Как новая среда в современном образовании, технология виртуальной реальности стимулировала изменения педагогической практики и добавила дополнительные возможности для экспериментального обучения, например, которые применяют в Онлайн-школе EasyPro Academy. Погружение и интерактивный опыт VR, по-видимому, хорошо сочетаются с практическими предметами, такими как креативный дизайн. Связанные с дизайном курсы в среднем образовании обычно привлекают студентов своими практическими элементами, которые также помогают развивать творческие и когнитивные способности учащихся. Теория обучения с двойным кодированием утверждает, что процесс обучения можно улучшить, используя симметричные визуальные и языковые системы левого и правого полушарий. В этой статье представлена новая структура обучения, которая сочетает обучение в классе с технологией VR. Мы разрабатываем структуру курса на основе таксономии Блума и заполняем знания и навыки, связанные с 3D-дизайном. В сотрудничестве с местной школой мы внедрили и доставили предлагаемый курс группе студентов. После курса мы используем анкеты и интервью для сбора и анализа отзывов участников. Результаты показывают, что интерактивный опыт в VR лучше совпадает с восприятием студентами концептуального 3D-дизайна. Методы обучения также хорошо приняты ими. На основании результатов мы предполагаем, что технология иммерсивной виртуальной реальности является перспективным инструментом для разработки практических курсов, таких как проектирование и разработка продукта.
Введение
Дизайн является одной из важных предметных областей, включенных в образование STEAM (наука, технология, инженерия, искусство и математика). Многие педагоги считают, что образование STEAM может улучшить эстетическое восприятие и достичь эффекта междисциплинарного сотрудничества, чтобы развивать креативность и критическое мышление учащихся ( Prezhdarova and Pastarmadzhieva, 2020 ). Грэм (2020) утверждал, что образование в области дизайна естественным образом интегрирует искусство, науку и технологию для улучшения когнитивных и практических навыков учащихся. Таким образом, образование в области дизайна должно быть всеобъемлющей концепцией, которая связывает «воображение» и «планирование» для достижения «целенаправленного творения» ( Zhang, 2018 ). Элементы успешного процесса обучения должны включать эффективные режимы обучения, соответствующие инструменты обучения и организацию учебной деятельности ( Laurillard et al., 2013 ). Эти элементы необходимы педагогам для балансировки отношений между тремя в процессе организации учебной программы. С точки зрения образования в области дизайна, концептуальные знания и практика проектирования тесно переплетаются, помогая студентам сформировать понимание технологии дизайна.
Теория двойного кодирования (DCT), предложенная Пайвио (1991), ставит визуальное и вербальное познание в равной степени важные позиции для изучения новых знаний ( Liu et al., 2020 ). Майер и Андерсон (1991) обнаружили, что эффект обучения только вербальной или визуальной интерпретации не так хорош, как эффект координированной интерпретации, объединяющей вербальную и визуальную интерпретацию. Используя визуальные и вербальные системы, которые симметричны как в левом, так и в правом полушариях мозга, процесс обучения учащегося может быть значительно улучшен ( Suh and Moyer-Packenham, 2007 ). С появлением иммерсивных технологий процесс обучения может быть обогащен за счет включения большего количества каналов информации ( Barari et al., 2020 ). Дальстром и Бичсель (2013) заявили, что одним из важнейших вопросов использования технологий в образовании является способность педагогов бесшовно интегрировать технологии в педагогическую структуру. Педагоги должны разрабатывать учебный опыт для удовлетворения потребностей учащихся, но просто вводить новые технологии как изолированную повестку дня. Многие исследования показали, что виртуальная реальность может положительно влиять на результаты обучения студентов в области дизайна ( Allcoat and von-Mühlenen, 2018 ; Meyer et al., 2019 ; Radianti et al., 2020 ). Например, сочетание иммерсивной виртуальной реальности с 3D-моделированием, чтобы студенты могли учиться с более интуитивным и отзывчивым процессом ( Bruno et al., 2007 ; Jimeno-Morenilla et al., 2016 ; Liang et al., 2016 ; Camba et al., 2017 ; Hamurcu, 2018 ; Shih et al., 2019 ). Технология VR также может помочь мотивировать учеников средней школы ( Tang et al., 2020 ) и привнести новую перспективу в подачу курса. Поглощающий визуальный опыт, предоставляемый VR, по-видимому, улучшает визуальное содержание теории DCT, особенно в области образования в области дизайна, которое предъявляет особые требования к пониманию трехмерного пространства.
Как средство обучения, виртуальная реальность выгодна тем, что позволяет студентам напрямую взаимодействовать с моделями дизайна, тем самым лучше имитируя физические манипуляции в реальности. Однако, согласно обзору Radianti et al. (2020) , большинство текущих исследований сосредоточено на разработке различных приложений для обучения виртуальной реальности. Более того, во многих связанных курсах вместо иммерсивного отображения использовались панорамные изображения на рабочем столе для имитации обучения определенным задачам ( Lin and Hsu, 2017 ), что может не подходить для студентов на ранних этапах обучения дизайну, где часто имеют место эвристика, дивергентное мышление и промежуточная рефлексия. Курс дизайна в средней школе призван вдохновлять студентов на дизайнерское мышление и понимание, поэтому стоит обсудить способ внедрения технологии виртуальной реальности в образовательный процесс и степень достижения ожидаемого образовательного эффекта. В этой статье наше исследование было инициировано в ответ на следующие вопросы: 1) как внедрить иммерсивную технологию в курс дизайна в средней школе, чтобы студенты могли освоить базовые навыки выражения дизайна? 2) как студенты оценивают свой опыт обучения и достижения после завершения курса дизайна на основе VR? Мы стремимся: 1) связать предметное обучение и иммерсивное обучение с предлагаемой педагогической структурой, 2) проанализировать потребности студентов и оценить такую структуру, чтобы информировать преподавателей дизайна, которые хотят интегрировать технологию иммерсивной VR в свое обучение. Остальная часть этой статьи структурирована следующим образом: « Связанные работы » представляют текущие исследования в области теории двойного кодирования и образования VR. В « Методологии » мы разрабатываем предлагаемую педагогическую структуру и структуру курса. Отзывы о курсе, собранные с помощью анкет и интервью, анализируются и обсуждаются в « Анализе и обсуждении отзывов учащихся ». Затем мы завершаем работу в «Заключении».
Связанные работы
Теория двойного кодирования и стиль обучения
Многие исследователи предложили методы обучения, подходящие для разных типов учащихся, и интегрировали их в образовательную практику ( Demirbas and Demirkan, 2003 ; Kvan and Jia, 2005 ). Несколько исследований также показали, что когда режим обучения соответствует стилю обучения учащихся, можно достичь лучшего эффекта обучения ( Mahlios, 2001 ; Stanberry and Azria-Evans, 2001 ; Ogden, 2003 ; Lovelace, 2005 ; Naimie et al., 2010 ). С другой стороны, Pashler et al. (2008) обнаружили, что только несколько исследований подтвердили прямое влияние стиля обучения на успеваемость учащихся. Большинство этих исследований основаны на теории экспериментального обучения ( Demirkan and Demirbas, 2008 ; Amran et al., 2011 ; Muscat and Mollicone, 2012 ). Результаты часто связаны с отдельными людьми и их трудно объяснить единым режимом обучения. Куевас и Доусон (2018) утверждали, что стиль обучения не обязательно является эффективным элементом в обучении, тогда как теория двойного кодирования может быть более полезной для разработки подходов к обучению. DCT выдвигает гипотезу о том, что информация памяти обрабатывается двумя взаимосвязанными системами кодирования (вербальной и визуальной) ( Paivio, 1991 ). Другими словами, DCT способствует врожденной способности человека кодировать информацию в вербальные и визуальные системы, и эти двойные процессы взаимосвязаны, но функционально независимы ( Hodes, 1998 ; Cuevas, 2016 ). Это утверждение в основном основано на том, что левое и правое полушария мозга работают параллельно, левое обрабатывает язык, правое обрабатывает визуально-пространственную информацию. Некоторые исследования показали, что при активации обоих полушарий мозга комплексная обработка информации улучшает производительность памяти людей ( Funnell et al., 2001 ; Gazzaniga, 2005 ). Для подтверждения DCT большинство исследований были сосредоточены на сравнении абстрактного понимания лексики и ее запоминания ( Sharps et al., 1996 ; Jessen et al., 2000 ; Mazoyer et al., 2002 ; Welcome et al., 2011 ). Большое количество вербальных стимулов может привести к когнитивной перегрузке и частичной потере информации. Визуальная информация, хранящаяся отдельно, может достичь дополнительного эффекта сохранения памяти. В Jessen et al. (2000) исследователи обнаружили, что визуальная производительность участников была связана больше с трехмерными пространственными стимулами, чем с двухмерными изображениями. Аналогично, Funnell et al. (2003), указал, что пространственное восприятие человека в основном зависит от визуальной обработки. С точки зрения образования в области дизайна визуальная информация очень важна для суждения студентов о формах и видах, которые в последствии влияют на их понимание концепций дизайна.
Виртуальная реальность в образовании
Новые технологии, такие как VR, создают новые возможности, стратегии и методы обучения. Даббаг (2003) указал, что эффект обучения зависит от хорошей координации режимов обучения, методов обучения и учебных инструментов. Технологии VR можно рассматривать как обучающий инструмент для предоставления образования. Интерактивная функция обучения, предоставляемая VR, может повысить креативность учащегося ( Fowler, 2015 ; Cai et al., 2019 ; Barari et al., 2020 ), что приносит пользу образованию в области дизайна. Крокос и др. (2019) показали, что учащиеся могут лучше применять свои знания после использования VR для практики. Барари и др. (2020) предположили, что подходы к обучению с использованием VR могут получить доступ к целям обучения на разных уровнях в таксономии Блума.
Многие исследования подтвердили и признали влияние VR на применение в обучении ( Stone, 2001 ; Lee and Wong, 2008 ). Liang et al. (2016) создали ориентированную на дизайнера систему VR для студентов, специализирующихся на промышленном дизайне, которая отличается от традиционного коммерческого программного обеспечения на рынке, чтобы помочь студентам лучше понять промышленный дизайн. Аналогичным образом, Nguyen и Dang (2017) предложили модель для преподавателей для создания руководящих принципов структуры образовательного приложения с использованием VR и AR. Lin и Hsu (2017) использовали настольную VR для улучшения содержания курсов архитектурного образования и получили лучшую обратную связь от студентов. Chung et al. (2020) исследовали индексы способностей технологии VR при преподавании курса сварки и проверили эффективность режимов обучения. В частности, Jones et al. (2016) указали, что технология виртуальной реальности способна привлекать студентов за счет улучшения содержания обучения, которое им интересно, что позволяет виртуальной реальности отличаться от традиционных подходов к обучению.
Аналогичным образом, VR применялась в среднем образовании многими исследователями. Дженсен и Конрадсен (2018) систематически проанализировали прошлую литературу и пришли к выводу, что преимущество VR для образования STEAM заключается в предоставлении эффективного способа улучшения новой технологии восприятия для повышения мотивации учащихся к обучению. Махешвари и Махешвари (2020) показали, что VR позволяет учащимся взаимодействовать с 3D-объектами, что способствует визуализации концептуальных знаний и позволяет учащимся понимать их более полно. Чжан и др. (2020) не обнаружили существенной разницы между VR и традиционными учебными средствами, если только не предоставляются неструктурированные знания, а использование VR не снижает учебное давление некоторых учащихся. По этому вопросу Сулейман и др. (2020) также обнаружили, что VR как инструмент обучения может способствовать изучению учащимися физических концепций, которые трудно понять в средней школе. В дополнение к курсам дизайна Герреро и др. (2016) объединили геометрический интерфейс, созданный VR, чтобы обеспечить более высокий уровень знаний при изучении геометрии в средней школе, что также подтвердил Бринсон (2015) . Из-за слабого интереса учащихся к образованию STEAM в средней школе Богусевски и др. (2020) согласились, что VR может повысить энтузиазм учащихся на курсах.
Между тем, некоторые исследования были сосредоточены на применении 3D-программного обеспечения, такого как САПР, для улучшения их восприятия творческих навыков для дизайнерского образования ( Ван, 2001 ; Сампайо и др., 2010 ; Динис и др., 2017 ; Нгуен и Данг, 2017 ). Однако эти исследования предназначены для учащихся с определенной базой дизайна, многие из них предназначены для студентов колледжей или учащихся с определенными навыками, но они относительно сложны для учащихся средней школы. Тем не менее, эти исследования также доказывают преимущества VR для дизайнерского образования. Ноэль и Лиуб (2017) указали, что разработанная направленность дизайнерского STEAM-образования заключается в том, чтобы поощрять учащихся создавать дизайнерские решения и внедрять дизайнерское мышление в среднее образование, обеспечивая первичную основу и навыки для будущих специалистов, работающих в сфере дизайна и отраслей, основанных на знаниях. Поэтому, что касается дизайнерского образования в средней школе, вдохновение и исследование являются ключевыми моментами проектирования учебной программы.
Методология
Обзор
Виртуальная реальность может быть полезна для образования, но предпосылка для достижения этого эффекта — подходящее сочетание режимов и инструментов доставки. Мы надеемся, что дизайн учебной программы сможет отразить способ, которым студенты осваивают, как выражать и представлять концепции дизайна с помощью VR. Наша цель — предоставить полную педагогическую структуру, включая всю учебную программу по дизайну на основе VR от планирования до реализации. Это исследование рассматривает учащихся средней школы в качестве целевых учащихся. Мы предлагаем педагогическую структуру, встроенную в технологию VR. Весь процесс исследования показан на рисунке 1. Основываясь на идее DCT, мы собрали соответствующий контент и установили общие режимы доставки курса. Затем таксономия Блума используется при разработке структуры курса в качестве основы для обеспечения рациональности дизайна учебной программы. Наконец, мы собрали отзывы студентов с помощью анкет и интервью, чтобы оценить предлагаемый курс. Мы стремились использовать VR, чтобы стимулировать творческие и выразительные способности студентов, способствующие базовым навыкам «дизайнерского выражения».
РИСУНОК 1
www.frontiersin.org
РИСУНОК 1. Схема исследования.
Цели и задачи обучения для студентов можно обобщить следующим образом:
1) Понять основные концептуальные и операционные знания виртуальной реальности;
2) Понять концепцию дизайна и его процесс;
3) Иметь возможность использовать VR для выражения/генерации концепций дизайна в 3D-формах
Участники курса и организация
Это исследование было проведено совместно с местной школой. Наши курсы были проведены для трех групп учеников первого класса (возраст 13–14 лет) в этой средней школе. Всего в исследовании приняли участие 72 ученика (37 мужчин и 35 женщин) из трех классов (23 в первом классе, 24 во втором и 25 в третьем). Мы реализовали педагогическую структуру как технический курс, который длился 15 недель с одним контактным часом в неделю для каждой группы класса. Выделенный класс включает четыре пространства для занятий с устройствами виртуальной реальности (два комплекта HTC Vive и два комплекта Oculus Rift), а также просторную лекционную зону. Два преподавателя внесли свой вклад в проведение курса.
Проектирование курса
Содержание курса
Как обсуждалось ранее, DCT заявил, что студенты могут лучше понять знания и концепции с помощью вербальной и визуальной системной обработки ( Cuevas, 2016 ). Мы пригласили трех преподавателей с опытом работы в области промышленного дизайна для участия в фокус-группе для извлечения содержания курса дизайна, обобщения и анализа вербального и визуального содержания в этом курсе. Большинство студентов, посещавших курс, были новичками, которые не обладали знаниями о дизайне, а только интересами. Поэтому основное внимание уделяется развитию творческого мышления студентов с помощью VR. Чжан и др. (2020) отметили, что преподаватели должны уделять больше внимания развитию навыков исследования. Основным содержанием курса дизайна является проектирование 3D-моделей, что в основном связано с тем, что такие виды деятельности, как проектирование и создание прототипов, помогают развивать творческое мышление студентов и способность решать проблемы ( Siew, 2017 ). Стереоперспектива VR может соответствовать трехмерному пространству и интуитивному режиму работы, необходимым для проектирования 3D-моделей. 3D-дизайн, выбранный в этом курсе, является не простой проектной деятельностью, а исследовательским проектом дизайна. Таким образом, курс требует от студентов овладения технологией работы с 3D-моделями и развития у них способности справляться со всем процессом проектирования.
Мы адаптировали структуру проектирования DCT, предложенную Лю и др. (2020) , и соответствующим образом сгенерировали макет контента. Согласно результатам обсуждения фокус-группы, вербальный контент в основном включает в себя некоторые соответствующие теории дизайна или концепции дизайна, которые трудно понять. Мы использовали визуальные материалы, чтобы помочь студентам лучше понять значение некоторых теоретических терминов и теорий дизайна, для объяснения которых сначала нужны некоторые рисунки и примеры дизайна. Кроме того, для содержания восприятия трехмерного пространства, упомянутого в вербальной части, необходима среда виртуальной реальности, чтобы направлять студентов к обучению. Как показано на рисунке 2 , чтобы помочь студентам достичь лучшей когнитивной производительности при хранении и обработке информации, мы указали лингвистический контент и визуальный контент и их соответствующие поставки в нашем курсе. Например, как показано на рисунке 3 , мы построили базовую визуальную 3D-моделирование и диаграмму взрыва модели продукта. С помощью трех групп изображений, чтобы показать студентам процесс моделирования или обратный процесс проектирования. Чтобы помочь студентам быстро проанализировать форму продукта, поймите, что дизайн продукта не только сосредоточен на концепции формы, но и учитывает эффект комбинирования и сборки 3D-геометрии. В этой части курса мы сосредоточимся на анализе моделирования продукта. Мы решили использовать относительно менее сложную геометрию и модели продукта. В содержании коллекции мы сосредоточимся на анализе моделирования продукта.
РИСУНОК 2
www.frontiersin.org
РИСУНОК 2. Структура содержания курса.
РИСУНОК 3
www.frontiersin.org
РИСУНОК 3. Лекция по трехмерному моделированию на основе теории DCT для выражения принципа моделирования.
Педагогические рамки
Наша педагогическая структура основана на таксономии Блума, пересмотренной Андерсоном и Блумом (2001) . Блум (1956) создал таксономию из шести элементов в обучении и классифицировал общие образовательные цели, чтобы гарантировать рациональность структуры и чтобы учащиеся могли освоить все этапы когнитивной области в обучении. Пересмотренная таксономия определяет шесть элементов как шесть процессов запоминания, понимания, применения, анализа, оценки и создания. Целью данного исследования является разработка необходимого процесса обучения и показателей обучения для проектирования учебной программы средней школы с целью достижения требуемых целей обучения. Предлагаемая педагогическая структура показана на рисунке 4 и описана в таблице 1 .
РИСУНОК 4
www.frontiersin.org
РИСУНОК 4. Педагогическая структура
ТАБЛИЦА 1
www.frontiersin.org
ТАБЛИЦА 1. Педагогическая структура, основанная на пересмотренной таксономии Блума.
1) Введение в VR: Для учащихся без опыта работы с VR изучение трехмерной виртуальной среды может привести к когнитивной перегрузке ( Pellas and Boumpa, 2017 ). Предпосылка внедрения этого содержания курса заключается в том, что учащиеся могут умело использовать оборудование VR. На начальном этапе курса мы знакомим со знаниями, связанными с VR, и с основными операциями систем VR. Этот вводный этап длится около 3 недель. Это содержание этой части в основном соответствует трем фундаментальным процессам в таксономии Блума. Мы принимаем режим полуобучения и полупрактики в первые 3 недели курса. Учебная часть в основном включает в себя разработку и характеристики технологии VR, которая выполняется на основе контента памяти и обслуживания в когнитивной области. Практическая часть представляет собой курс для учащихся, чтобы испытать VR, чтобы учащиеся могли перекрестно использовать два разных устройства VR, предоставленных нашим классом, и внедрять учебный контент в практический процесс, что улучшит понимание учащимися VR. Практический процесс продвинет учащихся на третий уровень, то есть применение знаний.
2) Основы 3D-дизайна: Поскольку тема курса посвящена 3D-дизайну, студентам необходимо сформировать концептуальное понимание дизайна и его процесса. Мы организовали ручную деятельность вместо создания эскизов или компьютерных операций в течение этого периода, чтобы позволить студентам думать в 3D без ограничений 2D-плоскости, что также является сутью введения VR как средства обучения дизайну. Этот этап длится около 4 недель. Первые 2 недели курса дизайна в основном включают теорию и процесс 3D-дизайна, который также включает этап памяти и понимания. Процесс проектирования 3D-модели можно рассматривать как модификацию и сборку моделей, поэтому мы организовали ручной курс по коллажированию и сборке геометрических моделей, чтобы углубить понимание студентами 3D-модели. Этот этап включает понимание и применение таксономии Блума.
3) Проектное задание: Симс и Шрив (2012) утверждали, что процесс обучения художественному дизайну является «диалогическим», что означает, что процесс взаимодействия между студентами и преподавателями, студентами и содержанием знаний, а также студентами и студентами является непрерывным. Эта сессия посвящена групповому заданию для достижения эффекта «диалогического» обучения в сотрудничестве членов группы. Форма курса похожа на дизайн-студию. Студентов просят подумать о теме дизайна и создать ее с помощью оборудования VR. Мы не хотим ограничивать творческий диапазон студентов, отныне открытая тема. Студенты работают в группах до завершения проектов. Для того чтобы завершить проект дизайна, нам нужно программное обеспечение для моделирования с использованием технологии виртуальной реальности, которое может создавать 3D-модели в виртуальной среде, изменять и оптимизировать их. Мы включаем программное обеспечение для моделирования VR, свободно доступное в Интернете (разработанное Google), чтобы студенты могли выражать и совершенствовать свои идеи и концепции дизайна для создания окончательных моделей. Программное обеспечение может поддерживать использование Oculus и HTC Vive, а также других устройств для соответствия типу оборудования в нашем классе. Кроме того, это программное обеспечение имеет дружественное руководство на начальном этапе использования, что, несомненно, помогает студентам быстрее понять и ознакомиться с методом работы программного обеспечения. Ванде Занде и др. (2014) отметили, что образование в области дизайна может помочь студентам развить способность решать проблемы в процессе проектирования. На этом этапе студентам необходимо рассмотреть цели дизайна, способы их реализации и распределение работы между членами группы. Они играют роль дизайнеров, испытывают процесс проектирования и учатся сотрудничать друг с другом. В проектной деятельности студентов, моделирующих с помощью программного обеспечения VR, студенты применяют знания о дизайне и способ использования устройств VR к проектной деятельности в соответствии с предыдущим обучением. Когнитивная стадия их самооценки сопровождает процесс изменения и улучшения студентами проектного проекта.
4) Оценка: в конце курса мы организуем демонстрацию в классе. Каждая группа показывает свой результат дизайна и по очереди делает презентацию о своей концепции дизайна и процессе дизайна. Другие группы вместе с учителями оценивают и обсуждают эти дизайнерские работы. Этап оценки длится 2 недели. На первой неделе мы проводим оценочные мероприятия, и студенты получают обратную связь по дизайну. На следующей неделе студенты оптимизируют свою дизайнерскую работу на основе своей обратной связи. В течение 2-недельного когнитивного процесса студенты используют критическое мышление для оценки работ других людей, и в то же время, в сочетании с результатами оценки, студенты размышляют о своем дизайне, чтобы создать новую ценность.
Оценка курса
Учитывая, что это вводный курс дизайна в средней школе, мы организуем в основном аудиторные упражнения и один заключительный групповой проект в курсе. Тема проекта открыта и не оценивается на бумажном экзамене, который направлен на количественную оценку степени их дизайнерской работы ( Takala et al., 2016 ). С точки зрения оценки, мы фокусируемся на понимании студентами процесса дизайна и базовых рабочих знаниях VR, а не на эстетическом качестве дизайнерской работы ( Bevins and Price, 2016 ).
Анализ и обсуждение отзывов учащихся
Мы собрали отзывы студентов как количественными, так и качественными способами. После 15 недель обучения каждому студенту, посещавшему курс, был предоставлен опросник. Опросник был сосредоточен в основном на самостоятельном обучении студентов и размышлениях об их опыте на курсе. Опросник содержит ряд утверждений, прикрепленных к шкале типа Лайкерта. Каждое утверждение должно быть оценено от одного до пяти баллов, в которых один представляет собой сильное несогласие, а пять представляет собой сильное согласие. Дизайн опросника разработан и пересмотрен на основе исследования Куо и др. (2017) , которое имеет большой потенциал в качестве справочного инструмента для образовательных учреждений для оценки внедрения и практики инновационного образования. Всего 12 утверждений показаны в Таблице 2. Содержание опросника включает три измерения:
1) ощущение ВР (Q1, Q9, Q11);
2) понимание содержания курса (Q2, Q4, Q5, Q6), что также отражает оценку структуры курса на основе DCT;
3) опыт и ощущения от курса дизайна (Q3, Q7, Q8, Q10, Q12)
ТАБЛИЦА 2
www.frontiersin.org
ТАБЛИЦА 2. Анкета обратной связи.
Для получения качественной обратной связи мы провели дополнительное интервью, чтобы более подробно изучить отношение и идеи студентов относительно курса.
Анализ данных анкеты
Анкета была роздана каждому студенту, посещавшему курс, для сбора мнения и отзывов студентов о курсе дизайна. Таким образом, было собрано в общей сложности 72 анкеты. После удаления незавершенных или завершенных с крайне деструктивными ответами, 60 из них были рассмотрены как допустимые данные для дальнейшего анализа. Мы проводим тест надежности с допустимыми ответами. Как показано в Таблицах 3 и Таблицах 4 , полученное значение альфа Кронбаха составляет 0,869, что указывает на высокую согласованность ответов и их статистическую значимость ( p < 0,05).
ТАБЛИЦА 3
www.frontiersin.org
ТАБЛИЦА 3. Анализ надежности анкеты.
ТАБЛИЦА 4
www.frontiersin.org
ТАБЛИЦА 4. Анализ валидности анкеты.
Читателям любезно напоминается, что в нашей анкете оценка один означает «совершенно не согласен», а оценка пять — «совершенно согласен». В результате, чем выше средний рейтинг утверждения, тем сильнее согласие студентов с утверждением. Описательная статистика оценок представлена в Таблице 5. Общие оценки (в диапазоне от 3,38 до 4,48) указывают на то, что студенты дали положительные ответы на перечисленные утверждения. Среди них наивысшие баллы получил вопрос Q9. Студенты согласились, что использование VR для выполнения 3D-дизайна является разумным подходом. Несмотря на общие положительные ответы, вопросы Q1 и Q5 получили относительно более низкие оценки. Студенты могли испытывать определенные сомнения в своей уверенности в выражении дизайнерских идей с помощью VR и овладении преподаваемым контентом. Поэтому мы сосредоточились на этих двух аспектах в последующем интервью.
ТАБЛИЦА 5
www.frontiersin.org
ТАБЛИЦА 5. Средний график результатов анкетирования.
Для установления корреляции между ответами использовался корреляционный анализ Пирсона. Коэффициенты корреляции собраны в виде корреляционной матрицы, показанной в Таблице 6. Видно, что все ответы на утверждения положительно коррелируют, хотя некоторые из них статистически незначимы. Мы обнаружили положительную корреляцию между Q1 и Q5 (r = 0,503, p < 0,01), которая показывает, что уровень освоения преподаваемого контента увеличивается или уменьшается с навыками выражения VR. Более того, Q1 и Q2 имеют самую высокую корреляцию (r = 0,607, p < 0,01). Это означает, что если студент уверен в использовании VR для выражения идей дизайна, он или она воспринимает более полный процесс дизайна. Q3, Q11 и Q12 (r = 0,535, 0,506 и 0,557) также имеют более высокие положительные корреляции с Q2. Ощущение процесса дизайна связано с расширением возможностей творчества, помощью VR и встроенными методами обучения. Эти явления поддерживают нашу инициативу внедрения технологии VR в преподавание дизайна. И для большинства студентов педагогическая структура действительно помогает им достичь установленных результатов обучения этого курса дизайна.
ТАБЛИЦА 6
www.frontiersin.org
ТАБЛИЦА 6. Матрица корреляции анкет.
Q3 сильно коррелирует с Q4 (r = 0,608, p < 0,01), в этом случае демонстрирует самую высокую корреляцию среди всех ответов. Воспринимаемая креативность меняется в соответствии с пониманием дизайна. Здесь стоит отметить, что не было обнаружено значимой корреляции между Q4 и Q11. Однако корреляция между Q4 и Q1 высока (r = 0,582, p < 0,01). Большинство студентов, которые считают, что они лучше понимают дизайн (Q4), могут лучше выражать идеи с помощью VR (Q1), в то время как есть некоторые студенты, которые не могут достичь своего понимания с помощью VR. Q5 и Q6 коррелируют со всеми другими пунктами. То есть, если студент считает, что он или она хорошо владеет учебным контентом и передает идеи дизайна, студент также чувствует себя уверенно с другими утверждениями.
Вопрос 8 исследует субъективную оценку результатов дизайна. Он имеет положительные корреляции с вопросами 5, 6 и 7 (r = 0,292, 0,292 и 0,258). Это показывает, что учащиеся, которые удовлетворены результатами своего дизайна, лучше понимают содержание и лучше передают свои идеи в процессе дизайна. Вопрос 9 исследует отношение учащихся к реализации дизайна с помощью виртуальной реальности. Его положительные корреляции с вопросами 3, 6 и 10 (r = 0,332, 0,348 и 0,353) являются еще одним доказательством в поддержку нашего подхода с использованием виртуальной реальности для обучения дизайну. Хотя описательная статистика показывает, что вопрос 9 имеет высокий средний рейтинг, между ним и вопросом 1 нет значимой корреляции. Мы предполагаем, что, хотя учащиеся признают полезность виртуальной реальности в дизайне, это не обязательно означает, что они могут уверенно использовать виртуальную реальность для дизайна. Это, по-видимому, верно в большинстве случаев, когда понимание ценности не всегда приводит к практическим навыкам, проявляющим эту ценность.
Вопрос 10 исследует принятие студентами наших педагогических мер. Он имеет сильную корреляцию с вопросами 11 и 12 (r = 0,506 и 0,416). Это отражает, что студенты согласны с подходом с использованием виртуальной реальности и его соответствием их привычкам обучения. Положительная корреляция между вопросами 11 и 12 (r = 0,557) также дополнительно подтверждает этот вывод. С другой стороны, корреляция между вопросами 12 и 5 (r = 0,479) подтверждает, что режимы обучения на основе DCT могут улучшить понимание и запоминание студентами преподаваемых знаний.
Результат интервью
После анкетирования мы случайным образом выбрали 28 студентов для последующего интервью. Как один из самых эффективных методов сбора данных, интервью может предоставить обильные данные и создать смысл ( Уоррен, 2002 ). Мы использовали полуструктурированное интервью в индивидуальной обстановке и в основном говорили об опыте курса. Во время интервью мы заметили, что почти все студенты приняли технологию VR как хорошее учебное пособие. Положительный настрой студентов можно подтвердить следующими цитатами из интервью:
«Я чувствую себя аутентичным в процессе его использования, поскольку мне стало легче создавать дизайн».
«Виртуальная реальность может легко конкретизировать то, что я себе представил, чего невозможно сделать в физическом процессе».
«Я скоро научусь им пользоваться».
«Помимо живописи и рукоделия я освоил новый навык дизайна».
Как упоминалось в анализе анкеты, в интервью мы сосредоточились на ответах студентов, связанных с Q1 и Q5. Некоторые из них не думали, что смогут умело использовать оборудование VR для завершения концепции дизайна. После интервью мы обнаружили, что основной причиной этого явления является время экспозиции. Поскольку проект основан на групповой работе, роль и задача каждого студента в группе могут быть не столь ясны. В результате среднее использование VR не может быть гарантировано. Некоторые студенты сказали, что у них не было достаточно времени, чтобы изучить больше функций VR. Поэтому они не думали, что выполнили свои задания по дизайну хорошо. Это, по-видимому, объясняет, почему средние оценки по Q1 и Q5 не такие высокие, как по другим утверждениям. На нашем курсе мы старались не вмешиваться в распределение задач внутри группы. Похоже, это и стало причиной нюансов студенческого опыта.
Мы также опросили студентов об их понимании курса в целом. Ответ был удовлетворительным. Многие студенты упомянули слова «полезный» и «ясный», описывая свои общие чувства. Например, в следующих цитатах:
«Сочетание лекций и практических занятий может помочь нам лучше понять содержание курса».
«Если бы это был курс дизайна, основанный на живописи, он, возможно, не смог бы хорошо продемонстрировать ваши идеи из-за отсутствия навыков живописи. В этом случае VR естественным образом работает в 3D и интуитивно понятен для реализации идей».
В нашем наблюдении за классом мы заметили, что VR быстро предоставила визуализированные средства для студентов, чтобы анализировать и размышлять над своими проектными работами. Оценка коллег также может быть использована в качестве направления для обновления и улучшения работы.
Многие студенты естественным образом связали этот курс с курсами дизайна, которые они прошли ранее, и провели сравнение. Хотя эти курсы не были направлены на 3D-дизайн, были некоторые общие принципы и практики:
«Традиционные курсы дизайна преподаются путем копирования и практики, но виртуальная реальность может сделать их более увлекательными».
Большинство студентов считают, что режим обучения с использованием VR больше соответствует их привычкам обучения. Они оценили погружение и взаимодействие, предоставляемые VR, так что они чувствовали себя менее обремененными по сравнению с использованием традиционного 3D-программного обеспечения.
«Мы научились использовать виртуальную реальность на раннем этапе курса, что упрощает задачу обучения на последующем этапе проектирования».
«Ощущение дизайна — творческое и игривое. VR может помочь нам в этом».
Двое опрошенных студентов дали предложения по организации курса. Они посчитали, что время занятий было коротким. Иногда задание по дизайну не могло быть выполнено к концу занятия. На следующей неделе они чувствовали, что не могут хорошо продолжить предыдущий поток дизайна. Кроме того, они посчитали, что было бы полезно получить оценку и обратную связь о прогрессе, достигнутом на предыдущем занятии.
Заключение
Технология VR открывает больше возможностей для образования. Однако ее образовательные приложения должны адаптироваться к целям обучения с помощью последовательной стратегии дизайна. На курсах дизайна выражение и передача идей дизайна являются двумя основными элементами. Наше исследование было направлено на внедрение технологии VR в преподавание этих элементов для 3D-дизайна. В предлагаемой нами педагогической структуре мы гарантируем, что подход обучения с использованием VR охватывает запоминание, понимание, применение, анализ, оценку и создание студентами процессов, указанных в таксономии Блума. Отзывы студентов показывают, что они удовлетворены подходом, который помогает им понять процесс проектирования и передать свои идеи дизайна. Режимы иммерсивного просмотра и взаимодействия VR хорошо соответствуют когнитивному процессу студентов по созданию и манипулированию 3D-моделями, что, в свою очередь, улучшает их навыки выражения дизайна. Наши результаты показывают, что технология иммерсивной VR может быть особенно подходящей для обучения практически ориентированным предметам, таким как дизайн продукта.
Согласно анализу и обсуждению отзывов о курсе, мы подведем итог возможной будущей работе этого исследования. Анализ шкалы Лайкерта показывает, что у некоторых студентов все еще есть некоторые проблемы с использованием программного обеспечения VR из-за разного времени использования. В последующей разработке курса мы организуем больше упражнений с установленными целями для использования VR для дизайна. В то же время мы исследуем более удобное для пользователя программное обеспечение для 3D-манипуляций на основе VR. Хотя мы решили не вмешиваться в распределение задач в каждой группе в текущем курсе, важно, чтобы каждый студент чувствовал себя вовлеченным во весь процесс проектирования. Одним из возможных решений является проведение формирующих оценок, требующих от студентов отчета и объяснения своего вклада в ходе процесса. Это также позволяет преподавательскому составу чаще давать промежуточную обратную связь. Хотя мы пытаемся предоставить больше свободы и расширить возможности творчества студентов, руководство со стороны преподавателей может обеспечить определенную уверенность в ходе обучения и помочь оптимизировать результаты их проектирования.
Заявление о доступности данных
Оригинальные материалы, представленные в исследовании, включены в статью/дополнительные материалы, дальнейшие запросы можно направлять соответствующему автору.
Заявление об этике
Этическое одобрение не было предоставлено для этого исследования с участием людей, поскольку фон нашего исследования основан на преподавании курсов дизайна в кооперативной средней школе. Сам курс является рутинным, и цель исследования заключается не в получении результатов исследования для конкретных человеческих факторов, а в изучении принятия и оценки студентами курса дизайна. Письменное информированное согласие на участие в этом исследовании было предоставлено законным опекуном/ближайшим родственником участников.
Вклады авторов
MN провел эксперимент, проанализировал данные и написал рукопись; C-HL внес вклад в концепцию исследования и проанализировал всю рукопись; ZY помог провести анализ, проведя конструктивные обсуждения.
Финансирование
Этот проект частично финансируется Внешним исследовательским проектом (RDS10120190074) и Фондом развития исследований XJTLU (RDF-16-02-22).
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Мы очень признательны школе-партнеру (XJTLU-Affiliated School) и университету за их поддержку этого проекта.