Moleculous geeft KUL-studenten game-ervaring bij cursus chemie

16 april 2024 - David Van Waeyenberghe

Een nieuwe en innovatieve computerapplicatie geeft studenten aan de Faculteit Farmaceutische Wetenschappen van de KU Leuven beter inzicht krijgen in hun cursus Organische Chemie. De game Moleculous is ontwikkeld in samenwerking met het Biomedical Technology Lab. Moleculous verbetert de leerervaring van studenten dankzij interactieve 3D-visualisaties van moleculaire structuren.

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

Afgestemd op studenten

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, aldus een persbericht van de KU Leuven. Het Moleculous team 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?

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 wordt bevorderd. Studenten kunnen aan de slag op hun eigen computer, maar de faculteit biedt het programma ook aan in pc-lokalen voor gezamenlijk gebruik.

3D visualisties

“Dankzij Moleculous ontdekken studenten ludiek hoe Lewis-structuren van organische moleculen worden opgebouwd”, aldus professor en docent Organische chemie Peter Verwilst. “Die structuren gekoppeld aan een interactieve 3D-weergave van die molecule, tonen hoe moleculen er in de driedimensionale ruimte uitzien. Dat is ontzettend belangrijk om later een dieper mechanistisch inzicht in organische reacties te kunnen verkrijgen.”

Moleculous is uniek omwille van de interactieve 3D visualisaties, maar ook omdat het uitsluitend bedoeld is voor onderwijs. De toepassing is afgestemd op onder andere 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.

Unreal Engine 5

Voor het ontwerp en de ontwikkeling van Moleculous hebben de gameontwikkelaars van het Biomedical Technology Lab gebruikgemaakt van de geavanceerde Unreal Engine 5. Daardoor 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. “Het is een fijne, speelse manier om de leerstof in te studeren. Het voelt niet aan als iets wat moet, maar eerder als iets wat ik zelf wil doen”, besluit studente Niamh Mc Donagh.