Educação

CI-TEAM

Projectos financiados pela NSF CI-TEAM

tony_oliver_haitiO programa de financiamento do NSF CI-TEAM fornece apoio ao KeckCAVES. Na nossa investigação, formação e educação, construímos ambientes interdisciplinares de investigação para preparar os estudantes nas geociências, informática, ciência e tecnologia, antropologia e física para carreiras técnicas de sucesso. Envolvemos os estudantes em equipas interdisciplinares para desenvolver, utilizar e divulgar conjuntamente ferramentas e técnicas de ciberinfra-estrutura (CI) utilizando a realidade virtual e a visualização científica para a investigação e educação. Até à data, o financiamento da CI-TEAM influenciou mais de 20 dissertações de doutoramento, 7 teses de mestrado, e 10 projectos de investigação de graduação.

Na sala de aula

Visualizações de Terramotos

As visualizações e o software KeckCAVES podem ser utilizados para melhorar a compreensão dos terramotos e da tectónica de placas. Uma série de módulos em três partes apresenta visualizações em 3D de dados sísmicos globais para ensinar aos estudantes de geologia de nível introdutório sobre os processos e dinâmicas básicas que produzem sismos (‘Global Earthquakes’): Ensinar sobre terramotos com dados e visualizações em 3D‘). Estas visualizações em 3D permitem aos estudantes visualizar e experimentar facilmente conceitos geológicos complexos e altamente visuais porque as características podem ser vistas a partir de muitas escalas e perspectivas diferentes. Os módulos de educação podem ser descarregados a partir do Centro de Recursos de Educação Científica. Se estiver interessado em descarregar o software de visualização do Modelo de Terra 3D e os conjuntos de dados de sismos e vulcões que o acompanham, envie-nos um e-mail para [email protected]

Mapeamento de Campo Virtual

Crusta, um globo virtual que permite o mapeamento geológico remoto, e o LiDAR Viewer, que suporta a visualização de nuvens de pontos LiDAR e a extracção de medições de orientação, são utilizados como ferramentas de ensino nas aulas de geologia de divisão superior na UC Davis. Seguindo um exercício tradicional de mapeamento de campo, os estudantes revisitam esta mesma área virtualmente usando ArcGIS, Crusta, e LiDAR Viewer. Este exercício de mapeamento virtual permitiu aos estudantes explorar rapidamente a região em redor da área de campo original e interpretar o contexto tectónico regional, sintetizando as suas observações de campo com as observações feitas utilizando a análise virtual. Crusta e LiDAR viewer estão ambos disponíveis para download.

Investigação sobre a aprendizagem

Porquê usar a Realidade Virtual para a Educação em Geociências?

* Visualizações, modelos 3-D, e ambientes de realidade virtual podem melhorar a compreensão por parte dos estudantes de conceitos e fenómenos complexos e abstractos. * A geologia está entre as ciências mais visuais, pelo que os estudantes de geologia beneficiam imensamente da visualização num ambiente de realidade virtual tridimensional. * As visualizações 3D permitem a percepção directa de conceitos geológicos que não podem ser manipulados ou experimentados no mundo real, tais como complexas relações 3D, e vastas dimensões espaciais e escalas temporais. * Os ambientes virtuais são envolventes e têm demonstrado ganhar e manter a atenção dos estudantes, o que aumenta a sua motivação para aprender.

Capacidade Espacial e Visualizações

A visualização espacial é necessária para a compreensão de muitos conceitos geológicos. Espera-se que os estudantes sejam capazes de visualizar e rodar mentalmente os objectos a fim de compreender muitos conceitos geológicos chave. Contudo, a investigação em educação em geociência e ciência cognitiva mostra que nem todos os estudantes desenvolveram de forma igual as competências de pensamento espacial, e que alguns estudantes são naturalmente melhores na visualização espacial do que outros. Em particular, os estudantes apresentam dificuldades conceptuais na interpretação de vários diagramas 2D mostrando fenómenos em 3D. A incorporação de visualizações 3D no ensino da geologia pode remover barreiras relacionadas com o pensamento espacial, e pode ajudar a melhorar a capacidade espacial

Divulgação

Visualização do Lago 3D

Lake Visualization 3D é um KeckCAVES, Centro de Investigação Ambiental de TahoeA ECHO Lake Aquarium & Science Center, Lawrence Hall of Science, e Institute for Learning Innovation colaboram para desenvolver exposições em museus que aumentam a consciência do público e aumentam a compreensão e gestão dos ecossistemas, habitats e processos de ciência da terra dos lagos de água doce (Protótipos de filmes do Lago Tahoe e do Lago Champlain podem ser vistos aqui e aqui, respectivamente). Este projecto é financiado pela NSF e foi recentemente apresentado na Wired.

O Laboratório de Visualização Otellini

O Laboratório de Visualização Otellini, localizado no prestigioso Centro de Investigação Ambiental de Tahoe (TERC), é uma instalação de última geração e a peça central dos esforços do TERC tanto para compreender as complexidades do Lago Tahoe como para educar e inspirar a próxima geração de cientistas e engenheiros. Este laboratório público de educação científica é um laboratório de simulação e visualização por computador que utiliza recursos de simulação e visualização numérica de última geração desenvolvidos na UC Davis e instituições colaboradoras, incluindo o KeckCAVES. O KeckCAVES fornece visualizações de dados científicos para proporcionar aos estudantes e ao público uma melhor compreensão de questões complexas. O laboratório é imediatamente visível do Grande Salão do Centro de Educação e funciona em conjunto com as outras exposições educacionais localizadas dentro do centro de educação.

O Macroscópio em Maker Faire 2012 & 2013

fluxo

Levámos uma TV 3D – sistema de visualização Razer Hydra, chamada The Macroscope to Maker Faire. Mostrámos Mycelia, Flow, LidarViewer, pyVrui/VRoom, e EarthquakeViewer. Mais de 500 participantes com idades compreendidas entre os 2 e os “demasiado velhos para dizer” viram e interagiram com o nosso software e a nossa gente todos os anos. Este projecto foi coordenado através do Centro de Ciências da Complexidade da UCD.

Apresentações KeckCAVES ao público

Em 2008, a equipa KeckCAVES exibiu a nossa investigação num grande ecrã 3D no Pavilhão da UC Davis na Feira Estatal da Califórnia, para o Centenário da universidade. A exposição foi visitada por 16.000 indivíduos durante um período de 2 semanas. No Dia de Marte 2011, um filme sobre crustáceos foi exibido no Museu Nacional do Ar e Espaço. Em 2011, levámos um sistema de TV 3d para a reunião anual da AGU.

Excursões KeckCAVES

NOTA: Infelizmente, o KeckCAVES não está a oferecer visitas guiadas neste momento. Em parceria com organizações do campus, vários membros do KeckCAVES providenciam visitas guiadas a escolas secundárias e grupos mais jovens para lhes mostrar o que os cientistas fazem. Por exemplo, Marisol Juarez Rivera e o estudante de pós-graduação Tyler Mackey mostraram cerca de 30 estudantes latinos de um clube de futebol de Richmond, KeckCAVES, durante a sua visita à UCDavis.

Workshops e cursos

Simpósio de Verão de Astrobiologia Computacional 2011

O Simpósio de Verão de Astrobiologia Computacional 2011, patrocinado pelo Instituto de Astrobiologia da NASA, incluiu o software de visualização KeckCAVES num sistema de TV 3D. O Postdoc Tony Bernardin assistiu e ajudou a montar e demonstrar o sistema de visualização.

Workshops e cursos

COLAPSE (queda súbita)

No Outono de 2007, colaborámos com Della Davidson, professora de Teatro e Dança, e com o Teatro Físico de Sideshow para fornecer animações 3D estereoscópicas como pano de fundo e cenário interactivo para uma performance de dança moderna, COLLAPSE (de repente a cair). Instalámos um ecrã polarizado de 16’x9′ como parte do palco e um sistema de captura de movimento de grande área para permitir aos dançarinos controlar a exibição 3D ao vivo e em tempo real, e entregámos óculos 3D polarizados ao público. Mostrámos animações fly-by de dados LiDAR com script e controladas interactivamente, e um programa de pintura 3D interactivo controlado ao vivo por um dançarino em palco. A actuação ganhou um Izzie (“Isadora Duncan Dance Award”) por design visual.

O Vórtice dos Sonhos

O Vórtice dos Sonhos é um trabalho em curso representando uma colaboração entre Meredith Tromble e Dawn Sumner com a assistência de Chris Ellison e Jim Crutchfield. Utiliza a Mycelia para tornar os sonhos do KeckCAVES e do Centro de Ciências da Complexidade como nós e desenho que captam as imagens e ligações entre os sonhos. Ver uma apresentação sobre o projecto aqui.

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