Parfois, les plus petites choses mènent aux plus grandes idées. Exemple :Nano 2020, une initiative dirigée par l'Université de l'Arizona pour développer un programme et une technologie axés sur l'éducation des étudiants dans le domaine en expansion rapide de la nanotechnologie.

Le quinquennal, le projet multi-universitaire a récemment atteint son objectif de créer des programmes et des technologies pédagogiques pertinents et applicables à l'échelle mondiale, inclure une salle de classe de réalité virtuelle, qui améliorent la capacité des éducateurs à enseigner aux étudiants les applications innovantes de la nanotechnologie dans l'agriculture et les sciences de la vie.

Visualiser ce qui est trop petit pour être vu

La nanotechnologie implique des particules et des dispositifs développés et utilisés à l'échelle de 100 nanomètres ou moins - pour mettre cela en perspective, le diamètre moyen d'un cheveu humain est de 80, 000 nanomètres. L'échelle extrêmement petite peut rendre la compréhension difficile lorsqu'il s'agit d'apprendre des choses qui ne peuvent pas être vues à l'œil nu.

C'est là qu'intervient la classe de réalité virtuelle Nano 2020. Dans une salle de classe VR développée sur mesure avec un laboratoire, les objets à l'échelle nanométrique prennent vie pour les étudiants grâce à la puissance de la visualisation des données scientifiques.

Dans l'environnement VR, les élèves peuvent interagir avec des objets de proportions nanométriques :ramassez-les, retournez-les et examinez chaque nuance de choses qui seraient autrement trop petites pour être vues. Les étudiants peuvent également interagir avec leur instructeur ou leurs pairs. La salle de classe Nano 2020 permet une fonctionnalité multi-joueurs, donner aux enseignants et aux étudiants la possibilité de se connecter dans un laboratoire de réalité virtuelle en temps réel, peu importe où ils se trouvent dans le monde.

"La technologie de réalité virtuelle donne vie à ce contenu complexe d'une manière étrangement simple, " a déclaré Matt Mars, professeur agrégé de leadership agricole et d'éducation à l'innovation au Collège des sciences de l'agriculture et de la vie et co-directeur de la subvention Nano 2020. "Imaginez si vous pouvez prendre un étudiant et qu'il voit à un nanomètre de loin, et ensuite ils sont capables de s'en approcher et de voir à quel point il est petit en étant réellement dedans. C'est époustouflant, mais d'une manière que les étudiants seront comme, 'Oh wow, c'est vraiment cool !'"

La technologie a été développée par Tech Core, un groupe d'étudiants programmeurs et développeurs dirigé par le directeur Ash Black du Eller College of Management.

"La chose qui m'a le plus fasciné dès le début était de jouer avec le sens de l'échelle, " dit Noir, technologue de longue date et mentor en résidence au McGuire Centre for Entrepreneurship. "Ce qui m'a vraiment intrigué à propos de la réalité virtuelle, c'est qu'il s'agit d'un outil où l'échelle est élastique - vous pouvez la composer vers le haut et vers le bas. Évidemment, avec la nanotechnologie, vous avez affaire à très, de très petites choses que personne n'a encore vues, cela semblait donc être une utilisation parfaite de la réalité virtuelle."

Les étudiants Black et Tech Core dont Robert Johnson, Hazza Alkaabi, Matthieu Romero, Devon Oberdan, Brandon Erickson et Tim Lukau ont transformé les données scientifiques en un objet, l'objet en image, et l'image dans un rendu 3D qui est fonctionnel dans l'environnement VR qu'ils ont construit.

"Je pense que pouvoir interagir avec des objets de données à l'échelle nanométrique dans cet environnement entraînera l'extinction de beaucoup d'ampoules dans l'esprit des étudiants. Je pense qu'ils comprendront, " Black a dit. " Pour être capable de faire l'expérience de quelque chose d'abstrait, comme, à quoi ressemble un atome de carbone - eh bien, si vous pouvez vraiment le regarder, c'est tout d'un coup tout un contexte."

La salle de classe VR complète le programme Nano 2020, qui élargit à l'échelle mondiale les possibilités d'enseignement en nanotechnologie dans les domaines de l'agriculture et des sciences de la vie.

Enseigner à la main-d'œuvre de demain

« Il y a eu de grands progrès dans l'utilisation de la nanotechnologie dans les sciences de la santé, mais de nombreuses autres opportunités d'innovation dans ce domaine existent encore dans les domaines de l'agriculture. L'idée est de pouvoir faire progresser ces opportunités d'innovation en fournissant des outils pédagogiques, " a déclaré Randy Burd, qui était professeur de sciences nutritionnelles à l'Université de l'Arizona lorsqu'il a lancé le projet Nano 2020 grâce au financement d'une subvention du Défi de l'enseignement supérieur de l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture par l'intermédiaire du ministère de l'Agriculture des États-Unis. "Cela va non seulement donner aux étudiants les bases de la compréhension des applications, mais leur donnera les processus de réflexion innovants pour penser à de nouvelles créations. C'est la vraie clé."

Objet inconnu

L'objectif de l'équipe Nano 2020, qui comprend des professeurs de l'Université de l'Arizona, Université du Nord de l'Arizona et Université Johns Hopkins, était de créer une suite en ligne de cours de premier cycle qui n'était pas spécifique à l'université, mais pourraient être consultés et complétés par les éducateurs pour atteindre les étudiants du monde entier.

À cette fin, l'équipe a construit des cours modulaires dans des sujets de nanotechnologie tels que la glycobiologie, microscopie optique et histologie, techniques de nanomicroscopie, génomique nutritionnelle, applications de la nanotechnologie magnétique, et conception, innovation, et l'entrepreneuriat, pour n'en nommer que quelques-uns. Une bibliothèque en ligne sera créée pour faciliter l'expansion continue des programmes open source, qui sera diffusé grâce à de nouvelles technologies telles que la salle de classe de réalité virtuelle.

"Il n'est pas pratique de penser que d'autres universités et collèges vont simplement pouvoir lancer de nouveaux cours, parce qu'ils ont encore besoin de gens pour enseigner ces cours, " Mars a déclaré. " Nous avons donc créé un ensemble robuste et flexible de modules de cours basés sur des modules qui incluent des exercices, conférences, vidéos, prises de courant, outils. Les instructeurs pourront extraire des composants et les intégrer dans ce qui existe déjà pour continuer à évoluer vers une offre plus complète dans l'enseignement des nanotechnologies. »

D'après Mars, la nature hautement adaptable du programme et la capacité de le dispenser de diverses manières étaient des éléments clés du projet Nano 2020.

"Nous abordons le projet avec un fort esprit d'entreprise et un fort accent sur l'innovation. Nous voulions qu'il soit défini de manière large et flexible dans sa structure, afin que d'autres institutions accèdent et modélisent les programmes, voir sa fondation, et adapter cela à leurs besoins pour commencer à diffuser la notion de nanotechnologie en tant que domaine sous-développé mais vraiment important dans le paysage plus large de l'agriculture et des sciences de la vie, " Mars a déclaré. "Nous voulions également fournir une superposition aux composants scientifiques et technologiques qui seraient sur l'adoption dans l'application humaine, et nous l'avons abordé sous l'angle de l'innovation et du leadership entrepreneurial."

Des parties du programme Nano 2020 sont actuellement proposées en tant que cours au choix dans un programme de certificat par le biais du ministère de l'Éducation agricole, Technologie et innovation à l'Université de l'Arizona. Au fur et à mesure qu'elle se diffuse dans l'ensemble de la communauté de l'enseignement supérieur, les chercheurs s'attendent à ce que le programme et la technologie de la salle de classe VR transcendent les frontières de la discipline, Institution et géographie.

"Une plate-forme ouverte en ligne existera où les gens pourront télécharger des composants et des cours, et tout cela est encadré par la technologie, afin que ces expériences et recherches puissent être partagées sur ce volet de réalité virtuelle, " Burd a déclaré. "C'est technologiquement distinct de ce qui existe maintenant."

"L'idée est qu'il ne s'agit pas seulement de programmes, mais c'est la livraison de ce programme, et la prestation de ce programme de diverses manières, " Mars a déclaré. " Il y a une relatabilité qui vient avec la réalité virtuelle que je trouve vraiment cool. Il permet aux étudiants de se rapporter à quelque chose d'aussi abstrait qu'un nanomètre, et c'est ce qui est vraiment excitant."