Ett team av forskare knutna till flera institutioner över hela Storbritannien har utvecklat ett ramverk för att använda virtuella verklighetssystem (VR) för att lära ut kemi. I deras papper publicerad på open access-webbplatsen Vetenskapens framsteg , teamet beskriver det system de utvecklat och de fördelar det har jämfört med vanliga undervisningsmetoder.

Under många år, kemistudenter har fått lära sig att manipulera fysiska modeller som visar molekyler som ett sätt att lära sig hur de fungerar. Forskarna noterar att sådana modeller inte klarar uppgiften att visa hur molekyler fungerar dynamiskt – de kan inte visa rörelse eller flexibilitet hos molekyler, vilket gör att eleverna måste föreställa sig hur de kan se ut. På senare år, datorapplikationer som gör det möjligt för elever att titta på och till och med manipulera molekyler på skärmen har lett till förbättringar i undervisningstekniker. Men, som forskarna också noterar, sådana appar som i allmänhet använder pekskärmar saknar fortfarande det praktiska tillvägagångssättet som krävs. För att förbättra sådana applikationer, forskarna har skapat ett VR-system som kan visa komplexa molekyler som de finns i ett 3D-rum. Och ännu bättre, användare kan fysiskt manipulera molekylerna för att lära sig mer om deras egenskaper.

Med deras nya system, forskarna påpekar, användare kan uppnå samlokalisering, som de beskriver som ett fenomen där interaktioner i ett verkligt 3D fysiskt utrymme överensstämmer med interaktioner i en simulerad 3D-miljö. Deras system är molnbaserat, vilket innebär att data som används i simuleringarna ständigt kan uppdateras och förbättras, även när systemet används.

Systemet tillåter för närvarande sex personer att använda systemet samtidigt – de kan vara i samma rum, eller andra delar av världen. Användare använder trådlösa kontroller som beter sig som en pincett, så att de kan ta tag i molekyler och deras delar.

För att testa deras system, forskarna bad 32 frivilliga att utföra tre olika uppgifter:manipulera en metanmolekyl genom ett kolnanorör, manipulera en organisk helicenmolekyl för att ändra dess rotation, och slutligen, att knyta en knut i en polypeptid. De rapporterar att de flesta av volontärerna, ingen av dem hade någonsin använt ett VR-system tidigare, kunnat använda systemet till viss del. Andra mindre rigorösa tester visade att systemet kan göra saker som att låta två personer kasta en molekylär buckyball fram och tillbaka över ett riktigt rum. Forskarna rapporterar också att volontärerna rapporterade att de föredrog VR-systemet framför andra applikationer, som pekskärmar.

© 2018 Phys.org