休暇中の多くの人と同じように、私は時間がかかった - おそらく多すぎる - 最も人気のあるゲームの1つを演奏する ベストレビュー 2018のビデオゲーム：スパイダーマンに設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
私は化学研究から脱却することを考えていましたが、私はニューヨーク市内各地のバーチャル研究ミッションを通じて自分がウェブスウィングしていることに気づきました。 のサンプルを集めました 多環芳香族炭化水素 Hell's Kitchenで、チャイナタウンでの自動車排出量を調査し、大気中の化学組成を決定 粒子状物質 ミッドタウン
「スパイダーマン」はこれらの環境に優しい研究ミッションの多くを持っています。 しかし、私が最も心強いことがわかったのは、このゲームには化学や物理学の高度な概念を潜在的に教えることができるツールも含まれているということです。 これらのツールには、電波の波長と振幅の調整、目標電圧を満たすための回路の再配線、および未知の化学物質を識別するための吸収分光法の使用が含まれます。
それを信じるかどうか、 何百万という人々 「スパイダーマン」を弾くことは、量子力学の原理に無意識のうちに導入されました。 ビデオゲームのこの側面には多くの科学があります。 おそらくもっと重要なのは - として 化学研究者 そして大学の講師 - このゲームは、高等教育において楽しく魅力的な方法で科学を教えるための興味深い機会を表していると思います。
分光法と 'スパイダーマン'
プレイヤーが「スパイダーマン」でシミュレートする科学的技術をよりよく理解するためには、それが吸収分光法とは何かについての短い入門書を持つことを助けます。
物質と光の相互作用は、物質がどのような物質でできているのかを科学者が理解しなければならない最も強力な手段です。 物質が光と相互作用しないとき、私たちは文字通り暗闇の中に残されています。 この問題は、まだ知られていない構成で明らかにされています。 暗黒物質 それが宇宙の物質の大部分を占めています。
原子や分子のような普通の物質を研究するために光を使うことは、 分光法。 それは化学と物理学の大学コースの重要な部分です。 現在多くの異なる種類の分光法がある。 しかし、基本的な概念は、アイザックニュートンが最初にプリズムで太陽光を拡散させた17th世紀に始まったオリジナルバージョンとほとんど同じです。
Pink Floydの "Dark Side of the Moon"アルバムでよく知られているように カバー例えば、プリズムを用いて太陽の白色光を分散させると、紫色（より高いエネルギー、より短い波長）から赤色（より低いエネルギー、より長い波長）まで広がるその連続的なカラースペクトルが明らかになる。 ただし、これを慎重に行うと、この連続スペクトルは次のようにパターン化されていることがわかります。 断続的なダークバンド.
これらのダークバンドの起源は20世紀まで完全には理解されていませんでしたが、科学者たちは現在、それらが太陽の中に存在する原子や分子による特定の波長の光の吸収によるものであることを知っています。 事実、この種の分光法は、それが地球上で同定される前に太陽スペクトルにおけるヘリウムの発見をもたらした。 これが、太陽を意味するギリシャの「ヘリオス」からその名前が由来している理由です。
それで、何がこの現象を引き起こしますか？ 原子と分子は、それらの電子がどのように配置されているかに依存するエネルギーレベルのセットを持っています。 光の吸収 - これはエネルギーであることを覚えている - は電子をこれらの異なるレベルに再配列させることがある。 問題は、吸収が起こるためには、光のエネルギー（または波長）が、原子または分子内の2つの電子配置間のエネルギー差と正確に一致している必要があるということです。 この一連のエネルギーは各化学物質に固有のものであり、それを識別することができるフィンガープリントのような明確な吸収スペクトルをもたらします。
「スパイダーマン」では、プレイヤーはこれらのスペクトルの簡易版を使って未知の物質を識別します。
目的は、未知の物質の吸収スペクトルを得るために提供されたフラグメントインベントリを使用してスペクトル内のパターンを一致させることです。 あいにく、世界中の化学者にとって、未知の分子の化学構造を決定することははるかに複雑です。
それでも、スペクトロスコピストがこのスペクトルを割り当てると呼ぶもののビデオゲーム版で伝えられる科学のかなりの量があります。 ほんの少しの修正と追加の説明だけが、ゲームのこれらの部分をこれらの概念を学部生に教えるための優れた方法にすることができます。 しかし、ビデオゲームは高等教育で使われたことがありますか？
高等教育におけるビデオゲーム
教育用ビデオゲーム 算数や綴りのような初歩的なスキルが一般的です。 同様に、大学は大学です。 ますます夢中になるビデオゲーム 彼らの授業に。
Nature Chemistry誌の最近の出版物で、研究者たちはビデオゲーム「Minecraft」の修正版を「ポリクラフトワールドこのゲームでは、プレイヤーはゲーム内の材料を作ることによってポリマー化学を学ぶ。 予備結果は学生がそれを示した 本当の化学を学んだ 彼らは成績のためにそれをやっていなかったり、定期的な教室での指導を受けていなくても、ゲームを通して。
人気のあるゲームではKerbal宇宙計画プレイヤーはロケットを打ち上げて軌道に乗せることで、独自の宇宙計画を構築します。 ゲームはもともと教育目的のために意図されていませんでしたが、その物理学計算で厳密な軌道力学を実行します。 NASAはとても正確です ゲームの開発者に加わりました 新しいミッションを作成するために 教育対応のスタンドアロンゲーム それは大学の物理学コースで直接使用することができます。
生化学ベースのゲームでは、独自のアプローチが取られています。FoldItこのゲームは、教育的な役割を果たすだけでなく、 市民科学プラットフォーム。 ゲームでは、プレイヤーは実際のタンパク質の構造を操作して「最高」または最低エネルギー構造を検索します。 Nature誌に発表された結果は、 プレイヤーの検索方法 コンピュータベースのアルゴリズムとうまく組み合わせることができます。 実際の科学的問題を解決する.
高等教育におけるビデオゲームの使用は現実的な可能性であり、ビデオゲームフォーマットを介して教育コンテンツを配信することの利点を考えると、高等教育において有望な未来さえもあり得る。 これらの利点には、リモートアクセス、パーソナライズされた学生の進歩、即時のフィードバックなどがあります。 しかし、魅力的なビデオゲームを最初から作成することは、やりがいがあり、コストがかかり、時間がかかります。 として 示された 「PolyCraft World」のクリエイターによって、「スパイダーマン」の研究ミッションのように、教育目的のために変更する既存のゲームを見つけることは、最善の方法かもしれません。
著者: アーロンW.ハリソン、教育研究フェロー、 チャップマン大学
