今日のNIU | NIU STEM Fest は、4,000 人の来場者に学生と教職員の専門知識を紹介しました

10月土曜日 15 日、K-12 の学生とその家族でいっぱいの 13 台のバスを含む約 4,000 人の訪問者が、科学、技術、工学、数学の年 1 回の無料の祭典である STEM Fest のために NIU のキャンパスの中心に集まりました。 このイベントでは、学生と教職員の研究と芸術性が強調され、家族全員に実践的な学習活動が提供されました。 300 人を超える NIU の学生、教職員、スタッフのボランティアの時間と労力に依存し、NIU の 6 つのカレッジからの貢献を紹介しました。

今年注目された新しい活動の 1 つは、NIU CREATE センターの所長であり、教育技術、研究および評価の教授であるヤンヒ キム氏の全米科学財団資金提供研究に家族が参加する機会でした。 博士 NIUの産業システム工学准教授であるJaejin Hwangが共同主任研究員として協力しています。 キムと彼女のチームは、ヒューマノイド ソーシャル ロボットと拡張現実を組み合わせた STEM 学習環境を開発しています。この環境では、幼児が遊びながら計算的思考スキルを練習できます。 プロジェクトは現在 2 年目で、チームは現在、幼稚園から 2 年生までの子供たちを招待して、子供たちが何をどのように学んでいるかを観察しながら、ロボットで遊んでもらいます。

キムの研究の鍵は、ヒューマノイド ロボットと拡張現実環境の組み合わせです。 これにより、子供たちは問題を解決しながら動き回り、身体的に活動することができます。これは、このような若い年齢での学習と評価の両方にとって重要です.

「さまざまなテクノロジー ツールをこのように配置することで、問題解決におけるツールの有効性についてより正確な情報を得ることができます」と Kim 氏は言います。 「私たちが扱っているのは 5 歳と 6 歳の子供たちであり、筆記課題や調査では、問題解決能力を測定することはできません。」

研究チームは、子供たちが拡張現実環境とどのように相互作用するかを観察する追加の機会を提供したため、STEM Fest に参加することに興奮していました。 「私のチームは、私たちのロボットが好きな多くの子供や保護者と交流することができました (リニボット) とゲーム環境がたくさんあります」と Kim 氏は言います。 「このやり取りにより、アプリ環境をさらに改善するための優れた洞察が得られました。」

キムの研究チームは、幼い子供が仮想現実環境で障害物を乗り越えながら部屋の中を歩き回る様子を観察しています。

最終的に、Dr. キムと研究チームは、彼らの新しい技術が公教育が現在直面している重要な課題を克服するのに役立つことを願っています. 「これらの最先端のテクノロジーは、高度な思考とスキルの開発、およびパーソナライズされた学習を提供するのに役立ち、テクノロジーが発達した未来の世界に向けて子供たちを準備するのに役立ちます」と Kim 氏は言います。

NIU コンピューター サイエンス学科の 5 人の大学院生。 Hamed Alhouri も、インタラクティブな学習活動を通じて研究を一般に公開しました。

Ashiqur Ra​​hman、Rami Lake、Devesh Seethi は、Spirit AeroSystems、Argonne National Laboratory、Texas Research Institute と共同で、NIU コンピューター サイエンス部門の DATA Lab の共同研究に参加しています。 エネルギー省が資金を提供するこのプロジェクトは、超音波信号を使用して航空会社の製造における欠陥を自動的に検出する AI モデルを構築することを目的としています。

大学院生と教職員は、STEM Fest の準備をする際に興味深い課題に直面しました。飛行の安全性に重要な影響を与えるこの複雑な研究​​を、小学生のような訪問者にどのように説明できるでしょうか? 彼らの解決策は、視覚的な QR コード パズルとジェンガの両方のゲームを使用して、欠陥を発見するプロセスを示すことでした。

「研究を行うことは、それ自体が挑戦的でやりがいのある仕事です。 しかし、特に将来の科学者と研究を共有することに勝るものはありません」とレイクは言います。 「私は何百人もの子供たちと交流したに違いありませんが、それぞれの子供たちと協力して、人気のある QR コードの欠陥を特定しました。 QR コードの小さな変更 (つまり、正方形を黒から白に変更する) が、コードの動作に大きな影響を与える可能性があることを知ることができました。 これは素晴らしい経験であり、私たちの研究を明日のリーダーと共有する機会でした。」

「STEM Fest は、遊びを通して学べる 1 日であり、とても楽しかったです」と Seeth 氏は付け加えます。 というゲームを通して ジェンガ、好奇心旺盛な若者たちに、機械学習、欠陥検出、再現性の概念を教えました。 多くの人がゲームに精通していました。 ただし、ルールにひねりを加えました。 このゲームの目的は、欠陥のあるブロックを特定し、欠陥のある場所のパターンを見つけることでした。」

Miftahul Jannat Mokarrama と Colin Brown は、科学における再現性の概念を説明するために、来場者に LEGO ゲームを紹介しました。

「私たちは子供たちに再現性の危機を紹介しようとしました。NSF が資金を提供している研究プロジェクトは、博士が率いるコンピューター サイエンス部門で実施されています。 Hamed Alhouri と Dr. David Koop」と Mokarrama は言います。 レゴのデザインを選択するオプションと、それを組み立てるための説明書を提供しました。 時々、足りないパーツがいくつかありましたが、興味深いことに、何人かの子供たちは箱から出して考えるのが本当に速く、パニックになる代わりに、いくつかの代替パーツでレゴを修正しようとしました! 本当に素晴らしい科学的特徴です!」

手前では、訪問者が QR コードを比較して欠陥を見つけ、どのコードが機能しているかを推測します。 バックグラウンドでは、訪問者がジェンガ タワーの欠陥を探しています。

Brown 氏はコンピューター サイエンス研究との関連性について次のように説明しています。 これらのノートはしばしば再現可能であると信じられています。」 ただし、ブラウン氏は、ノートブックには特定のコンポーネントが欠落していることが多いと指摘しています。 「ライブラリや関連データのバージョンが異なると、結果が予想と異なる場合があります。」

これらは、NIU の学部、学生組織、および外部組織が提供する数百の実践的でインタラクティブなレッスンのほんの一例です。 訪問者はまた、Meta の Oculus VR ヘッドセットを試したり、高校や大学のロボット競技会を目撃したり、ドローンを操縦したり、専門家のスピーカーから話を聞いたり、さらに多くの実践的な活動を楽しんだりしました。

NIU STEAM ディレクターの Kristin Brynteson は、次のように述べています。 「STEM Fest には 3 つの主な目標があります。STEM 分野への興奮を刺激すること、訪問者が STEM 分野が私たちの生活全体に与える影響を理解できるようにすること、STEM キャリアへのパイプラインを構築することです。 これら 3 つの目標すべてを達成していることを示す圧倒的に肯定的なフィードバックを訪問者から受け取りました。」

Brynteson は、来年の 10 月に予定されている STEM Fest 2023 の展示について教職員、スタッフ、学生に考えてもらいたいと考えています。登録はこの春に開始されます。

「NIU の学生と教職員は、アクセスしやすく楽しい方法で、あらゆる年齢の訪問者と複雑な概念を共有するという驚くべき創意工夫を示しました」と彼女は言います。 「来年はどんな新しい展示があるのか​​楽しみです。」

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