"Esto es asombroso, "dijo Brendan Eder '19, momentos después de poner los ojos en una mesa que brillaba intensamente en una habitación oscura en Wegmans Hall.

El estudiante de ingeniería química de Milwaukee, Wisconsin, repitió ese comentario más de una vez durante la siguiente media hora, mientras él y otros dos estudiantes reorganizaban continuamente tazas de café y palitos de helado en la superficie de vidrio de la mesa para simular reacciones en la vida real, planta química en expansión.

El ejercicio fue parte de un innovador experimento de enseñanza de realidad aumentada (AR) en el que:

Las tazas de café se convirtieron en reactores virtuales de 10 metros cúbicos, tanto reactores de flujo pistón (PFR) como reactores de tanque agitado continuo (CSTR); los palitos de helado servían como tuberías virtuales que los conectaban; un nob permite a los estudiantes ajustar la temperatura dentro de cada reactor a medida que se agrega a la configuración; La codificación QR en la parte inferior de los reactores permitió que una cámara dentro de la mesa capturara la ubicación precisa de cada reactor; la información se transmitió a una computadora donde se ejecutaron las simulaciones; y un proyector dentro de la mesa mostraba los resultados sobre la mesa, todo en tiempo real.

"Estamos intentando utilizar la RA como una forma de habilitar nuevos tipos de STEM (ciencia, tecnología, Ingenieria, y matemáticas) laboratorios de pregrado que antes no eran posibles, "explica Andrew White, profesor asistente de ingeniería química.

"Lo que hemos hecho es crear un táctil, laboratorio colaborativo donde los estudiantes pueden explorar cómo armar múltiples reactores a diferentes temperaturas, y vea qué efecto tiene esto en la optimización de una reacción química ".

Más importante, sin embargo, es el efecto que podría tener la tabla en la optimización de la experiencia educativa de los estudiantes.

"Esta es una pieza realmente necesaria en la educación superior, "dice April Luehmann, profesor asociado y director de educación científica secundaria en la Escuela de Educación Warner, quién está colaborando en el proyecto.

"Sabemos mucho sobre lo que es importante en el aprendizaje que nunca se traduce en el aula, ", dice. Oportunidades para entablar un diálogo con otros alumnos; cometer errores; luchar con complejos, problemas de la vida real que no tienen una única respuesta; e interactuar físicamente en un entorno:todo esto debe ser parte del proceso, ella dice.

"Eso no sucede cuando se les pide a los estudiantes que resuelvan los problemas del uno al cuatro en la página 262, entregarlo, y la única interacción que tienen es con un profesor que le dice si el número final al que llegó es correcto o incorrecto ".

"Una mesa como esta puede permitir que suceda mucho más que eso, "Dice Luehmann.

Finalmente, la mesa se conectará a la supercomputadora de la Universidad, permitiendo simulaciones aún más sofisticadas, dice Brendan Mort, director del Centro de Computación Integrada (CIRC), quien también está colaborando en el proyecto.

Blanco, Luehmann, y Mort también propusieron trabajar con el Museo y Centro de Ciencias de Rochester en el desarrollo de una plataforma de RA que simule el aceite y el agua a nivel molecular. para mostrar lo que sucede cuando hay un derrame de petróleo.

Blanco, cuya experiencia está en el uso de experimentos, simulaciones moleculares, y aprendizaje automático para diseñar nuevos materiales, ha explorado otras formas innovadoras de enseñar a sus alumnos.

Por ejemplo, cargó todas sus conferencias y el contenido del curso para una clase sobre métodos numéricos y estadísticas en una aplicación web de código abierto llamada Jupyter Notebook, donde los estudiantes pueden:

crear sus propios cuadernos para hacer la tarea y tomar notas; copie y pegue fácilmente todas las ecuaciones y otros contenidos del curso que necesiten; utilizar las funciones interactivas de la plataforma para resolver las ecuaciones y crear gráficos dinámicos; incorporar videos, texto, y codificar todo en los mismos documentos; y exportar su trabajo como sitios web, PDF, o presentaciones de diapositivas.

Y no tienen que gastar $ 160 o más por el libro de texto que de otra manera se usaría para enseñar la clase.

Para evaluar la efectividad de la tabla AR como herramienta didáctica, miembros del equipo de investigación de Luehmann realizaron un experimento. Grabaron en video a cuatro estudiantes haciendo una tarea en la mesa, mientras que un grupo de control de otros cuatro estudiantes abordó la misma tarea en un aula, usando computadoras, hojas de cálculo, y pizarras blancas.

Aproximadamente 30 minutos después del ejercicio, El equipo de Luehmann notó que cuando los estudiantes de la mesa se inclinaban para reconfigurar los reactores y las tuberías, dirían algo como, "¿Qué tal ..." - y luego mover un reactor sin siquiera terminar la frase.

En otras palabras, ellos "empezaron a razonar con sus cuerpos, "Dice Luehmann." En algún momento, se trascendió la necesidad de diálogo y de palabra. Eso es genial porque la mesa les dio a los estudiantes más recursos para comunicarse, un conjunto más rico de alfabetizaciones ".

"Si vamos a preparar a los estudiantes de ingeniería química para que formen parte de una sociedad del conocimiento, " ella dice, "necesitan poder negociar complejos, Tareas mal estructuradas. Y ese es el tipo de cosas que pasan en esa mesa ".

El equipo de Luehmann todavía está analizando los videos, así como las encuestas y entrevistas previas y posteriores al experimento con los estudiantes involucrados en el ejercicio. Los resultados ayudarán al equipo a refinar sus metodologías para evaluar aún más la efectividad de la tabla cuando se utilice como parte de una clase de ingeniería química a finales de este semestre.

Pero en lo que respecta a Eder, ya se ha emitido el veredicto. "Me encantaría ver que este tipo de herramienta de enseñanza se vuelve más frecuente, "dice sobre la incorporación de la RA en las aulas y laboratorios." Llevar tecnología útil al aprendizaje práctico y experiencial nos brinda un recurso excelente ".

"La ingeniería se trata de aplicaciones del mundo real, "añade Sabrina Westgate '19, un estudiante de ingeniería química de Conway, Massachusetts, que también tuvo la oportunidad de usar la mesa. "Aprendemos mucho en el aula, pero poder ver un desglose visual como este es realmente útil. Creo que esto tiene mucho potencial para ayudar tanto a los estudiantes como a los ingenieros reales en el campo, lo cual es asombroso ".