Augmenting the Power of Physical Models with Interactive Digital Media

通过交互式数字媒体增强物理模型的力量

基本信息

  • 批准号:
    10630272
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 79.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-07 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Augmenting the Power of Physical Models with Interactive Digital Media Science and STEM education require more effective tools that will engage student attention, challenge them to think critically, and help them learn critical science literacy concepts to create a stronger workforce and citizenry. In this Phase II project of Augmenting the Power of Physical Models with Interactive Digital Media, 3D Molecular Designs (3DMD) will transport students further into the molecular world by developing augmented reality (AR) modules that seamlessly extend the value of 3DMD’s physical models. With our new product, 3DMD AR, students will engage with 3DMD’s existing physical models in a new way, intuitively navigating at their own pace and constructing their own knowledge while being guided by seamlessly integrated interactive digital media (IDM). The augmented reality modules described in this proposal can be deployed with any smart mobile device (phone or tablet), making 3DMD AR accessible to a wide range of schools and budgets. After a successful Phase I that demonstrated the feasibility of using 3DMD’s existing models and kits as AR targets, Phase II is designed to test the hypothesis that the enhancement of 3DMD’s physical models with AR technology will result in a significant increase in the NGSS DCI learning gain for each activity. 3DMD AR brings multiple innovations into one powerful package. First, 3DMD AR uses augmented reality to maximize the effectiveness of physical models and interactive digital media, while mitigating the limitations of each medium. Second, we ground our AR with meaningful real-world objects – 3DMD’s proven effective physical models, giving AR technology a purpose beyond simple engagement. Third, 3DMD AR incorporates personalization, constructivist learning, and collaboration by requiring students to manipulate the physical models to progress through activities. Finally, through 3DMD’s custom scripting innovations, 3DMD AR can track and differentiate 3DMD’s small models and kit components ranging from .75-1.5” (instead of the recommended 5”) that are already in the hands of 1 million students. Phase II will focus on the development of the AR activities, usability, testing, and an educational assessment: Specific Aim 1: Develop 24 modular AR activities that pair IDM with 3DMD’s top physical model products. Specific Aim 2: Conduct usability testing of the 3DMD AR application. Specific Aim 3: Evaluate the success of 6 AR activities in meeting NGSS DCI learning objectives. By following an internal process of iterative design, the research team of educators, AR developers, user designers, and science education researchers, will develop, beta-test the activities, and launch the application. The team will then test the usability of the application via moderated and unmoderated usability tests. Finally, 2 activities from each module will be assessed to determine learning gains in high school biology classes.
项目摘要 通过交互式数字媒体增强物理模型的力量 科学和STEM教育需要更有效的工具,以吸引学生注意力,挑战他们思考 批判性,并帮助他们学习批判性的科学素养概念,以创造更强大的劳动力和公民。在这个阶段 II通过交互式数字媒体,3D分子设计(3DMD)增强物理模型的力量的II项目 将通过开发无缝的增强现实(AR)模块来进一步将学生带入分子世界 扩展3DMD物理模型的值。使用我们的新产品,3DMD AR,学生将与3DMD互动 现有的物理模型以新的方式,直观地按照自己的节奏导航并构建自己的知识 同时以无缝集成的交互式数字媒体(IDM)为指导。描述的增强现实模块 在此提案中,可以使用任何智能移动设备(电话或平板电脑)部署,使3DMD AR可访问 学校和预算范围。在成功的第一阶段之后,证明了使用3DMD现有的可行性 模型和套件作为AR目标,II阶段旨在检验以下假设,即增强3DMD的物理 具有AR技术的模型将导致每种活动的NGSS DCI学习增益显着增加。 3DMD AR将多个创新带入一个强大的软件包。首先,3DMD AR使用增强现实来最大化 物理模型和交互式数字媒体的有效性,同时减轻每种媒体的局限性。 其次,我们用有意义的现实世界对AR进行了扎根 - 3DMD经过证实的有效物理模型,使AR 技术的目的超出了简单的参与。第三,3DMD AR结合了个性化,建构主义学习, 和合作,要求学生操纵身体模型以通过活动进行。最后, 通过3DMD的自定义脚本创新,3DMD AR可以跟踪和区分3DMD的小型型号和套件 已经掌握在100万学生手中的.75-1.5英寸(而不是建议的5英寸)的组件。 第二阶段将着重于AR活动,可用性,测试和教育评估的发展: 特定目标1:开发24个模块化AR活动,将IDM与3DMD的顶级物理模型产品配对。 特定目标2:进行3DMD AR应用程序的可用性测试。 具体目标3:评估6个AR活动在满足NGSS DCI学习目标时的成功。 通过遵循迭代设计的内部过程,教育工作者,AR开发人员,用户设计师以及 科学教育研究人员将开发,测试活动并启动应用程序。团队将测试 应用程序通过调节和未修改的可用性测试的可用性。最后,每个模块的2个活动将 进行评估以确定高中生物学课程的学习成绩。

项目成果

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