Gjennom seks uker med praksis på Hylleraas-senteret for teoretisk kjemi, utforsket studentene Ayla Coder, Elias Dalan og Hanan Gharayba hvordan bruk av virtuell virkelighet, interaktive simuleringer og fremadrettede maskinlæringsmetoder kan styrke kjemiutdanningen. Praksisen var støttet av Senter for beregningsorientert realfagsutdanning (CCSE).
Planen er blant annet å ta i bruk opplegget allerede fra våren 2023 i laboratorieforsøk innen analytisk kjemi.
Bachelorstudenter på en «sidequest» i kjemi
Studentene, som befinner seg på ulike stadier i utdanningen sin, presenterte resultatene sine til et tverrfaglig publikum på et seminar ved CCSE. Presentasjonen hadde navnet «Sidequests in chemistry» som spiller på hvordan utfordringer utover hovedfortellingen i videospill ofte omtales som «sidequests».
Under veiledning av førstelektor Audun Skau Hansen har studentene undersøkt to hovedspørsmål:
- Hvordan kan kunstig intelligens bidra i laboratoriesammenheng?
- Hvordan kan virtuell virkelighet og objektorientert kode bidra til å styrke kjemiforståelsen?
Nye perspektiver på læring i kjemi
Kjemifagets dype historiske røtter er toneangivende for hvordan faget undervises og blir forstått. Dette kommer blant annet til syne i hvordan ulike modeller gjør seg gjeldende innen ulike underdisipliner.
Dagens studenter har mer erfaring og bakgrunnskunnskaper om teknologi og programmering. Dette åpner døren for nye muligheter for læring i kjemifaget. Dette har motivert førstelektor Skau Hansen til å utforske hvordan nye koblinger kan styrke kjemiforståelsen.
Lærer kvantekjemi gjennom 3D og VR
Studentene presenterte ulike eksempler på slik nye læringsveier. Hanan gav publikum en gåte med simulering av hvordan tredimensjonale objekter ofte representeres i to dimensjoner. Elias demonstrerte hvordan konseptet hybridiserte orbitaler kan gjøres mer håndfast ved å beregne dem i tre dimensjoner og VR. Han illustrerte på denne måten hvordan kompliserte matematiske operasjoner i kvantekjemi kan tilgjengeliggjøres gjennom visualisering.
Til slutt viste Ayla hvordan målinger med HILIC-instrumentet kan bli optimert ved hjelp av Gaussisk prosess regresjon og Bayesiansk optimering. Aylas tilnærming er basert på ny forskning med maskinlæringsmetoder som tar hensyn til måleusikkerhet.
Bidrar til å forme fremtidens kjemiutdanning
Teoretisk kjemi har blitt mer relevant og tilgjengelig for en bred studentgruppe, blant annet på bakgrunn av hvordan beregninger og algoritmisk tenkning nå i større grad inngår i utdanningen.
Gjennom praksis fikk studentene medvirke til utviklingen av ny programvare ved Hylleraas-senteret og på denne måten bidra til å forme fremtidens kjemiutdanning.
- Både virtuell virkelighet og kunstig intelligens har et bredt vitenskapelig anvendelsesområde som strekker seg langt utover kjemifaget, mener Audun Skau Hansen.
Han er svært fornøyd med programvaren og samarbeidet med studentene. Nå har han store vyer for at beregningsmetodene også er relevante for en rekke andre naturvitenskapelige disipliner.
Kontaktperson og ressurser
Førstelektor Audun Skau Hansen
Bli kjent med prosjektet "Open World Learning framework" (ekstern nettside)