Onderwijs
CI-TEAM
Door NSF gefinancierde CI-TEAM-projecten
Het NSF-financieringsprogramma CI-TEAM ondersteunt KeckCAVES. In ons onderzoek, opleiding en onderwijs bouwen wij interdisciplinaire onderzoeksomgevingen om studenten in de geowetenschappen, computerwetenschappen, wetenschaps- en technologiestudies, antropologie en natuurkunde voor te bereiden op een succesvolle technische loopbaan. We betrekken studenten in interdisciplinaire teams om gezamenlijk instrumenten en technieken voor cyber-infrastructuur (CI) te ontwikkelen, te gebruiken en te verspreiden met behulp van virtuele realiteit en wetenschappelijke visualisatie voor onderzoek en onderwijs. Tot op heden heeft de financiering van CI-TEAM invloed gehad op meer dan 20 doctoraalscripties, 7 masterscripties en 10 onderzoeksprojecten van studenten.
In de klas
Visualisaties van aardbevingen
De visualisaties en software van KeckCAVES kunnen worden gebruikt om het begrip van aardbevingen en platentektoniek te vergroten. Een driedelige moduleserie presenteert 3D-visualisaties van gegevens over aardbevingen wereldwijd om studenten geologie op inleidend niveau te leren over de basisprocessen en -dynamiek die aardbevingen veroorzaken (‘Global Earthquakes: Les over aardbevingen met gegevens en 3D-visualisaties‘). Met deze 3D-visualisaties kunnen leerlingen complexe en zeer visuele geologische concepten gemakkelijk visualiseren en ervaren, omdat kenmerken vanuit verschillende schalen en perspectieven kunnen worden bekeken. Onderwijsmodules kunnen worden gedownload van het Science Education Resource Center. Als u geïnteresseerd bent in het downloaden van de 3D Earth Model visualisatie software en de bijbehorende aardbevings- en vulkaan data sets, stuur dan een e-mail naar [email protected].
Virtueel veld in kaart brengen
Crusta, een virtuele wereldbol die geologische kartering op afstand mogelijk maakt, en LiDAR Viewer, waarmee LiDAR-puntenwolken kunnen worden gevisualiseerd en oriëntatiemetingen kunnen worden uitgevoerd, worden gebruikt als leermiddelen in geologielessen in de bovenbouw van UC Davis. Na een traditionele veldkarteringsoefening bezoeken de studenten ditzelfde gebied opnieuw virtueel met behulp van ArcGIS, Crusta en LiDAR Viewer. Dankzij deze virtuele karteringsoefening konden de studenten snel het gebied rond het oorspronkelijke veldgebied verkennen en de regionale tektonische context interpreteren door hun waarnemingen op het terrein te combineren met die van de virtuele analyse. Crusta en LiDAR viewer zijn beide beschikbaar om te downloaden.
Onderzoek naar leren
Waarom virtuele realiteit gebruiken voor geowetenschappelijk onderwijs?
* Visualisaties, 3D-modellen en virtuele realiteitsomgevingen kunnen het begrip van complexe en abstracte concepten en verschijnselen verbeteren. * Geologie is een van de meest visuele wetenschappen, dus geologiestudenten hebben veel baat bij visualisatie in een 3D virtuele realiteitsomgeving. * 3D-visualisaties maken directe waarneming mogelijk van geologische concepten die in de echte wereld niet kunnen worden gemanipuleerd of ervaren, zoals complexe 3D-relaties en enorme ruimtelijke dimensies en tijdschalen. * Virtuele omgevingen zijn boeiend en blijken de aandacht van de leerlingen te trekken en vast te houden, waardoor hun motivatie om te leren toeneemt.
Ruimtelijk vermogen en visualisaties
Ruimtelijke visualisatie is nodig om veel geologische concepten te begrijpen. Van de leerlingen wordt verwacht dat zij objecten kunnen visualiseren en mentaal kunnen roteren om veel belangrijke geologische concepten te begrijpen. Uit onderzoek in het geowetenschappelijk onderwijs en de cognitieve wetenschap blijkt echter dat niet alle leerlingen een even groot ruimtelijk denkvermogen hebben, en dat sommige leerlingen van nature beter zijn in ruimtelijke visualisatie dan anderen. De leerlingen hebben met name conceptuele moeite met de interpretatie van verschillende 2D-diagrammen die 3D-verschijnselen weergeven. Het opnemen van 3D-visualisaties in het geologieonderwijs kan belemmeringen in verband met ruimtelijk denken wegnemen, en kan de ruimtelijke vaardigheid helpen verbeteren.
Outreach
Meer visualisatie 3D
Lake Visualization 3D is een KeckCAVES, Tahoe Environmental Research Center…, ECHO Lake Aquarium & Science Center, Lawrence Hall of Science en Institute for Learning Innovation samenwerking om museumvoorstellingen te ontwikkelen die het publiek bewuster maken en het begrip en rentmeesterschap van zoetwaterecosystemen, habitats en aardwetenschappelijke processen vergroten (Prototype films van Lake Tahoe en Lake Champlain zijn respectievelijk hier en hier te zien). Dit project wordt gefinancierd door NSF en is onlangs in Wired gepubliceerd.
Het Otellini Visualisatielab
Het Otellini Visualization Lab, gevestigd in het prestigieuze Tahoe Environmental Research Center (TERC), is een ultramoderne faciliteit en het middelpunt van de inspanningen van TERC om zowel de complexiteit van Lake Tahoe te begrijpen als de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs op te leiden en te inspireren. Dit openbaar wetenschappelijk onderwijslaboratorium is een computersimulatie- en visualisatielaboratorium dat gebruik maakt van geavanceerde numerieke simulatie- en visualisatiemiddelen die zijn ontwikkeld door UC Davis en samenwerkende instellingen, waaronder KeckCAVES. KeckCAVES biedt visualisaties van wetenschappelijke gegevens om studenten en het publiek een beter inzicht te geven in complexe vraagstukken. Het laboratorium is direct zichtbaar vanuit de grote zaal van het educatief centrum en werkt samen met de andere educatieve displays in het educatief centrum.
De Macroscoop op Maker Faire 2012 & 2013
We namen een 3D TV – Razer Hydra visualisatie systeem, genaamd The Macroscope mee naar Maker Faire. Wij toonden Mycelia, Flow, LidarViewer, pyVrui/VRoom, en EarthquakeViewer. Meer dan 500 deelnemers, in leeftijd variërend van 2 tot “te oud om te zeggen”, bekeken onze software en onze mensen en gingen ermee om. Dit project werd gecoördineerd door het UCD Complexity Sciences Center.
KeckCAVES Presentaties aan het publiek
In 2008 toonde het KeckCAVES-team ons onderzoek op een groot 3D-scherm in het UC Davis Paviljoen op de California State Fair, ter gelegenheid van het honderdjarig bestaan van de universiteit. De display werd gedurende twee weken door 16.000 personen bezocht. Op de Marsdag 2011 speelde een Crusta-film in het National Air and Space Museum. In 2011 namen we een 3D TV systeem mee naar de jaarlijkse AGU bijeenkomst.
KeckCAVES rondleidingen
NB: Helaas biedt de KeckCAVES op dit moment geen rondleidingen aan. In samenwerking met campusorganisaties verzorgen verschillende leden van KeckCAVES rondleidingen voor middelbare scholen en jongere groepen om hen te laten zien wat wetenschappers doen. Zo lieten KeckCAVES-studente Marisol Juarez Rivera en promovendus Tyler Mackey ongeveer 30 Latino-studenten van een voetbalclub uit Richmond KeckCAVES zien tijdens hun bezoek aan de UCDavis.
Workshops en cursussen
Computationeel astrobiologisch zomersymposium 2011
Het Computational Astrobiology Summer Symposium 2011, gesponsord door het NASA Astrobiology Institute, omvatte KeckCAVES visualisatiesoftware op een 3D TV-systeem. Postdoc Tony Bernardin was aanwezig en hielp bij het opzetten en demonstreren van het visualisatiesysteem.
Workshops en cursussen
COLLAPSE (plotseling neervallen)
In het najaar van 2007 werkten we samen met Della Davidson, professor Theater en Dans, en Physical Sideshow Theater om stereoscopische 3D-animaties te maken als achtergrond en interactief decor voor een moderne dansvoorstelling, COLLAPSE (plotseling naar beneden vallen). We installeerden een 16’x9′ gepolariseerd scherm als onderdeel van het podium en een groot motion capture systeem waarmee de dansers het 3D-scherm live en in real time konden bedienen, en deelden gepolariseerde 3D-brillen uit aan het publiek. We toonden gescripte en interactief gestuurde fly-by animaties van LiDAR-gegevens, en een interactief 3D-schilderprogramma dat live werd bestuurd door een danser op het podium. De voorstelling won een Izzie (“Isadora Duncan Dance Award”) voor visueel ontwerp.
De Dream Vortex
The Dream Vortex is een werk in uitvoering, een samenwerking tussen Meredith Tromble en Dawn Sumner met assistentie van Chris Ellison en Jim Crutchfield. Het gebruikt Mycelia om de dromen van KeckCAVES en Complexity Sciences Center weer te geven als knooppunten en tekeningen die de beelden en verbindingen tussen de dromen vastleggen. Bekijk hier een presentatie over het project.
