FIRE: Conceptualizing Non-Contact Forces: The Efficacy of Visuohaptic Simulations
FIRE:非接触力的概念化:视觉触觉模拟的功效
基本信息
- 批准号:1043026
- 负责人:
- 金额:$ 39.99万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-01-01 至 2014-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The project will investigate the efficacy of real-time, interactive visuohaptic (visualization and force feedback) simulations for teaching STEM concepts. It focuses on the learning of non-contact forces, where conceptualization of force fields, traditionally represented visually by field lines, may be enhanced by the ability to feel the forces directly. The research team partners a haptic engineer and visualization expert from Purdue with a science education researcher from North Carolina State University. A key pedagogical innovation of the approach is to enable middle and high school students to experience forces through their own somatosensory system in real time, allowing them to discover phenomena that may seem surprising based on their current knowledge. The team will develop simulations centered around magnetic and electric fields. They will then conduct a series of randomized controlled experiments with approximately 500 students at grades 4, 8, 12, and at the undergraduate level, investigating the efficacy of the simulations as an aid to learning as well as exploring how and what the students learned. Through in-depth interviews and observations they will also assess the effects that participation has on student attitudes toward science instruction. The project has the potential to move haptic educational applications into a new generation of highly effective and engaging tools for teaching STEM topics that are not easily addressed through visual or auditory means alone.
该项目将研究实时交互式视觉触觉(可视化和力反馈)模拟在STEM概念教学中的有效性。它侧重于非接触力的学习,其中力场的概念化,传统上由场线视觉表示,可以通过直接感受力的能力来增强。该研究团队与来自普渡大学的触觉工程师和可视化专家以及来自北卡罗来纳州州立大学的科学教育研究员合作。该方法的一个关键教学创新是使中学生和高中生能够在真实的时间内通过自己的体感系统体验力量,使他们能够根据现有知识发现可能令人惊讶的现象。该团队将开发以磁场和电场为中心的模拟。然后,他们将与大约500名4年级、8年级、12年级和本科生进行一系列随机对照实验,调查模拟作为学习辅助手段的有效性,并探索学生如何学习以及学习到了什么。通过深入的访谈和观察,他们还将评估参与对学生对科学教学的态度的影响。该项目有可能将触觉教育应用程序转变为新一代高效且引人入胜的工具,用于教授仅通过视觉或听觉手段无法轻松解决的STEM主题。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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