Today, I am going to show you how this tablet and this virtual-reality headset that I'm wearing are going to completely revolutionize science education. And I'm also going to show you how it can make any science teacher more than twice as effective. But before I show you how all of this is possible, let's talk briefly about why improving the quality of science education is so vitally important.
Hoje vou lhes mostrar como este tablet e estes óculos de realidade virtual que estou usando vão revolucionar completamente o ensino de ciências. Também lhes mostrarei como isto pode tornar qualquer professor de ciências duas vezes mais eficiente. Mas antes de mostrar como tudo isso é possível, vamos conversar um pouco sobre por que melhorar a qualidade do ensino de ciências é fundamental.
If you think about it, the world is growing incredibly fast. And with that growth comes a whole list of growing challenges, challenges such as dealing with global warming, solving starvation and water shortages and curing diseases, to name just a few.
Se pararmos pra pensar, nosso planeta está crescendo incrivelmente rápido. E este crescimento traz consigo uma lista extensa de desafios crescentes, tais como lidar com o aquecimento global, solucionar a situação da fome e da falta de água e curar doenças, dentre tantos outros.
And who, exactly, is going to help us solve all of these great challenges? Well, to a very last degree, it is these young students. This is the next generation of young, bright scientists. And in many ways, we all rely on them for coming up with new, great innovations to help us solve all these challenges ahead of us. And so a couple of years back, my cofounder and I were teaching university students just like these, only the students we were teaching looked a little bit more like this here.
E quem, exatamente, nos ajudará a resolver todos estes grandes desafios? Bem, em última instância, são estes jovens estudantes. Esta é a próxima geração de jovens cientistas brilhantes, e dependemos deles de tantas maneiras para o desenvolvimento de grandes inovações que nos ajudarão a resolver os desafios que virão. Então, alguns anos atrás, meu cofundador e eu ensinávamos universitários assim como estes, só que os nossos se pareciam mais com estas aqui.
(Laughter)
(Risos)
And yes, this is really the reality out there in way too many universities around the world: students that are bored, disengaged and sometimes not even sure why they're learning about a topic in the first place.
E, sim, esta é a realidade em tantas universidades mundo afora: alunos entediados, desengajados e, às vezes, que nem mesmo sabem por que estão estudando determinado assunto para começo de conversa.
So we started looking around for new, innovative teaching methods, but what we found was quite disappointing. We saw that books were being turned into e-books, blackboards were being turned into YouTube videos and lecture hall monologues were being turned into MOOCs -- massive online open courses. And if you think about it, all we're really doing here is taking the same content and the same format, and bringing it out to more students -- which is great, don't get me wrong, that is really great -- but the teaching method is still more or less the same, no real innovation there.
Então, começamos a procurar métodos de ensino novos e inovadores, mas o que encontramos foi um tanto decepcionante. Percebemos que livros eram transformados em e-books, quadros negros em vídeos do YouTube e aulas presenciais por MOOCs: cursos online abertos e massivos. Se vocês pararem pra pensar, estamos na verdade utilizando o mesmo conteúdo e o mesmo formato e os disponibilizando para mais alunos, o que é ótimo, não me entendam mal, é muito bom mesmo, mas os métodos de ensino são praticamente os mesmos, sem inovações de verdade.
So we started looking elsewhere. What we found was that flight simulators had been proven over and over again to be far more effective when used in combination with real, in-flight training to train the pilots. And so we thought to ourselves: Why not just apply that to science? Why not build a virtual laboratory simulator?
Começamos a procurar em outros lugares e descobrimos que simuladores de voo provaram ser, repetidamente, muito mais eficazes quando combinados com treinamentos reais em voo para capacitar pilotos. Então pensamos: por que não aplicar isto às ciências? Por que não construir um simulador virtual de laboratório?
Well, we did it. We basically set out to create a fully simulated, one-to-one, virtual reality laboratory simulator, where the students could perform experiments with mathematical equations that would simulate what would happen in a real-world lab. But not just simple simulations -- we would also create advanced simulations with top universities like MIT, to bring out cutting-edge cancer research to these students. And suddenly, the universities could save millions of dollars by letting the students perform virtual experiments before they go into the real laboratory. And not only that; now, they could also understand -- even on a molecular level inside the machine -- what is happening to the machines. And then they could suddenly perform dangerous experiments in the labs as well. For instance also here, learning about salmonella bacteria, which is an important topic that many schools cannot teach for good safety reasons. And we, of course, quiz the students and then give the teachers a full dashboard, so they fully understand where the students are at.
Bem, foi o que fizemos. Basicamente nos pusemos a criar um simulador de laboratório, individual e simulado por meio de realidade virtual no qual os alunos poderiam realizar experimentos com equações matemáticas que simulariam o que aconteceria em um laboratório físico. Mas não somente simulações simples. Criaríamos também simulações avançadas com universidades de ponta como o MIT, para disponibilizar pesquisas modernas sobre câncer para estes alunos. E, de repente, as universidades economizariam milhares de dólares ao permitir que alunos realizassem experimentos virtuais antes de usarem um laboratório de verdade. E não somente isso: a partir daí, eles poderiam também compreender, até mesmo a nível molecular dentro da máquina, o que acontece com as máquinas. E, de repente, poderiam realizar experimentos perigosos nos laboratórios também. Por exemplo, aqui também poderiam aprender sobre a salmonela, um tema importante que não pode ser ensinado por muitas escolas por questões de segurança. E claro, nós testamos os alunos e fornecemos aos professores um painel de controle completo para que possam acompanhar o progresso dos seus alunos.
But we didn't stop there, because we had seen just how important meaning is for the students' engagement in the class. So we brought in game designers to create fun and engaging stories. For instance, here in this case, where the students have to solve a mysterious CSI murder case using their core science skills.
Mas não paramos por aí, porque havíamos percebido o quão importante é o significado para se ter alunos interessados em sala. Por isso, convidamos desenvolvedores de jogos para criarem histórias divertidas e engadoras. Por exemplo, neste caso, no qual os alunos devem resolver um assassinato misterioso no estilo CSI usando suas principais habilidades científicas.
And the feedback we got when we launched all of this was quite overwhelmingly positive. Here we have 300 students, all passionately solving CSI murder cases while learning core science skills. And what I love the most about this is really when the students come up to me sometimes afterwards, all surprised and a little confused, and say, "I just spent two hours in this virtual lab, and ... and I didn't check Facebook."
O retorno que obtivemos quando lançamos tudo isso foi incrivelmente positivo. Aqui temos 300 alunos, todos entusiasmados resolvendo casos de assassinato enquanto aprendiam habilidades científicas essenciais. E o que mais gosto sobre isto é que, de fato, quando os alunos vem até mim após a prática, surpresos e um pouco confusos, e dizem: "Passei duas horas neste laboratório virtual, e nem olhei meu Facebook".
(Laughter)
(Risos)
That's how engaging and immersive this really is for the students.
Este é um exemplo de como estas aulas são imersivas e interessantes para eles.
And so, to investigate whether this really worked, a learning psychologist did a study with 160 students -- that was from Stanford University and Technical University of Denmark. And what they did is split the students into two groups. One group would only use the virtual laboratory simulations, the other group would only use traditional teaching methods, and they had the same amount of time. Then, interestingly, they gave the students a test before and after the experiment, so they could clearly measure the learning impact of the students. And what they found was a surprisingly high 76 percent increase in the learning effectiveness when using virtual laboratories over traditional teaching methods.
Assim, para investigar se isto realmente funcionou, um psicólogo especialista em aprendizagem realizou um estudo com 160 alunos da Universidade de Stanford e da Universidade Técnica da Dinamarca. Eles dividiram os alunos em dois grupos: um deles utilizaria somente as simulações do laboratório virtual, e o outro utilizaria somente métodos tradicionais de ensino, em um determinado período. Então, curiosamente, deram aos alunos um teste antes e depois do experimento, para poderem mensurar claramente o impacto na aprendizagem dos alunos. Eles descobriram um surpreendente aumento de 76% na eficácia do aprendizado no uso dos laboratórios virtuais em relação aos métodos tradicionais.
But even more interestingly, the second part of this study investigated what the teacher's impact was on the learning. And what they found was that when you combined the virtual laboratories with teacher-led coaching and mentoring, then we saw a total 101 percent increase in the learning effectiveness, which effectively doubles the science teacher's impact with the same amount of time spent. So a couple of months back, we started asking ourselves -- we have a wonderful team now of learning psychologists and teachers and scientists and game developers -- and we started asking ourselves: How can we keep ourselves to our promise of constantly reimagining education?
Ainda mais curiosamente, a segunda parte deste estudo investigou o impacto do professor no aprendizado. Eles descobriram que, ao combinar os laboratórios virtuais com treinamentos e orientação guiadas por um professor, houve um aumento total de 101% na eficácia de aprendizado, o que efetivamente duplica o impacto que o professor de ciências tem com o mesmo tempo gasto. Alguns meses atrás, começamos a nos perguntar: temos uma equipe dos sonhos de psicólogos da aprendizagem, professores, cientistas e desenvolvedores de jogos, então, como podemos manter nossa promessa de repensar a educação incessantemente?
And today, I am really excited to be presenting what we came up with and have been working incredibly hard to create. I will explain briefly what this is. Basically, I take my mobile phone -- most students already have these, smartphones -- and I plug it into this virtual-reality headset, a low-cost headset. And now what I can effectively do is, I can literally step into this virtual world. We'll have some of you in the audience also get to try this, because it is really something that you have to try to fully feel how immersive it really is. It literally feels like I just stepped inside this virtual lab. Do you see me up on the screen?
E hoje, estou muito ansioso para apresentar o que inventamos e temos dado muito duro para criar. Vou explicar brevemente do que falo. Basicamente, pego meu telefone celular, a maioria dos alunos já possui estes smartphones, e o conecto a estes óculos de realidade virtual de baixo custo. E agora, posso literalmente entrar neste mundo virtual. Alguns de vocês também poderão testar, porque é realmente algo que vocês precisam experimentar para sentir por completo o quão imersivo este equipamento é. A sensação é, de fato, a de estar dentro deste laboratório virtual. Vocês me vêem na tela?
Audience: Yes.
Plateia: Sim.
Michael Bodekaer: Great! Awesome.
Michael Bodekaer: Ótimo!
So basically, I have just turned my mobile phone into a fully simulated, million-dollar Ivy League laboratory with all this amazing equipment that I can interact with. I can, for instance, pick up the pipette and do experiments with it. I have my E-Ggel, my PCR and -- oh, look there, I have my next-generation sequencing machine, and there I even have my electron microscope. I mean, who's carrying around an electron microscope in their pocket? And here I have my machine, I can do different experiments on the machine. And over here I have the door, I can go into other experiments, I can perform in the laboratories. And here, I have my learning tablet. This is an intelligent tablet that allows me to read about relevant theory. As you can see, I can interact with it. I can watch videos and see content that is relevant to the experiment that I'm performing right now. Then over here, I have Marie. She is my teacher -- my lab assistant -- and what she does is guides me through this whole laboratory. And very soon, the teachers will be able to literally teleport themselves into this virtual world that I'm in right now and help me, guide me, through this whole experiment.
Basicamente, acabei de transformar meu celular em um moderno laboratório totalmente simulado com esses equipamentos incríveis com os quais posso interagir. Posso, por exemplo, pegar uma pipeta e desenvolver experimentos com ela. Tenho meu E-Gel, meu PCR e, vejam só, tenho meu sequenciador de última geração e aí tenho meu microscópio eletrônico. Quem pode carregar um microscópio eletrônico no próprio bolso? Aqui tenho meu computador, no qual posso realizar diversos experimentos. E bem aqui tenho uma porta, pela qual posso ir a outros laboratórios e realizar experimentos neles. E aqui tenho meu tablet didático. Este tablet inteligente me permite ler sobre teorias relevantes para o experimento. Como podem ver, posso interagir com ele, posso assistir vídeos e ver conteúdos pertinentes ao experimento que estiver realizando no momento. E aqui está a Marie, minha professora e assistente de laboratório, e ela me guia dentro do laboratório. E muito em breve, os professores poderão literalmente se "teletransportar" para o mundo virtual no qual estou agora e me auxiliar, me guiar, durante todo o experimento.
And now before I finalize this, I want to show you an even cooler thing, I think -- something you cannot even do in real laboratories. This is a PCR machine. I'm now going to start this experiment. And what I just did is literally shrunk myself a million times into the size of a molecule -- and it really feels like it, you have to try this. So now it feels like I'm standing inside the machine and I'm seeing all the DNA, and I see the molecules. I see the polymerase and the enzymes and so forth. And I can see how in this case, DNA is being replicated millions of times, just like it's happening inside your body right now. And I can really feel and understand how all of this works.
E, antes de encerrarmos, quero lhes mostrar algo que acredito ser ainda mais legal, algo que não se pode fazer nem mesmo em laboratórios. Este é um aparelho de PCR. Iniciarei agora um experimento. Acabei de me encolher, literalmente, um milhão de vezes no tamanho de uma molécula. E é bem assim que me sinto; vocês têm que experimentar. Sinto como se estivesse dentro da máquina vendo todo o DNA e as moléculas. Consigo ver a polimerase, as enzimas e tudo mais. Também consigo ver, neste caso, como o DNA é replicado milhões de vezes, bem como está acontecendo dentro dos seus corpos agora. Consigo sentir e entender como tudo isso funciona.
Now, I hope that gives you a little bit of a sense of the possibilities in these new teaching methods. And I want to also emphasize that everything you just saw also works on iPads and laptops without the headsets. I say that for a very important reason. In order for us to really empower and inspire the next generation of scientists, we really need teachers to drive the adoption of new technologies in the classroom. And so in many ways, I believe that the next big, quantum leap in science education lies no longer with the technology, but rather with the teachers' decision to push forward and adopt these technologies inside the classrooms. And so it is our hope that more universities and schools and teachers will collaborate with technology companies to realize this full potential.
Espero que isto lhes dê uma noção geral das possibilidades proporcionadas por estas novas técnicas de ensino. Também gostaria de enfatizar que tudo que acabaram de ver também funciona em iPads e laptops sem os óculos. Digo isto por um motivo muito importante: para podermos verdadeiramente capacitar e inspirar a próxima geração de cientistas, precisamos de educadores que liderem a adoção de novas tecnologias em sala de aula. Assim, de várias maneiras, acredito que o próximo grande avanço no ensino de ciências não mais recai sobre a tecnologia, mas sim na decisão dos professores de levar adiante e adotar estas tecnologias nos ambientes educacionais. Por isso, é nosso desejo que cada vez mais universidades, escolas e professores colaborem com empresas de tecnologia para alcançar todo este potencial.
And so, lastly, I'd like to leave you with a little story that really inspires me. And that is the story of Jack Andraka. Some of you might already know him. Jack invented a new, groundbreaking low-cost test for pancreatic cancer at the age 15. And when Jack shares his story of how he did this huge breakthrough, he also explains that one thing almost prevented him from making this breakthrough. And that was that he did not have access to real laboratories, because he was too inexperienced to be allowed in.
Deste modo, e por fim, gostaria de deixá-los com uma pequena história que me inspira muito. É a história de Jack Andraka. Talvez alguns de vocês o conheçam. Jack inventou um novo revolucionário teste de baixo custo para o câncer de pâncreas quando tinha 15 anos. Quando Jack compartilha sua história de como chegou a tamanha descoberta, também explica que algo quase o impediu de realizá-la: ele não tinha acesso a laboratórios físicos, pois não tinha experiência suficiente para ser autorizado a utilizá-los.
Now, imagine if we could bring Ivy League, million-dollar virtual laboratories out to all these students just like Jack, all over the world, and give them the latest, greatest, most fancy machines you can imagine that would quite literally make any scientist in here jump up and down out of pure excitement. And then imagine how that would empower and inspire a whole new generation of young and bright scientists, ready to innovate and change the world.
Então, imaginem se pudéssemos levar laboratórios virtuais de ponta para todos os alunos como Jack, no mundo todo, e dar-lhes os melhores e mais modernos aparelhos que vocês podem imaginar, os quais, literalmente, fariam qualquer cientista aqui saltar de tanto entusiasmo. E então imaginem como isto capacitaria e inspiraria toda uma nova geração de jovens cientistas brilhantes, prontos para inovar e mudar o mundo.
Thank you very much.
Muito obrigado.
(Applause)
(Aplausos)