Майкл Бодекер: Виртуальная лаборатория кардинально изменит естественнонаучные учебные классы

Сегодня я покажу вам, как этот планшет и гарнитура виртуальной реальности, которая на мне надета, кардинально и полностью изменят естественнонаучное образование. А еще я покажу вам, как это удвоит эффективность работы учителей естествознания. Но перед тем, как я покажу, как можно всего этого достичь, давайте немного обсудим, почему повышение качества естественнонаучного образования жизненно необходимо.

Если вы задумаетесь об этом, то поймете, что мир развивается невероятно быстро. Но это развитие также увеличивает количество вызовов, встающих перед нами, таких как глобальное потепление, голод и недостаток воды, а также лечение болезней — и это лишь некоторые из проблем. А кто именно поможет нам решить все эти серьезные проблемы? В конечном счете — вот эти молодые студенты. Это следующее поколение молодых блестящих ученых. И во многих смыслах мы полагаемся на их способность додуматься до новых великих решений, которые помогут нам справиться со всеми стоящими перед нами проблемами. Итак, пару лет назад мы с соучредителем обучали студентов университета, таких как эти, только наши студенты выглядели скорее вот так. Да, таково реальное положение дел в очень многих университетах мира: студентам скучно, они не заинтересованы и иногда даже не знают, зачем вообще они изучают этот предмет.

Поэтому мы начали поиск новых, продвинутых методов обучения, но результаты оказались довольно неутешительными. Мы увидели, что вместо бумажных книг предлагают электронные, вместо черных досок — видео с YouTube, а монологи в лекционном зале заменяются на MOДК — массовые открытые дистанционные курсы. Если вы задумаетесь над этим, все, чем мы занимаемся, — это берем то же самое содержание и тот же самый формат и даем их бóльшему числу студентов. Это отлично, не поймите меня неправильно, это прекрасно, но метод обучения остается более-менее таким же, настоящего обновления не происходит.

Мы изменили направление поиска и обнаружили многочисленные доказательства того, что авиасимуляторы гораздо эффективнее, если их использовать при обучении пилотов вместе с настоящими учебными полетами. И мы подумали: почему бы не применить это к естественным наукам? Почему бы не создать симулятор виртуальной лаборатории? И мы это сделали. По существу, мы начали создавать полностью смоделированный, один в один, виртуальный симулятор реальной лаборатории, где студенты могли бы проводить эксперименты с математическими уравнениями, которые моделировали то, что происходило бы в реальной лаборатории. Но не только простое моделирование, мы также создали усложненное моделирование совместно с лучшими университетами, такими как MIT, чтобы показать этим студентам передовые исследования рака. И выяснилось, что университеты могли бы экономить миллионы долларов, давая студентам проводить виртуальные эксперименты перед тем, как они пойдут в реальную лабораторию. И это еще не все; они также могли бы понять — даже на молекулярном уровне внутри прибора, — что происходит в приборе. Кроме того, они могли бы проводить в лаборатории опасные эксперименты. Например, как в случае с изучением бактерии сальмонеллы, что очень важно, но многие учебные заведения не могут этому обучать из соображений безопасности. Мы, конечно же, тестируем студентов, и преподаватели получают графики с полной информацией и знают, на каком этапе находятся студенты. Мы не остановились на достигнутом, так как увидели, насколько важно содержание для вовлеченности студентов на занятиях. Мы привлекли разработчиков игр, чтобы создать забавные и увлекающие истории. Например, в данном случае, где студентам нужно быть криминалистами, распутывающими загадочное убийство с помощью основных научных навыков. И отклик, который мы получили после внедрения всего этого, был невероятно положительным. Здесь 300 студентов, все увлеченно разгадывают дела об убийстве, как криминалисты, одновременно получая базовые научные навыки. И что мне больше всего в этом нравится — это когда после занятия студенты иногда подходят ко мне, удивленные и слегка озадаченные, и говорят: «Я провел 2 часа в этой виртуальной лаборатории и ни разу не проверил Facebook». Вот насколько сильно вовлекаются и погружаются в это студенты.

И чтобы выяснить, действительно ли это работает, психолог, специалист по обучению, провел исследование с участием 160 студентов из Стэнфордского университета и Технического университета Дании. Студентов разделили на две группы. Одна группа должна была использовать только виртуальный симулятор лаборатории, а другая — только традиционные методы обучения, и у них было одинаковое количество времени. Интересно, что студентов протестировали до и после эксперимента, чтобы можно было точно определить прогресс в их обучении. И они обнаружили неожиданное увеличение эффективности обучения на целых 76% при использовании виртуальных лабораторий по сравнению с обычным обучением. Но что еще интереснее, во второй части этого исследования изучалось, каково влияние преподавателя на обучение. И обнаружилось, что при сочетании виртуальных лабораторий с кураторством и наставничеством преподавателя суммарное увеличение эффективности обучения достигает 101%, то есть эффективность преподавателя естественных наук возрастает в 2 раза при тех же временны́х затратах.

Итак, пару месяцев назад мы спросили себя — а у нас теперь отличная команда психологов в области обучения, преподавателей, ученых и разработчиков игр — и мы спросили себя: как мы можем выполнить свое обещание постоянно пересматривать образование? И сегодня я с волнением представляю результат нашей работы — то, над созданием чего мы так усердно работали. Коротко объясню, что это такое. Собственно, я беру свой мобильный телефон — у большинства студентов уже есть вот такие смартфоны — и вставляю его в эту недорогую гарнитуру виртуальной реальности. И теперь я действительно могу это сделать — в буквальном смысле войти в виртуальный мир. Мы дадим некоторым из вас в зале тоже попробовать, потому что это то, что нужно попробовать, чтобы прочувствовать, насколько в него погружаешься. Я буквально ощущаю, будто только что вошел в виртуальную лабораторию. Вы видите меня вверху на экране?

Аудитория: Да.

Майкл Бодекер: Отлично! Здóрово! Итак, я только что превратил свой мобильный телефон в полностью смоделированную лабораторию на миллион долларов, со всем этим впечатляющим оборудованием, на котором можно работать. Например, я могу взять пипетку и провести эксперимент. У меня есть устройства для электрофореза, ПЦР и, посмотрите, прибор для секвенирования следующего поколения, а тут даже электронный микроскоп. Ну, кто еще носит электронный микроскоп в кармане? А здесь мое устройство, я могу проводить на нем эксперименты. А здесь — дверь, я могу перейти к другим экспериментам, которые можно проводить в лабораториях. А вот мой обучающий планшет. Это умный планшет, который дает мне соответствующие теоретические знания. Как видите, я могу с ним взаимодействовать. Я могу смотреть видео и изучать материалы, относящиеся к эксперименту, который я сейчас провожу. А это Мари. Она мой преподаватель, мой ассистент в лаборатории, она сопровождает меня по всей этой лаборатории. И очень скоро преподаватели буквально смогут телепортироваться в этот виртуальный мир, где я сейчас нахожусь, и помогать мне, наставлять в течение всего эксперимента. И перед тем как закончить, я хочу показать вам нечто еще более забавное, как мне кажется, то, что вы не сможете сделать в реальных лабораториях. Это прибор для ПЦР. И вот я начинаю эксперимент. Только что я буквально уменьшил себя в миллион раз, до размера молекулы, и я реально так себя ощущаю — вы должны попробовать. Теперь я чувствую себя так, будто нахожусь внутри прибора и вижу ДНК и другие молекулы. Я вижу полимеразу, ферменты и так далее. И в данном случае я могу видеть, как ДНК реплицируется миллионы раз, именно так, как это происходит сейчас в вашем организме. И я могу по-настоящему почувствовать и понять, как все это работает. Надеюсь, это дало вам некоторое представление о возможностях этих новых методов обучения. Еще я хочу подчеркнуть, что все, что вы сейчас видели, также работает на iPad и ноутбуках без гарнитур. Я говорю об этом по очень важной причине. Для того, чтобы действительно заинтересовать и вдохновить следующее поколение ученых, нужно, чтобы преподаватели продвигали использование новых технологий в учебных классах. И во многих отношениях, я считаю, что следующий большой качественный скачок в естественнонаучном образовании связан уже не с технологией, а скорее с решением преподавателей сделать шаг вперед и начать использовать эти технологии в учебных классах. И мы надеемся, что все больше университетов и школ, а также учителей будут сотрудничать с технологическими компаниями для полноценной реализации этих возможностей.

Итак, в заключение я хочу рассказать вам небольшую историю, которая меня вдохновляет. Это история Джека Андраки. Возможно, кто-то из вас о нем уже знает. Джек изобрел новый, революционный и дешевый тест для рака поджелудочной железы в возрасте 15 лет. И когда Джек рассказывает, как он совершил этот существенный прорыв, он также объясняет, что одна вещь почти помешала ему сделать этот прорыв. И это было отсутствие доступа в настоящие лаборатории, потому что он был слишком неопытен, чтобы его туда допустили. Теперь представьте, если бы мы могли предоставить виртуальные лаборатории на миллионы долларов всем этим студентам, таким как Джек, во всем мире, и дать им новейшие, наилучшие, самые совершенные приборы, которые заставили бы любого сидящего здесь ученого буквально прыгать от восхищения. А теперь представьте, как бы это могло вдохновить новое поколение молодых блестящих ученых, готовых усовершенствовать и менять мир. Большое спасибо!

Перевод: Татьяна Никитина
Редактор: Наталия Ост

Источник