε ποιο στάδιο βρίσκονται οι φοιτητές.

Αλλά δεν μείναμε εδώ,

επειδή μόλις είδαμε πόσο
σημαντικό είναι το νόημα

για το ενδιαφέρον των φοιτητών στην τάξη.

Φέραμε λοιπόν σχεδιαστές παιχνιδιών

για να φτιάξουν διασκεδαστικές
και ελκυστικές ιστορίες.

Παράδειγμα, σε αυτή την περίπτωση,

όπου οι φοιτητές πρέπει να λύσουν
μια μυστηριώδη υπόθεση δολοφονίας

χρησιμοποιώντας τις κύριες
επιστημονικές τους ικανότητες.

Η ανατροφοδότηση που πήραμε
όταν ξεκινήσαμε

ήταν υπερβολικά θετική.

Εδώ έχουμε 300 φοιτητές,

όλοι λύνουν με πάθος υποθέσεις δολοφονίας

ενώ μαθαίνουν φυσικές επιστήμες.

Αυτό που μου αρέσει περισσότερο

είναι όταν μερικές φορές οι φοιτητές
έρχονται σε μένα μετά,

έκπληκτοι και μπερδεμένοι,

και λένε: Μόλις πέρασα δύο ώρες
στο εικονικό εργαστήριο,

και... και δεν κοίταξα το Facebook.

(Γέλια)

Τόσο καθηλωτικό και ζωντανό
είναι για τους φοιτητές.

Έτσι, για να δούμε αν στ' αλήθεια δούλευε,

ένας γνωστικός ψυχολόγος
έκανε μια μελέτη με 160 φοιτητές -

από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ
και το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας.

Χώρισαν τους φοιτητές σε δύο ομάδες.

Η μία θα χρησιμοποιούσε μόνο
εξομοιώσεις στο εικονικό εργαστήριο,

και η άλλη μόνο τις παραδοσιακές
μεθόδους εκμάθησης,

στο ίδιο χρονικό διάστημα.

Τότε,

δώσανε στους φοιτητές ένα τεστ
πριν και μετά από το πείραμα,

ώστε να μετρήσουν
το πόσα έμαθαν οι φοιτητές.

Αυτό που βρήκαν

είναι ότι είχαμε μια αύξηση 76%
στην αποτελεσματικότητα εκμάθησης

όταν χρησιμοποιούσαμε το εικονικό
εργαστήριο και όχι το παραδοσιακό.

Ακόμα πιο ενδιαφέρον είναι,

ότι το δεύτερο μέρος της έρευνας
είχε να κάνει

με το αντίκτυπο των καθηγητών
στην διαδικασία εκμάθησης.

Αυτό που βρήκανε

ήταν ότι όταν συνδυάζανε
τα εικονικά εργαστήρια

με την καθοδήγηση του καθηγητή,

είδαμε μια αύξηση 101%
στην αποτελεσματικότητα εκμάθησης,

που ουσιαστικά διπλασιάζει
το αντίκτυπο του καθηγητή φυσικής

στον ίδιο χρόνο.

Πριν μερικούς μήνες λοιπόν,

αναρωτηθήκαμε -

έχουμε μια εκπληκτική ομάδα από ψυχολόγους

καθηγητές, επιστήμονες
και σχεδιαστές παιχνιδιών -

και αρχίσαμε να σκεφτόμαστε:

Πώς μπορούμε να εκπληρώσουμε
την υπόσχεσή μας

να ξανασχεδιάζουμε συνεχώς
την εκπαίδευση;

Σήμερα, με χαρά σας παρουσιάζω
το αποτέλεσμα της δουλειάς μας

που εργαστήκαμε σκληρά
για να το δημιουργήσουμε.

Θα εξηγήσω εν συντομία τι είναι.

Βασικά παίρνω το κινητό μου

-οι περισσότεροι φοιτητές
έχουν ήδη smartphones-

και το συνδέω με τα γυαλιά
εικονικής πραγματικότητας, είναι φτηνά.

Και αυτό που μπορώ να κάνω είναι,

να περπατήσω κυριολεκτικά
μέσα στον εικονικό κόσμο.

Θα βάλουμε κάποιους από το κοινό
να το δοκιμάσετε,

επειδή είναι κάτι που πρέπει να δοκιμάσετε

για να καταλάβετε πόσο καθηλωτικό είναι.

Αισθάνομαι ότι κυριολεκτικά μπήκα
μέσα στο εικονικό εργαστήριο.

Με βλέπετε στην οθόνη;

Κοινό: Ναι.

Μάικλ: Ωραία! Εκπληκτικά.

Βασικά, απλά μετέτρεψα το κινητό μου

σε ένα πλήρως εξομοιωμένο εργαστήριο
εκατομμυρίων δολαρίων

με όλο τον φανταστικό εξοπλισμό
που μπορώ να αλληλεπιδράσω.

Μπορώ, παράδειγμα, να πάρω αυτό
το σταγονόμετρο και να πειραματιστώ.

Έχω το E-Ggel μου, το PCR μου
και - δείτε εδώ,

έχω και εξελιγμένο αναλυτή DNA,

και ακόμη και μικροσκόπιο ηλεκτρονίων.

Εννοώ, ποιος κουβαλάει
μικροσκόπιο ηλεκτρονίων στην τσέπη του;

Έχω εδώ το μηχάνημά μου,

και μπορώ να κάνω διάφορα πειράματα.

Εδώ έχω την πόρτα,

μπορώ να μπω σε άλλα πειράματα,

να δουλέψω σε εργαστήρια.

Εδώ έχω το τάμπλετ μου.

Ένα έξυπνο τάμπλετ

που μου επιτρέπει να διαβάζω
τις σχετικές θεωρίες.

Όπως βλέπετε αλληλεπιδρώ με αυτό.

Βλέπω βίντεο και το σχετικό περιεχόμενο

για το πείραμα που κάνω αυτή τη στιγμή.

Εδώ, έχω την Μαρί.

Είναι η δασκάλα μου
-η βοηθός εργαστηρίου-

και με καθοδηγεί σε όλο το εργαστήριο.

Σύντομα,

οι καθηγητές θα μπορούν να τηλεμεταφερθούν

στον εικονικό κόσμο που βρίσκομαι τώρα

και να με βοηθήσουν, να με καθοδηγήσουν
στη διάρκεια του πειράματος.

Πριν κλείσω,

θέλω να σας δείξω κάτι πιο απίθανο,
πιστεύω -

κάτι που δεν μπορείτε να κάνετε
ούτε στα πραγματικά εργαστήρια.

Αυτό είναι ένα PCR.

Θα ξεκινήσω τώρα αυτό το πείραμα.

Αυτό που έκανα είναι να μικρύνω
τον εαυτό μου εκατομμύρια φορές

στο μέγεθος ενός μορίου -

και έτσι αισθάνομαι,
πρέπει να το δοκιμάσετε.

Αισθάνομαι σα να είμαι μέσα στην μηχανή

να βλέπω όλο το DNA, να βλέπω τα μόρια.

Βλέπω την πολυμέραση
και τα ένζυμα και τα λοιπά.

Βλέπω πώς σε αυτή την περίπτωση,

το DNA αναπαράγεται εκατομμύρια φορές,

όπως συμβαίνει τώρα στο σώμα σας.

Αισθάνομαι και καταλαβαίνω
πώς λειτουργούν όλα.

Τώρα, ελπίζω να σας δίνω μια ιδέα

για τις δυνατότητες
σε αυτές τις νέες μεθόδους διδασκαλίας.

Θέλω επίσης να τονίσω

ότι όλα όσα είδατε
λειτουργούν και σε iPads και λάπτοπ

χωρίς τα γυαλιά.

Το λέω για ένα πολύ σημαντικό λόγο.

Για να εμπνεύσουμε και να ενδυναμώσουμε

την επόμενη γενιά επιστημόνων,

χρειαζόμαστε καθηγητές
που θα ενστερνιστούν την υιοθέτηση

των νέων τεχνολογιών μέσα στην τάξη.

Με πολλούς τρόπους,

πιστεύω ότι το επόμενο μεγάλο,
κβαντικό άλμα στην επιστημονική εκπαίδευση

δεν είναι πλέον στην τεχνολογία,

αλλά στην απόφαση των διδασκόντων

να προχωρήσουν και να ενστερνιστούν
και να φέρουν αυτές τις τεχνολογίες

μέσα στις τάξεις.

Ελπίζουμε λοιπόν ότι περισσότερα
πανεπιστήμια και σχολεία και καθηγητές

θα συνεργαστούν με εταιρείες τεχνολογίας

για να υλοποιήσουν
όλες τις δυνατότητές του.

Έτσι,

τέλος, θέλω να σας αφήσω
με αυτή τη μικρή ιστορία

που πραγματικά με εμπνέει.

Είναι η ιστορία του Τζακ Αντράκα.

Κάποιοι ίσως τον ξέρουν ήδη.

Ο Τζακ εφηύρε ένα νέο, πρωτοποριακό
φτηνό τεστ για τον παγκρεατικό καρκίνο

στην ηλικία των 15.

Όταν ο Τζακ λέει την ιστορία
για το πώς έφτασε σε αυτή την εφεύρεση,

μας λέει επίσης τι σχεδόν τον απέτρεψε

από το να φτάσει εκεί.

Αυτό ήταν ότι δεν είχε πρόσβαση
σε πραγματικά εργαστήρια,

επειδή δεν ήταν αρκετά έμπειρος

για να του επιτρεπεί η πρόσβαση.

Τώρα, σκεφτείτε να φέρνουμε

υπερσύγχρονα εικονικά εργαστήρια
εκατομμυρίων δολαρίων

σε όλους αυτούς τους μαθητές όπως ο Τζακ,

σε όλο τον κόσμο,

και να τους δίνουμε τα καλύτερα
πιο σύγχρονα μηχανήματα που φαντάζεστε

που θα έκαναν στην κυριολεξία
οποιονδήποτε επιστήμονα εδώ

να χοροπηδήσει από τη χαρά του.

Σκεφτείτε πώς αυτό θα ενδυνάμωνε
και θα ενέπνεε

μια ολόκληρη γενιά νέων
και ευφυών επιστημόνων,

που είναι έτοιμοι να καινοτομήσουν
και να αλλάξουν τον κόσμο.

Ευχαριστώ πολύ.

(Χειροκρότημα)