Spelen met moleculen: 'Moleculous' geeft studenten een game-ervaring bij cursus chemie

Spelen met moleculen: 'Moleculous' geeft studenten een game-ervaring bij cursus chemie

Aan de Faculteit Farmaceutische Wetenschappen van de KU Leuven, kunnen studenten dankzij een nieuwe innovatieve computerapplicatie beter inzicht krijgen in hun cursus Organische Chemie. In samenwerking met het Biomedical Technology Lab, werd Moleculous ontwikkeld. Moleculous is een innovatieve computerapplicatie die de leerervaring van studenten verbetert dankzij interactieve 3D-visualisaties van moleculaire structuren.

Complexe structuren van moleculen begrijpen, is cruciaal voor studenten Farmaceutische Wetenschappen. Maar vaak is het niet eenvoudig om inzicht te krijgen in ingewikkelde scheikundige formules. Nochtans is de ruimtelijke, driedimensionale structuur van een molecule (= actief bestanddeel van een geneesmiddel) bepalend voor de geneeskrachtige werking van een geneesmiddel. Deze kennis vormt dus een belangrijke schakel binnen het farmaceutisch onderwijs, met een specifieke focus op geneesmiddelenontwikkeling.

Er bestaat daarom al langer visualisatiesoftware om de complexe structuren aanschouwelijk te maken, maar vaak is die niet optimaal afgestemd op de specifieke noden van studenten.

Het Moleculous team van KU Leuven vertrok daarom vanuit de fundamentele vraag: hoe kunnen we alle studenten helpen om sneller en grondiger inzicht te verwerven in de ruimtelijke structuur van moleculen? De Faculteit Farmaceutische Wetenschappen werkte samen met het Biomedical Technology Lab om een digitale oplossing te zoeken die tegemoetkomt aan alle behoeften.

Het startscherm van de applicatie

Het resultaat, de computerapplicatie Moleculous, brengt moleculaire structuren in beeld en stelt studenten in staat om stapsgewijs zelf moleculen op te bouwen. Tijdens dit proces krijgt de student bovendien feedback zodat het effectieve leerproces bevorderd wordt. Studenten kunnen aan de slag op hun eigen computer, maar de faculteit biedt het programma ook aan in pc-lokalen voor gezamenlijk gebruik.

'Dankzij Moleculous ontdekken onze studenten op ludieke manier hoe Lewis-structuren van organische moleculen opgebouwd worden. Daarnaast worden die structuren gekoppeld aan een interactieve 3D-weergave van die molecule. Op deze manier kunnen studenten zich beter leren inbeelden hoe moleculen er in de driedimensionale ruimte uitzien, wat ontzettend belangrijk is om later een dieper mechanistisch inzicht in organische reacties te kunnen verkrijgen', zegt Prof. Peter Verwilst (docent Organische chemie).

Moleculous is uniek omdat het, in tegenstelling tot traditionele methoden die vaak vertrouwen op fysieke modellen of 2D-tekeningen, nieuwe mogelijkheden opent voor interactieve 3D-visualisaties voor het onderwijs en leren. Bovendien is Moleculous ook uniek omdat het uitsluitend bedoeld is voor onderwijs. De toepassing is afgestemd op o.a. de cursus Algemene chemie en Organische chemie in de bacheloropleiding farmaceutische wetenschappen. De integratie in het onderwijs zorgt voor een naadloze leerervaring, waarbij studenten de kennis van het college kunnen inoefenen en toepassen in de applicatie.

Voor het ontwerp en de ontwikkeling van Moleculous hebben de gameontwikkelaars van het Biomedical Technology Lab gebruikgemaakt van de geavanceerde Unreal Engine 5, die vaak wordt ingezet voor de ontwikkeling van pc- en consolegames. Door gebruik te maken van een game engine was het mogelijk om gamification te integreren, bijvoorbeeld door het niveau van de oefeningen aan te passen aan het kennisniveau van de studenten en beloningen aan te bieden in de vorm van nieuwe oefeningen en omgevingen wanneer een nieuw leerniveau is bereikt. Door uitgebreide optimalisaties en het gebruik van de nieuwste upscalingtechnieken zoals AMD FidelityFX™ Super Resolution kan er een hoge mate van visuele getrouwheid geboden worden op minder krachtige computers en laptops.

'Moleculous combineert chemie en gamification. Stapsgewijs worden spelers begeleid bij het opbouwen van correcte lewisstructuren. Het ruimtelijke inzicht in moleculen wordt hierdoor aangescherpt. - Nice game!' zegt Riet Ramaekers (docent oefenzittingen Algemene chemie).'Het is een fijne, speelse manier om de leerstof in te studeren. Hierdoor voelt het niet aan als iets wat moet, maar eerder als iets dat ik zelf wil doen', zegt studente Niamh Mc Donagh.

Contact

Professor Veerle Foulon, decaan Faculteit Farmaceutische Wetenschappen

Beeldmateriaal

Lees meer

Public link

Please use the above public link if you want to share this noodl on another website.