這個虛擬實驗室即將改革科學教育的方式
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0:01 - 0:03今天,我要向各位展示
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0:03 - 0:07我手上這台平板電腦及
頭上這台虛擬實境頭戴裝置 -
0:07 - 0:11將如何變革我們的科學教育。
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0:12 - 0:14而我稍後也會向各位展示
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0:14 - 0:19如何讓科學老師的
教學效果提高兩倍。 -
0:19 - 0:23但在我向各位展示
這些如何可以實現之前, -
0:23 - 0:29讓我們先簡短聊聊,
為什麼改善科學的教學品質 -
0:29 - 0:31這麼的重要。
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0:32 - 0:33各位想一下,
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0:33 - 0:35世界的成長變化如此的快速。
-
0:35 - 0:39而伴隨著成長,相對地
也帶來了一系列的挑戰, -
0:39 - 0:42像是解決全球暖化問題、
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0:42 - 0:45解決飢餓、水源不足、
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0:45 - 0:46治療疾病,
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0:46 - 0:48等等問題……
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0:48 - 0:54而又有誰,可以幫助我們
解決這些問題呢? -
0:55 - 0:58嗯,說到底,是這些青年學生。
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0:58 - 1:02他們是下一代年輕、聰明的科學家。
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1:02 - 1:05在很多方面,我們都需要仰賴他們
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1:05 - 1:08從創造出偉大的發明,
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1:08 - 1:13到幫助我們解決
眼前所面臨的種種挑戰。 -
1:13 - 1:15幾年前,
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1:15 - 1:19我和我的共同出資人
在大學教類似這樣的學生, -
1:19 - 1:23但我們教的學生,他們的上課狀況
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1:23 - 1:24比較類似這樣。
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1:24 - 1:25(笑聲)
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1:25 - 1:28沒錯,這就是外面的真實世界,
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1:28 - 1:32全世界很多大學都有類似的情況:
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1:32 - 1:34學生覺得老師上課無聊,
自己也無精打采, -
1:34 - 1:39有時候,他們甚至都無法了解
最初為什麼要學這個主題。 -
1:40 - 1:44所以,我們開始尋找
新的創新教學方法, -
1:44 - 1:47但我們找到的東西
都相當令人失望。 -
1:47 - 1:51我們看到實體書變成了電子書,
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1:51 - 1:55黑板變成了 YouTube 影片,
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1:55 - 1:57而演講大廳裡的長篇演說變成了
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1:57 - 2:00MOOCs ──大量線上開放課程。
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2:01 - 2:02如果你仔細想想,
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2:02 - 2:04我們現在在做的事,
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2:04 - 2:08只是把同樣的內容格式
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2:08 - 2:10帶出去給更多的學生──
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2:11 - 2:13這很棒,各位不要誤會,
這真的很棒── -
2:13 - 2:17但教學方法多多少少都還是一樣,
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2:17 - 2:19沒有真正的創新。
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2:20 - 2:22所以,我們開始在其它領域尋找。
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2:22 - 2:25我們發現,飛行模擬器,
-
2:25 - 2:28當與用來訓練飛行員的
真實飛行訓練一起使用時, -
2:28 - 2:33已經一次又一次地
被證實相當有效。 -
2:33 - 2:35所以,我們自己在想:
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2:36 - 2:38為什麼不把這個
運用到科學教學上呢? -
2:38 - 2:42為什麼不建立一個
虛擬實驗室的模擬器呢? -
2:44 - 2:45沒錯,我們辦到了。
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2:45 - 2:47我們基本上創造出了
-
2:47 - 2:52一個全擬真,一對一的,
虛擬實境實驗室模擬器, -
2:52 - 2:55在這裡,學生可以
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2:55 - 2:56用數學公式進行
-
2:56 - 3:00將會模擬出真實實驗室
情況的實驗。 -
3:00 - 3:01但並不是只有簡單的模擬──
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3:01 - 3:03我們也與麻省理工學院這樣的知名大學
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3:04 - 3:05合作建立了先進的模擬課程,
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3:05 - 3:10帶給這些學生們最新的
癌症研究體驗。 -
3:11 - 3:13突然間,校方也節省了很多經費,
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3:13 - 3:16因為學生可以先進行虛擬實驗
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3:16 - 3:20再進入真正的實驗室。
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3:20 - 3:22不僅如此,現在,他們也可以理解──
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3:22 - 3:25甚至在儀器中的分子層面──
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3:25 - 3:28了解到儀器裡面發生了甚麼變化。
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3:28 - 3:30而且他們也可以即時地
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3:30 - 3:33在虛擬實驗室裡從事危險的實驗。
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3:33 - 3:34舉個例子,
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3:34 - 3:38比如學習沙門氏菌相當重要,
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3:38 - 3:42但是很多學校
出於安全原因而無法開課。 -
3:42 - 3:44當然,我們也會給學生做測試,
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3:44 - 3:46然後給老師課程進度表,
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3:47 - 3:50以便他們全面性地了解
學生們的學習狀況。 -
3:50 - 3:51但是,我們並沒有停滯不前,
-
3:51 - 3:53因為我們已經看到
-
3:53 - 3:56鼓勵學生參與到課程中
具有相當重要的意義。 -
3:56 - 3:58所以我們請遊戲設計者
-
3:58 - 4:01幫我們創造好玩又
引人入勝的遊戲。 -
4:01 - 4:03比如,在這個案例中,
-
4:03 - 4:12學生要用他們的核心科學技術,
來破解神秘的 CSI 暗殺事件。 -
4:12 - 4:14當我們發表全部的設計後,
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4:14 - 4:16得到的反饋都是相當正面的。
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4:16 - 4:18這裡我們有 300 個學生,
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4:18 - 4:21當他們在學核心科學技術時,
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4:21 - 4:23都相當投入地想解開
CSI 的暗殺之謎。 -
4:23 - 4:25而我讓我最享受的是,
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4:25 - 4:29有時候真的有學生課後會來找我,
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4:29 - 4:31然後用相當驚訝且
有點困惑的表情說, -
4:31 - 4:36「我剛剛竟然在虛擬實驗室
度過了兩個小時, -
4:36 - 4:39而且……我竟然沒有看臉書。」
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4:39 - 4:40(笑聲)
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4:40 - 4:45這就是虛擬實驗室對學生來說
多有吸引力、多仿真。 -
4:45 - 4:47為了調查這樣做是否真的可行,
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4:48 - 4:52一位學習心理學家對
160名學生做了研究── -
4:52 - 4:56他們來自史丹福大學
及丹麥技術大學。 -
4:56 - 5:00他們把學生分成兩組。
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5:00 - 5:04第一組學生只能進行
虛擬實驗室模擬教學方式。 -
5:04 - 5:08另一組學生只能進行
傳統的教學方式。 -
5:08 - 5:11他們上課的時間都一樣。
-
5:11 - 5:12接下來有趣的是,
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5:12 - 5:16他們在實驗前與實驗後
分別對學生進行測驗, -
5:16 - 5:20這樣他們就可以測量出
學生的學習效果。 -
5:20 - 5:21他們發現,
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5:21 - 5:32虛擬實驗室教學方式比傳統教學方式
提高了 76% 的教學效果。 -
5:32 - 5:37但更有趣的是在
研究調查的第二部分, -
5:37 - 5:40有關老師在旁輔導的影響力。
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5:40 - 5:41他們發現,
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5:41 - 5:44如果你把虛擬實驗室與
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5:44 - 5:46老師在旁協助結合在一起,
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5:47 - 5:52學生的學習效果會提高 101% ,
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5:52 - 6:02這實際上是傳統
教師教學效果的兩倍。 -
6:02 - 6:04幾個月後,
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6:05 - 6:06我們開始問我們自己──
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6:06 - 6:09我們現在有很棒的團隊
我們有學習心理學專家、 -
6:09 - 6:11老師、科學家、遊戲開發商──
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6:11 - 6:13我們開始問我們自己:
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6:13 - 6:15我們要如何保持我們對自己
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6:15 - 6:18不斷創新教學的承諾?
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6:18 - 6:23今天,我真的很興奮
可以展示我們的成果, -
6:23 - 6:27我們相當努力且不斷創新。
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6:28 - 6:31我簡單的說明一下這是甚麼。
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6:31 - 6:34基本上,我只要拿出我的手機──
-
6:34 - 6:36大多數的學生都有這個,
智能手機── -
6:36 - 6:41然後,我把它插進這頭戴裝置中,
這個相當便宜的裝置。 -
6:41 - 6:43現在我可以有效率做的就是,
-
6:43 - 6:46我可以真的進入到這個虛擬的世界。
-
6:46 - 6:49觀眾當中有幾位已經
拿到裝置準備嘗試了, -
6:49 - 6:52因為你真的可以嘗試看看,
-
6:52 - 6:55體驗一下它有多麼的真實。
-
6:55 - 6:58我簡直就是已經進入到
這個虛擬實驗室。 -
6:58 - 7:00你們有看到我嗎,有沒有在螢幕上?
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7:00 - 7:01觀眾:有。
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7:01 - 7:03麥可:很好!太棒了!
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7:03 - 7:06基本上,我已經把我的手機
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7:06 - 7:09轉進到這個全擬真、價值百萬的
常春藤聯盟實驗室裡了, -
7:09 - 7:12這裡面有相當棒的儀器
可以跟我互動。 -
7:12 - 7:16舉個例子,我可以拿起
吸量管做實驗。 -
7:16 - 7:18我有 E-Ggel,PCR 儀器,
喔,你看那邊, -
7:18 - 7:21我有次世代的定序儀器,
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7:21 - 7:24我甚至有我的電子顯微鏡。
-
7:24 - 7:28我的意思是,有誰能把
電子顯微鏡放在口袋? -
7:28 - 7:30這裡,我有自己的儀器,
-
7:30 - 7:32我可以在儀器上做不同的實驗。
-
7:32 - 7:33這裡,還有一扇門,
-
7:33 - 7:36我可以進去做其它實驗,
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7:36 - 7:38我可以在實驗室裡進行實驗。
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7:38 - 7:40還有這個,我有自己的學習平板。
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7:40 - 7:41這是一個智能平板,
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7:41 - 7:44可以讓我閱讀相關的理論。
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7:44 - 7:46就如你所見的,我可以與它互動。
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7:46 - 7:50我可以看影片,
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7:50 - 7:54也可以看我接下來準備
要做的實驗的相關內容。 -
7:54 - 7:55然後這邊,這位是瑪莉。
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7:56 - 7:59她是我的老師,我的實驗室助理,
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7:59 - 8:02她做的就是,介紹實驗室的一切。
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8:02 - 8:03很快的,
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8:03 - 8:07老師將可以把他們自己瞬間移動到
-
8:07 - 8:09我現在所處的虛擬世界裡來,
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8:09 - 8:12並幫助我、導引我做完整個實驗。
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8:12 - 8:15在我要結束前,
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8:15 - 8:18我想要向各位展示更酷的東西,
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8:18 - 8:21我認為你在真實的實驗室裡
甚至都沒辦法接觸到。 -
8:21 - 8:22就是這一台 PCR 儀器。
(聚合脢連鎖反應儀器) -
8:22 - 8:24我準備開始進行這項實驗。
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8:24 - 8:29我剛剛做的就是,
把我自己縮小到幾百萬倍, -
8:29 - 8:30縮到跟一個分子一樣的大小──
-
8:30 - 8:33各位真的要嘗試一下,真的很酷。
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8:33 - 8:35現在,我感覺好像站在儀器裡面,
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8:35 - 8:38看著所有的 DNA 及分子。
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8:38 - 8:41我看到聚合酶,還有酵素等等。
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8:41 - 8:43我還可以看到,
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8:43 - 8:46DNA 如何被複製好幾百萬倍出來,
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8:46 - 8:49就像各位身體裡面
現在正在發生的事情一樣。 -
8:49 - 8:54我真的可以感受並了解到
這一切是如何運作的。 -
8:54 - 8:58現在,我希望可以給各位一些
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8:58 - 9:03關於這些新的教學方式的可行性。
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9:04 - 9:06我也想強調
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9:06 - 9:09各位剛剛看到的所有東西
也可以在 iPad 及筆記型電腦上操作, -
9:09 - 9:10可以不用頭戴式裝置。
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9:11 - 9:13我說這是為了一個很重要的原因。
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9:13 - 9:17為了讓我們支持並鼓勵
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9:17 - 9:19我們的下一代對科學的熱情,
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9:19 - 9:23我們真的需要老師們在課堂上
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9:23 - 9:26主動採用新的科技教學方法。
-
9:27 - 9:28有了這麼多的方法,
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9:28 - 9:33我相信下一個
科學教育的巨大突破 -
9:33 - 9:35不再是靠科技,
-
9:35 - 9:42而是靠老師們在課堂上推動並
採用這些科技的決心。 -
9:42 - 9:44所以我們希望,
-
9:44 - 9:49更多的大學、學校、老師
可以與科技公司合作, -
9:49 - 9:53讓學生發揮出最大的潛力。
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9:53 - 9:54最後,
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9:54 - 9:57我想給各位講一個小故事,
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9:57 - 9:59一個激勵我的故事。
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9:59 - 10:01就是這位傑克.安佐卡的故事。
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10:01 - 10:03你們有些人也許已經知道這個人。
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10:03 - 10:06傑克在他 15 歲的時候,
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10:06 - 10:13發明了一個新的、開創性、
低成本、快速的胰腺癌測試試紙, -
10:14 - 10:18在傑克分享他如何做出這個
突破性發明的故事時, -
10:18 - 10:23他也說明了一件差點阻礙他做
這項突破性發明的故事。 -
10:24 - 10:33就是,他因為太年輕沒有經驗,
所以不允許進到實驗室裡做實驗。 -
10:34 - 10:36現在,想像一下,如果我們可以
-
10:36 - 10:39把價值上百萬的常春藤
大學的虛擬實驗室 -
10:39 - 10:43帶到外面的世界,
給所有像是傑克這樣的學生, -
10:43 - 10:47讓他們也能接觸到最先進、
最強大、最昂貴的儀器, -
10:47 - 10:49這會讓在場所有的科學家,
-
10:49 - 10:52興奮地跳起來。
-
10:52 - 10:56然後想像一下,那會
如何支持並激勵到 -
10:56 - 11:01全新一代的年輕聰明科學家們,
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11:01 - 11:04讓他們準備好創新並改變世界。
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11:04 - 11:05非常謝謝各位。
-
11:05 - 11:13(掌聲)
- Title:
- 這個虛擬實驗室即將改革科學教育的方式
- Speaker:
- 麥可.波第卡爾
- Description:
-
虛擬實境已經不是遙不可及的未來,它不再是只有提供遊戲與娛樂的功能。麥可.波第卡爾想要利用它讓高品質教育更普及。在這場耳目一新的談話中,他展示了他的想法,這個想法將可以改革我們現今學校科學教育的方式。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:26
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