Bildung

CI-TEAM

NSF-finanzierte CI-TEAM-Projekte

tony_oliver_haitiKeckCAVES wird durch das NSF-Förderprogramm CI-TEAM unterstützt. In unserer Forschung, Ausbildung und Lehre schaffen wir interdisziplinäre Forschungsumgebungen, um Studierende der Geowissenschaften, Informatik, Naturwissenschaften und Technik, Anthropologie und Physik auf eine erfolgreiche technische Laufbahn vorzubereiten. Wir engagieren Studierende in interdisziplinären Teams, um gemeinsam Werkzeuge und Techniken der Cyber-Infrastruktur (CI) unter Verwendung von virtueller Realität und wissenschaftlicher Visualisierung für Forschung und Lehre zu entwickeln, einzusetzen und zu verbreiten. Bis heute hat die CI-TEAM-Förderung über 20 Doktorarbeiten, 7 Masterarbeiten und 10 Forschungsprojekte von Studenten beeinflusst.

Im Klassenzimmer

Erdbeben-Visualisierungen

Die KeckCAVES-Visualisierungen und -Software können zum besseren Verständnis von Erdbeben und Plattentektonik eingesetzt werden. In einer dreiteiligen Modulserie werden 3D-Visualisierungen globaler Erdbebendaten präsentiert, um Geologiestudenten im Grundstudium die grundlegenden Prozesse und Dynamiken zu vermitteln, die Erdbeben hervorrufen („Globale Erdbeben: Teaching about Earthquakes with Data and 3D Visualizations„). Diese 3D-Visualisierungen ermöglichen es den Schülern, komplexe und sehr anschauliche geologische Konzepte auf einfache Weise zu veranschaulichen und zu erleben, da die Merkmale aus vielen verschiedenen Maßstäben und Perspektiven betrachtet werden können. Die Bildungsmodule können vom Science Education Resource Center heruntergeladen werden. Wenn Sie daran interessiert sind, die 3D-Erdmodell-Visualisierungssoftware und die dazugehörigen Erdbeben- und Vulkandatensätze herunterzuladen, senden Sie uns eine E-Mail an [email protected]

Virtuelles Feld Mapping

Crusta, ein virtueller Globus, der die geologische Fernkartierung ermöglicht, und LiDAR Viewer, der die Visualisierung von LiDAR-Punktwolken und die Extraktion von Orientierungsmessungen unterstützt, werden als Lehrmittel im Geologieunterricht der Oberstufe der UC Davis eingesetzt. Im Anschluss an eine herkömmliche Feldkartierung besuchen die Studenten dasselbe Gebiet erneut virtuell mit ArcGIS, Crusta und LiDAR Viewer. Diese virtuelle Kartierungsübung ermöglichte es den Studenten, die Region um das ursprüngliche Feldgebiet schnell zu erkunden und den regionalen tektonischen Kontext zu interpretieren, indem sie ihre Beobachtungen vor Ort mit denen der virtuellen Analyse zusammenführten. Crusta und LiDAR-Viewer stehen beide zum Download zur Verfügung.

Forschung über das Lernen

Warum sollte man Virtual Reality für den geowissenschaftlichen Unterricht nutzen?

* Visualisierungen, 3-D-Modelle und Virtual-Reality-Umgebungen können das Verständnis der Schüler für komplexe und abstrakte Konzepte und Phänomene verbessern. * Die Geologie ist eine der visuellsten Wissenschaften, daher profitieren Geologiestudenten enorm von der Visualisierung in einer virtuellen 3D-Umgebung. * 3D-Visualisierungen ermöglichen die direkte Wahrnehmung von geologischen Konzepten, die in der realen Welt nicht manipuliert oder erlebt werden können, wie z. B. komplexe 3D-Beziehungen und große räumliche Dimensionen und Zeitskalen. * Virtuelle Umgebungen sind fesselnd und erhöhen nachweislich die Aufmerksamkeit der Schüler, was ihre Lernmotivation steigert.

Räumliches Vorstellungsvermögen und Visualisierungen

Die räumliche Visualisierung ist für das Verständnis vieler geologischer Konzepte erforderlich. Von den Schülern wird erwartet, dass sie in der Lage sind, Objekte zu visualisieren und gedanklich zu drehen, um viele wichtige geologische Konzepte zu verstehen. Forschungen im Bereich der geowissenschaftlichen Bildung und der Kognitionswissenschaft zeigen jedoch, dass nicht alle Schüler die gleichen Fähigkeiten zum räumlichen Denken haben und dass einige Schüler von Natur aus besser in der räumlichen Visualisierung sind als andere. Insbesondere zeigen die Schüler konzeptionelle Schwierigkeiten bei der Interpretation verschiedener 2D-Diagramme, die 3D-Phänomene darstellen. Die Einbeziehung von 3D-Visualisierungen in den Geologieunterricht kann Barrieren im Zusammenhang mit dem räumlichen Denken beseitigen und zur Verbesserung der räumlichen Fähigkeiten beitragen

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See-Visualisierung 3D

Lake Visualization 3D ist ein KeckCAVES, Tahoe Environmental Research CenterDas ECHO Lake Aquarium & Science Center, die Lawrence Hall of Science und das Institute for Learning Innovation arbeiten zusammen, um Museumsausstellungen zu entwickeln, die das Bewusstsein der Öffentlichkeit schärfen und das Verständnis und die Verantwortung für die Ökosysteme und Lebensräume von Süßwasserseen sowie für geowissenschaftliche Prozesse verbessern (Prototyp-Filme über den Tahoe-See und den Champlain-See können hier bzw. hier angesehen werden). Dieses Projekt wird von der NSF finanziert und wurde kürzlich in der Zeitschrift Wired vorgestellt.

Das Otellini-Visualisierungslabor

Das Otellini-Visualisierungslabor, das sich im renommierten Tahoe Environmental Research Center (TERC) befindet, ist eine hochmoderne Einrichtung und das Herzstück der Bemühungen des TERC, die Komplexität des Tahoe-Sees zu verstehen und die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren auszubilden und zu inspirieren. Dieses öffentliche Labor für die wissenschaftliche Ausbildung ist ein Computersimulations- und Visualisierungslabor, das modernste numerische Simulations- und Visualisierungsressourcen nutzt, die an der UC Davis und in Zusammenarbeit mit anderen Institutionen, darunter KeckCAVES, entwickelt wurden. KeckCAVES bietet Visualisierungen wissenschaftlicher Daten, um Studenten und der Öffentlichkeit ein besseres Verständnis komplexer Sachverhalte zu vermitteln. Das Labor ist von der großen Halle des Bildungszentrums aus direkt sichtbar und arbeitet mit den anderen didaktischen Ausstellungen im Bildungszentrum zusammen.

Das Makroskop auf der Maker Faire 2012 und 2013

Durchfluss

Wir haben ein 3D TV – Razer Hydra Visualisierungssystem, genannt The Macroscope, zur Maker Faire gebracht. Wir zeigten Mycelia, Flow, LidarViewer, pyVrui/VRoom und EarthquakeViewer. Mehr als 500 Teilnehmer im Alter von 2 Jahren bis „zu alt, um etwas zu sagen“ haben sich jedes Jahr unsere Software und unsere Mitarbeiter angesehen und mit ihnen interagiert. Dieses Projekt wurde durch das UCD Complexity Sciences Center koordiniert.

KeckCAVES-Präsentationen für die Öffentlichkeit

Im Jahr 2008 zeigte das KeckCAVES-Team unsere Forschung auf einem großen 3D-Bildschirm im Pavillon der UC Davis auf der California State Fair anlässlich des hundertjährigen Bestehens der Universität. Die Ausstellung wurde innerhalb von 2 Wochen von 16.000 Personen besucht. Am Marstag 2011 wurde im National Air and Space Museum ein Crusta-Film gezeigt. 2011 haben wir ein 3D-TV-System zur AGU-Jahrestagung mitgebracht.

KeckCAVES-Touren

HINWEIS: Leider bietet das KeckCAVES zur Zeit keine Führungen an. In Zusammenarbeit mit Campus-Organisationen bieten verschiedene Mitglieder von KeckCAVES Führungen für Schulklassen und jüngere Gruppen an, um ihnen zu zeigen, was Wissenschaftler tun. So zeigten beispielsweise die KeckCAVES-Studentin Marisol Juarez Rivera und der Doktorand Tyler Mackey etwa 30 lateinamerikanischen Studenten eines Fußballvereins aus Richmond KeckCAVES bei ihrem Besuch an der UCDavis.

Workshops und Kurse

Astrobiologie-Sommersymposium 2011

Das Computational Astrobiology Summer Symposium 2011, das vom NASA Astrobiology Institute gesponsert wurde, beinhaltete die Visualisierungssoftware KeckCAVES auf einem 3D-Fernsehsystem. Der Postdoc Tony Bernardin war anwesend und half bei der Einrichtung und Demonstration des Visualisierungssystems.

Workshops und Kurse

COLLAPSE (plötzliches Umfallen)

Im Herbst 2007 arbeiteten wir mit Della Davidson, Professorin für Theater und Tanz, und dem Physical Sideshow Theater zusammen, um stereoskopische 3D-Animationen als Hintergrund und interaktives Bühnenbild für die moderne Tanzaufführung COLLAPSE (Plötzlich umfallen) zu erstellen. Wir installierten eine polarisierte 16’x9′-Leinwand als Teil der Bühne und ein großflächiges Motion-Capture-System, mit dem die Tänzer die 3D-Darstellung live und in Echtzeit steuern konnten, und verteilten polarisierte 3D-Brillen an das Publikum. Wir zeigten geskriptete und interaktiv gesteuerte Vorbeiflug-Animationen von LiDAR-Daten und ein interaktives 3D-Malprogramm, das live von einem Tänzer auf der Bühne gesteuert wurde. Die Aufführung wurde mit einem Izzie („Isadora Duncan Dance Award“) für die visuelle Gestaltung ausgezeichnet.

Der Traumwirbel

The Dream Vortex ist ein in Arbeit befindliches Werk, das eine Zusammenarbeit zwischen Meredith Tromble und Dawn Sumner mit Unterstützung von Chris Ellison und Jim Crutchfield darstellt. Es verwendet Mycelia, um die Träume von KeckCAVES und Complexity Sciences Center als Knoten und Zeichnungen darzustellen, die die Bilder und Verbindungen zwischen den Träumen erfassen. Sehen Sie hier eine Präsentation des Projekts.

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