使用视频游戏技术在野外教饥饿的地质学学生

Utiliser la technologie du jeu vidéo pour enseigner aux étudiants en géologie affamés sur le terrain

如果您决定攻读地质学学位,请准备好花时间在大自然中,在那里您将被要求寻找和分析有助于您了解地球运作方式的岩石。您将勾勒出奇特的露头,将​​石头砸成碎片,通过放大镜观察晶体,偶尔甚至舔石头,所有这些都在您的指导员的注视和判断下进行。


当 2020 年 3 月大流行开始时,那些闪闪发光但压力很大的野外学校已经不复存在。世界各地的地质学教师不太确定该怎么做。许多人自然而然地得出结论,认为没有办法复制这种亲身实践的学习经验并满足于此,但伦敦帝国理工学院 (ICL) 的行星科学家马修·根格 (Matthew Genge) 有一个启示。


一个偶然的机会,他在十年前进入了电子游戏设计领域。 “一切都是为了解决问题,”他说。 “当你做某事或克服挑战时,你就会获得成就感。”


他的一位同事,ICL 地球科学家 Mark Sutton,也曾涉足过同一个数字沙箱。因此,他们决定将他们的技能用于教学:他们制作了本科生通常会进行的实地考察的视频游戏版本,他们可以在其中练习相同的技术并更多地了解地球。就像他们在现实世界中一样. .


这一切都始于撒丁岛(和西西里岛的埃特纳火山)的 3D 复制品,学生们成倍增加,寻找古代化石,寻找火山岩并探索废弃的银矿。但就像所有优秀的视频游戏一样,事情很快就走下坡路。不久之后,学生们开始驾驶宇宙飞船,抵御敌对战斗机,并试图找到一个降落在小行星上的好地方(以研究其化学性质)。


这种创新的封锁旁路是野外地质学的替代方案,也是学生在封锁隔离期间进行社交的场所,也是逃避野外工作常见后勤问题的地方,从资金到时间限制再到受伤。


尽管存在这些挑战,地质学学生经常报告说,他们的实地考察是他们大学经历的亮点之一。当航班停飞并开始封锁时,令人痛苦的是,学生们将无法前往该领域。 “和其他人一样,我们在短时间内处于否认状态,”Genge 说。


出国旅行变成了虚拟会议,学生们一边点击谷歌街景一边查看数码照片。 “它有一定的价值,但对学生来说太累了,”Genge 说。 “这太可怕了。这就像在里面揉鼻子。没有什么比在球场上更好的了,所以萨顿和根格开始研究他们的爱好,寻找一种模拟这种情况的方法。“我希望他们有那种经验 [in the field] ”,根格说。


2019 年,萨顿带着一架无人机前往撒丁岛——这是实地考察的常用地点之一——并拍摄了一堆他们为了学习地质学而参观过的地方的照片。一年后,Genge 使用这些照片以及定制的计算机代码创建了研究区域的虚拟版本。


在(实际)领域中,目标是观察一个地方,对其进行科学研究,提出一个研究问题,然后尝试回答它。同样的场景在 Genge 和 Sutton 创建的虚拟世界中上演。


例如,一块在 3.3 亿年前曾经是湖泊的地区现在充满了植物和动物化石。甚至还有古老的雨水痕迹,形成了自然保存的小凹痕。其中一些脚印在一个方向上被拉长,可以用来估计风速。学生可以找到这些雨印,以高分辨率检查它们,然后写一些关于如何使用它们来了解当时地球大气层的情况。


学生们很投入,他们的工作质量与教师们在前几季在该领域看到的相似。 “其中两个项目即将发布,”Genge 说。


通常情况下,会有一位人类教练在那里提供帮助,但在这些单人游戏世界中这是不可能的。取而代之的是一个小型飞行机器人,它跟随学生们,引导他们探索地质奇观。 “我给了她一种非常活泼的个性,”Genge 说。如果学生们看起来一无所知,她就会取笑他们,有时还会提到克里斯·海姆斯沃斯 (Chris Hemsworth)。


目标是严肃的,但毕竟是游戏机,Genge 和 Sutton 无法抗拒一些意想不到的转移。在虚拟版本中,真实撒丁岛的一个危险的悬崖边缘变成了将学生扔进海里的地方,当他们游到附近的一个小岛时,一条鲨鱼将他们赶走了。


对于下一个版本,Genge 在苏格兰高地度过了三个星期,驾驶无人机并用无人机拍摄了大量照片,他用这些照片重现了另一个大流行前游览目的地 Kinlochleven 村周围的景观。。他建造了瀑布,种植了 30,000 棵树,并且(可能是出于忠实于现实的不必要行为)让小山上到处都是蚊蚋。他的儿子哈利建造了这些建筑物 – 蠓的避难所。


至此,又有一个发展里程碑:Sutton完成了多人版游戏,所有学生都可以化身存在于同一个空间,用声音交流,指向事物,测量方位和岩石类型,绘制地质带在地图上。 “这让一切变得不同,”Genge 说。 “突然间,它变得如此真实。”


当学生们在该地区旅行时,像往常一样填写地质图,教官们检查了他们的进度。 “我可以看出它是有效的,因为学生们表现得像学生,”Genge 说。每个人都有四轮摩托车,“所以有很多比赛在进行,而不是测绘。”一名学生礼貌地给他发短信,询问如何从树上取出四边形。一天的工作结束后,学生们利用苏格兰的数字维度简单地闲逛。


在课堂上有一个关于陨石的单元,这是课程的新内容。 Genge 想知道如何在大流行前的时期让这八堂课保持有趣:该系只有 30 名学生的五个陨石样本,这限制了他们个人对实际指导的接触。


幸运的是,虚拟实地考察提供了一个显而易见的解决方案。 “基本上我们进行了为期八周的太空冒险,”Genge 说。


在介绍了陨石与普通岩石的区别之后,学生们被要求进行四边形练习,并被告知要在广阔的沙漠中寻找隐藏的陨石。其中一些碎片来自一颗在大气层中爆炸的流星,它的各个部分像宇宙霰弹枪的子弹一样散落开来。学生能否找到这些相关的碎片并拼出拼图?


当他们开展侦探工作时,一颗有着土星光环的行星缓缓升至地平线之上。一些最有探索精神的学生四处走动,发现了一个撞击坑,里面有一艘受损的航天器。当他们穿过残骸时,一名学生问为什么会有炮塔。 “嗯,太空是一个危险的地方,”Genge 回答道。


Genge 说,受一个遥远星系的启发,这艘宇宙飞船是一个“愚蠢而雄心勃勃的想法”的开始——为随后的会议提供一个完全可航行的太空区域。 Genge 解决了一些 bug 后,学生们被安置在飞行员的座位上,能够驾驶(现已完全修复的)宇宙飞船前往各种小行星,以了解起源于它们的陨石。


游戏中的红外传感器可用于评估小行星样本的矿物成分,越野车可用于驱动和钻入物体,机载实验室配有显微镜以进行额外分析。这些讲座是通过航天器内的虚拟屏幕进行的。与没有灵魂的视频会议相比,这是一个巨大的进步,在视频会议中,学生们不愿发言。然而,在宇宙飞船内,他们的化身在嘈杂的谈话声中争先恐后地看屏幕。


大多数学生和教师很快就学会了玩游戏,但也有一小部分人吃力不讨好。一些继续正面撞向小行星。 “我不得不给他们布置作业,让他们学习如何驾驶航天器,”Genge 说。当炮塔被用来抵御敌方 AI 控制的战斗机,甚至炸毁敌方基地时——当然,所有这些都是以科学的名义——大多数人已经掌握了控制。


根格期待真正的野外学校能够再次安全运行的那一天。但视频游戏现在是永久计划的一部分。他们可以通过为身体无法进行旅行的学生(例如使用轮椅的学生)提供练习和实地体验,帮助带领学生进行未来的实地旅行。事实证明,关于陨石的讲座比完全基于现实的任何讲座都更有效。


Genge 对下一次迭代寄予厚望:一个有学生的演讲厅,每个人都戴着 VR 耳机,每个人都可以单独探索日益疯狂的 3D 环境,完成真正的地质教育。 “我们都会在那里,一起,”他说,“看起来就像彻头彻尾的疯子。”

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