Παιδαγωγική αξιοποίηση των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της εικονικής πραγματικότητας

Abstract

The sense of presence is a key feature of user interaction with a virtual reality system. Technological factors, user characteristics and content factors may influence user’s sense of presence. While presence is considered an important feature of educational virtual environments which may contribute in a positive student experience, its benefits in learning outcomes has rarely been investigated. The aim of this doctoral thesis is to investigate the impact of virtual reality characteristics (technological and content) and user characteristics on sense of presence and learning outcomes, in an educational virtual environment concerning ancient Greek pottery.A highly interactive virtual environment depicting an excavation site was designed and developed. Initially, users were visited the showroom with a collection of ancient pots where they acquired the necessary knowledge in order to involve in authentic interactive learning activities inside the virtual environment. Two empirical studies were conducted and the sample consisted of pre-service education students of the Department of Primary Education, the University of Ioannina. Regarding technological factors, the studies were focused on viewing condition. In the first study, the impact of screen size was studied, whether in the second study the impact of stereoscopic or monoscopic presentation of the virtual content was investigated. Domain specific interest in the discipline and user experience in playing video-games were the user factors examined. The content of the virtual environment were differentiated by applying two different didactic strategies.Results showed that didactic strategy is the only factor that influences the learning outcomes. Users who involved in learning tasks have better performance in the post-test than the students who just visited the collection of ancient pots. Stereoscopic presentation did not affect learning outcomes or the sense of presence. Domain specific interest associated with higher level of presence, while user experience in playing video-games resulted in less time for completing the learning activities. Finally, the sense of presence was not related to learning outcomes.This thesis highlights the necessity of the proper didactic design for the accomplishment of learning goals in an educational virtual environment. It also provides new empirical data in the research of identifying technological factors, user characteristics and content factors which may influence the sense of presence and learning outcomes in an educational virtual environment.

Η αίσθηση της παρουσίας αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό της αλληλεπίδρασης ενός χρήστη με ένα σύστημα εικονικής πραγματικότητας. Τεχνολογικά χαρακτηριστικά, ατομικοί παράγοντες των χρηστών και χαρακτηριστικά του περιεχομένου ενός εικονικού περιβάλλοντος μπορούν να επηρεάσουν τα επίπεδα παρουσίας των χρηστών. Ενώ η αίσθηση της παρουσίας θεωρείται ένα χαρακτηριστικό των εκπαιδευτικών εικονικών περιβαλλόντων που μπορεί να συνεισφέρει θετικά στη μαθησιακή εμπειρία, εντούτοις η επίδρασή της στα μαθησιακά αποτελέσματα δεν έχει μελετηθεί επαρκώς. Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι να διερευνήσει την επίδραση χαρακτηριστικών της εικονικής πραγματικότητας (τεχνολογικών και περιεχομένου) και των χρηστών στην αίσθηση της παρουσίας και στα μαθησιακά αποτελέσματα και να διερευνήσει την πιθανή συσχέτιση της αίσθησης της παρουσίας με την επίτευξη θετικών μαθησιακών αποτελεσμάτων μετά την αλληλεπίδραση με ένα εκπαιδευτικό εικονικό περιβάλλον με θέμα την αρχαία ελληνική αγγειογραφία.Σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε ένα υψηλά αλληλεπιδραστικό εικονικό περιβάλλον, το οποίο αναπαριστά τον χώρο μιας ανασκαφής. Οι χρήστες αρχικά επισκέπτονται την συλλογή με τα αρχαία αγγεία όπου αποκτούν τις απαραίτητες γνώσεις για να εμπλακούν στη συνέχεια σε διαδραστικές δραστηριότητες σχετικές με την γνώση που απέκτησαν κατά την περιήγηση στη συλλογή των αγγείων. Διενεργήθηκαν δύο εμπειρικές μελέτες όπου το δείγμα αποτέλεσαν φοιτήτριες και φοιτητές του Παιδαγωγικού Τμήματος Δημοτικής Εκπαίδευσης του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Ως προς τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά, οι έρευνες εστίασαν στις συσκευές προβολής και έτσι στην πρώτη έρευνα μελετήθηκε το μέγεθος της οθόνης ενώ στη δεύτερη η στερεοσκοπική ή μη προβολή. Το ενδιαφέρον των χρηστών ως προς το θέμα το εκπαιδευτικού εικονικού περιβάλλοντος και η εμπειρία χρήσης ηλεκτρονικών παιχνιδιών ήταν οι ατομικοί παράγοντες που εξετάστηκαν. Το περιεχόμενο του εικονικού περιβάλλοντος διαφοροποιήθηκε από την εφαρμογή δύο διαφορετικών διδακτικών στρατηγικών.Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διδακτική στρατηγική ήταν ο μόνος παράγοντας που είχε επίδραση στα μαθησιακά αποτελέσματα με τους χρήστες που ενεπλάκησαν σε αυθεντικές δραστηριότητες να έχουν καλύτερη επίδοση από τους χρήστες που εξερεύνησαν την συλλογή με τα αγγεία. Η στερεοσκοπική προβολή δεν είχε επίδραση ούτε στα μαθησιακά αποτελέσματα ούτε στην αίσθηση της παρουσίας. Αυξημένο ενδιαφέρον προς το θέμα του εικονικού περιβάλλοντος οδηγεί σε υψηλότερα επίπεδα αίσθησης παρουσίας, ενώ οι πιο έμπειροι στην χρήση ηλεκτρονικών παιχνιδιών ολοκλήρωσαν σε λιγότερο χρόνο τις μαθησιακές δραστηριότητες εντός του εικονικού περιβάλλοντος. Τέλος, δεν βρέθηκε συσχέτιση ανάμεσα στην αίσθηση της παρουσίας και τα μαθησιακά αποτελέσματα.Η διατριβή αναδεικνύει την σημασία του σωστού διδακτικού σχεδιασμού για την επίτευξη θετικών μαθησιακών αποτελεσμάτων κατά την αλληλεπίδραση με ένα εκπαιδευτικό εικονικό περιβάλλον και υποστηρίζει με νέα εμπειρικά δεδομένα την έρευνα για την αναγνώριση τεχνολογικών χαρακτηριστικών, ατομικών παραγόντων και χαρακτηριστικών του περιεχομένου ενός εκπαιδευτικού εικονικού περιβάλλοντος που μπορούν να επηρεάσουν την αίσθηση της παρουσίας και τα μαθησιακά αποτελέσματα.