Éducation

CI-TEAM

Projets CI-TEAM financés par la NSF

tony_oliver_haitiLe programme de financement CI-TEAM de la NSF fournit un soutien à KeckCAVES. Dans nos activités de recherche, de formation et d’éducation, nous créons des environnements de recherche interdisciplinaires pour préparer les étudiants en géosciences, en informatique, en études scientifiques et technologiques, en anthropologie et en physique à des carrières techniques réussies. Nous engageons des étudiants dans des équipes interdisciplinaires pour développer, utiliser et diffuser conjointement des outils et techniques de cyber-infrastructure (CI) utilisant la réalité virtuelle et la visualisation scientifique pour la recherche et l’éducation. À ce jour, le financement du CI-TEAM a influencé plus de 20 thèses de doctorat, 7 thèses de maîtrise et 10 projets de recherche de premier cycle.

Dans la salle de classe

Visualisations des tremblements de terre

Les visualisations et les logiciels KeckCAVES peuvent être utilisés pour améliorer la compréhension des tremblements de terre et de la tectonique des plaques. Une série de modules en trois parties présente des visualisations 3D de données sur les tremblements de terre mondiaux afin d’enseigner aux étudiants en géologie de niveau introductif les processus et dynamiques de base qui produisent les tremblements de terre (« Global Earthquakes : Teaching about Earthquakes with Data and 3D Visualizations‘). Ces visualisations en 3D permettent aux élèves de visualiser et d’expérimenter facilement des concepts géologiques complexes et très visuels, car les caractéristiques peuvent être vues à différentes échelles et sous différentes perspectives. Les modules éducatifs peuvent être téléchargés depuis le Centre de ressources pour l’enseignement des sciences. Si vous souhaitez télécharger le logiciel de visualisation du modèle terrestre 3D et les ensembles de données sismiques et volcaniques qui l’accompagnent, envoyez-nous un courriel à [email protected]

Cartographie virtuelle des champs

Crusta, un globe virtuel qui permet la cartographie géologique à distance, et LiDAR Viewer, qui prend en charge la visualisation des nuages de points LiDAR et l’extraction des mesures d’orientation, sont utilisés comme outils pédagogiques dans les cours de géologie de division supérieure à UC Davis. Après un exercice traditionnel de cartographie sur le terrain, les étudiants revisitent cette même zone virtuellement en utilisant ArcGIS, Crusta et LiDAR Viewer. Cet exercice de cartographie virtuelle a permis aux étudiants d’explorer rapidement la région entourant la zone de terrain initiale et d’interpréter le contexte tectonique régional en synthétisant leurs observations sur le terrain avec celles effectuées à l’aide de l’analyse virtuelle. Crusta et LiDAR viewer sont tous deux disponibles en téléchargement.

Recherche sur l’apprentissage

Pourquoi utiliser la réalité virtuelle pour l’enseignement des géosciences ?

* Les visualisations, les modèles en 3D et les environnements de réalité virtuelle peuvent améliorer la compréhension des concepts et des phénomènes complexes et abstraits. * La géologie est l’une des sciences les plus visuelles. Les étudiants en géologie bénéficient donc grandement de la visualisation dans un environnement de réalité virtuelle en 3D. * Les visualisations en 3D permettent de percevoir directement des concepts géologiques qui ne peuvent être manipulés ou expérimentés dans le monde réel, tels que les relations complexes en 3D, les vastes dimensions spatiales et les échelles de temps. * Les environnements virtuels sont attrayants et il a été démontré qu’ils attirent et retiennent l’attention des élèves, ce qui accroît leur motivation à apprendre.

Aptitudes spatiales et visualisations

La visualisation spatiale est nécessaire pour comprendre de nombreux concepts géologiques. Les élèves doivent être capables de visualiser et de faire tourner mentalement des objets afin de comprendre de nombreux concepts géologiques clés. Toutefois, les recherches menées dans le domaine de l’enseignement des géosciences et des sciences cognitives montrent que les élèves n’ont pas tous développé de manière égale leurs aptitudes à la réflexion spatiale et que certains élèves sont naturellement plus doués que d’autres pour la visualisation spatiale. En particulier, les élèves présentent des difficultés conceptuelles dans l’interprétation de divers diagrammes en 2D montrant des phénomènes en 3D. L’intégration de visualisations 3D dans l’enseignement de la géologie peut éliminer les obstacles liés à la pensée spatiale et contribuer à améliorer les capacités spatiales.

Sensibilisation

Visualisation des lacs en 3D

Lake Visualization 3D est un projet du KeckCAVES, le centre de recherche environnementale de Tahoe.La collaboration entre ECHO Lake Aquarium & Science Center, Lawrence Hall of Science et Institute for Learning Innovation vise à développer des expositions muséales qui sensibilisent le public et améliorent la compréhension et la gestion des écosystèmes des lacs d’eau douce, de leurs habitats et des processus des sciences de la terre (des films prototypes du lac Tahoe et du lac Champlain peuvent être vus ici et ici respectivement). Ce projet est financé par la NSF et a récemment fait l’objet d’un article dans Wired.

Le laboratoire de visualisation Otellini

Le laboratoire de visualisation Otellini, situé au prestigieux Tahoe Environmental Research Center (TERC), est une installation de pointe et la pièce maîtresse des efforts déployés par le TERC pour comprendre les complexités du lac Tahoe et pour former et inspirer la prochaine génération de scientifiques et d’ingénieurs. Ce laboratoire public d’éducation scientifique est un laboratoire de simulation et de visualisation par ordinateur qui utilise des ressources de simulation numérique et de visualisation de pointe développées à l’UC Davis et dans des institutions collaboratrices, notamment KeckCAVES. KeckCAVES fournit des visualisations de données scientifiques pour permettre aux étudiants et au public de mieux comprendre des questions complexes. Le laboratoire est immédiatement visible depuis le grand hall du centre éducatif et fonctionne en conjonction avec les autres expositions éducatives situées dans le centre éducatif.

Le Macroscope à la Maker Faire 2012 et 2013

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Nous avons emmené un système de visualisation 3D TV – Razer Hydra, appelé le Macroscope à Maker Faire. Nous avons montré Mycelia, Flow, LidarViewer, pyVrui/VRoom, et EarthquakeViewer. Chaque année, plus de 500 participants, âgés de 2 ans à « trop vieux pour le dire », ont vu et interagi avec nos logiciels et notre personnel. Ce projet a été coordonné par le centre des sciences de la complexité de l’UCD.

Présentations KeckCAVES au public

En 2008, l’équipe KeckCAVES a présenté ses recherches sur un grand écran 3D au pavillon de l’UC Davis lors de la California State Fair, à l’occasion du centenaire de l’université. L’exposition a été visitée par 16 000 personnes sur une période de deux semaines. Lors de la journée Mars 2011, un film Crusta a été projeté au National Air and Space Museum. En 2011, nous avons apporté un système de télévision 3d à la réunion annuelle de l’AGU.

Visites de KeckCAVES

REMARQUE : Malheureusement, le KeckCAVES ne propose pas de visites guidées pour le moment. En partenariat avec les organisations du campus, plusieurs membres de KeckCAVES organisent des visites pour les lycées et les groupes plus jeunes afin de leur montrer ce que font les scientifiques. Par exemple, Marisol Juarez Rivera, étudiante de premier cycle, et Tyler Mackey, étudiant diplômé, ont montré KeckCAVES à une trentaine d’étudiants latinos d’un club de football de Richmond lors de leur visite à UCDavis.

Ateliers et cours

Symposium d’été d’astrobiologie computationnelle 2011

Le Computational Astrobiology Summer Symposium 2011, parrainé par l’Institut d’astrobiologie de la NASA, comprenait le logiciel de visualisation KeckCAVES sur un système de télévision 3D. Le post-doc Tony Bernardin a participé à l’installation et à la démonstration du système de visualisation.

Ateliers et cours

COLLAPSE (chute soudaine)

À l’automne 2007, nous avons collaboré avec Della Davidson, professeur de théâtre et de danse, et le Physical Sideshow Theater pour fournir des animations 3D stéréoscopiques comme toile de fond et décor interactif pour un spectacle de danse moderne, COLLAPSE (tomber soudainement). Nous avons installé un écran polarisé de 16’x9′ comme partie intégrante de la scène et un système de capture de mouvement à grande surface pour permettre aux danseurs de contrôler l’affichage 3D en direct et en temps réel, et nous avons distribué des lunettes 3D polarisées au public. Nous avons montré des animations de survol de données LiDAR scénarisées et contrôlées de manière interactive, ainsi qu’un programme de peinture 3D interactif contrôlé en direct par un danseur sur scène. Le spectacle a remporté un Izzie (« Isadora Duncan Dance Award ») pour la conception visuelle.

Le vortex des rêves

The Dream Vortex est un travail en cours représentant une collaboration entre Meredith Tromble et Dawn Sumner avec l’aide de Chris Ellison et Jim Crutchfield. Il utilise Mycelia pour rendre les rêves du KeckCAVES et du Complexity Sciences Center sous forme de nœuds et de dessins qui capturent les images et les connexions entre les rêves. Voir une présentation du projet ici.

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