3D εικονικά περιβάλλοντα συνεργατικής μάθησης

Abstract

The present thesis focuses on 3D virtual collaborative learning environments and their application in order to effectively support the pedagogical context, which is necessary for the facilitation of collaborative learning. The thesis was constructed around three fundamental research questions: a) ”How can 3D virtual collaborative learning environments efficiently support from a distance traditional face to face collaborative learning techniques?”, b) “What are the design specifications for a suitable evaluation methodology, exclusively for 3D virtual collaborative learning environments?”, and c) “How does user representation through avatars influence the collaboration and performance of the collaborating teams?”. Answering the aforementioned questions required the study and analysis of topics relating to choosing, designing and evaluating 3D virtual collaborative learning environments. This study took place on both a theoretical and practical level. The contribution of the thesis arose from a thorough study of relevant literature and from the realization of five research activities with the participation of a total of 82 undergraduate and postgraduate students.Based on the overall results of the research activities, it was concluded that 3D virtual collaborative learning environments cannot completely replace the traditional method of collaboration. It can, however, be utilized as the online portion of a blended learning approach, strengthening and renewing the traditional approaches to learning and collaborating. Finally, participants of the research activities remained doubtful regarding the educational value of this collaborative approach to learning. They did, however, express their interest regarding the support of lectures and educational activities through a suitably designed virtual environment. Summarizing the overall contribution of the thesis through the form of short, succinct statements, it is noteworthy to mention that: 1. Fundamental design principles which contribute to the qualitative transformation of learning spaces into learning places, regardless of the applied collaborative technique, were identified and implemented. These design principles take into consideration four basic factors which enhance the immersion of students in the educational experience: interest, involvement, imagination and interaction. Through immersion, students are motivated and gain an active relationship with the material being taught and understand its importance.2. An original methodology for evaluating collaborative educational virtual environments was developed. This methodology aids researchers in: a) identifying usability issues, b) collecting additional functionality requirements for the support of collaborative learning, and c) validating the suitability of different types of educational scenarios.3.With regards to the traditional collaborative learning techniques, whose online transferability was assessed, it was concluded that due to the lack of shared applications and reduced file sharing capability in the 3D virtual collaborative learning environment, support of the Jigsaw technique is limited to an organizational and representational level. In other words, even though the required team dynamics are simulated adequately, collaboration is not sufficiently supported due to the lack of fundamental functionality and capabilities. On the other hand, both the organizational and functional requirements of the Fishbowl technique were adequately supported through the implemented metaphors, avatar representation and VoIP communication.4.Finally, it seems worthwhile to explore the development of new practices in distance education using a combination of 3D virtual collaborative learning environments and 2D learning management systems, such as the environments OpenSim and Moodle. This investigation should also focus on the development of suitable, user friendly functionality, which will allow educators, quickly and easily, to use elements such as virtual tools, simulations and metaphors in order to exploit the representational capabilities that are offered in a 3D virtual environment.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολείται με τα τρισδιάστατα εικονικά περιβάλλοντα και την εφαρμογή τους για την ικανοποιητική υποστήριξη των παιδαγωγικών πλαισίων, που είναι απαραίτητα για την πραγματοποίηση της συνεργατικής μάθησης. Η διατριβή στοιχειοθετήθηκε γύρω από τρία βασικά ερευνητικά ερωτήματα: α) «Πώς μπορούν οι παραδοσιακές πρόσωπο με πρόσωπο τεχνικές συνεργατικής μάθησης να πραγματοποιηθούν αποτελεσματικά από απόσταση στα πλαίσια ενός τρισδιάστατου εικονικού περιβάλλοντος συνεργατικής μάθησης;» β) «Ποια τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά ενός κατάλληλου μοντέλου αξιολόγησης, αποκλειστικά για τα τρισδιάστατα εικονικά περιβάλλοντα συνεργατικής μάθησης;» και γ) «Πώς επηρεάζει η αναπαράσταση του avatar την συνεργασία και την απόδοση στις ομάδες συνεργασίας;»Η αντιμετώπιση των ερωτημάτων αυτών, απαίτησε την διερεύνηση και μελέτη των θεματικών περιοχών που σχετίζονται με την επιλογή, τη σχεδίαση και την αξιολόγηση των τρισδιάστατων εικονικών περιβαλλόντων συνεργατικής μάθησης. Η διερεύνηση αυτή λαμβάνει χώρα τόσο σε θεωρητικό όσο και σε πρακτικό επίπεδο. Η συνεισφορά της διατριβής προέκυψε από την ενδελεχή μελέτη της σχετικής βιβλιογραφίας και από την πραγματοποίηση πέντε ερευνητικών δραστηριοτήτων με την συνολική συμμετοχή 82 προπτυχιακών και μεταπτυχιακών φοιτητών.Με βάση τα συνολικά αποτελέσματα των ερευνητικών δραστηριοτήτων, προκύπτει το συμπέρασμα πως ένα τρισδιάστατο εικονικό περιβάλλον συνεργατικής μάθησης δεν μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως την παραδοσιακή μέθοδο συνεργασίας. Μπορεί ωστόσο, να αξιοποιηθεί ως το διαδικτυακό τμήμα μιας προσέγγισης μικτής μάθησης, ενδυναμώνοντας και ανανεώνοντας τους παραδοσιακούς τρόπους μάθησης και συνεργασίας. Τέλος, οι συμμετέχοντες στην ερευνητική διαδικασία διατήρησαν μια αμφιβολία σχετικά με την παιδαγωγική αξία αυτής της συνεργατικής προσέγγισης στη μάθηση. Εξέφρασαν, ωστόσο, και το ενδιαφέρον τους για την υποστήριξη διαλέξεων και εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων μέσα από κάποιο κατάλληλα σχεδιασμένο εικονικό περιβάλλον.Συνοψίζοντας την συνολική συνεισφορά της διατριβής αυτής με την μορφή σύντομων συμπερασματικών προτάσεων μπορεί να γίνει αναφορά στα εξής:1.Αναγνωρίστηκαν και εφαρμόστηκαν θεμελιώδεις σχεδιαστικές αρχές που συνδράμουν στην ποιοτική μετατροπή ενός μαθησιακού χώρου σε μαθησιακό τόπο, ανεξάρτητα από την εφαρμοζόμενη συνεργατική τεχνική. Αυτές οι σχεδιαστικές αρχές λαμβάνουν υπόψη τέσσερεις βασικούς παράγοντες που ενισχύουν την εμβύθιση των μαθητών στην εκπαιδευτική εμπειρία: ενδιαφέρον, συμμετοχή, φαντασία και αλληλεπίδραση. Μέσα από την εμβύθιση, οι μαθητές δραστηριοποιούνται, αποκτώντας μια ενεργή σχέση με το υλικό που διδάσκεται, και αντιλαμβάνονται την σημασία του. 2.Αναπτύχθηκε μια πρωτότυπη μεθοδολογία για την αξιολόγηση των τρισδιάστατων εικονικών περιβαλλόντων συνεργατικής μάθησης που βοηθάει τους ερευνητές κατά την: α) αναγνώριση προβλημάτων ευχρηστίας, β) συλλογή επιπλέον απαιτήσεων και επιπρόσθετης λειτουργικότητας για την υποστήριξη συνεργατικής μάθησης, και γ) εξακρίβωση της καταλληλότητας των διαφόρων ειδών εκπαιδευτικών σεναρίων.3.Σχετικά με τις παραδοσιακές τεχνικές συνεργατικής μάθησης που επιλέχθηκαν προς εξέταση, προκύπτει το συμπέρασμα πως εξαιτίας της έλλειψης διαμοιραζόμενων εφαρμογών και μειωμένων δυνατοτήτων διαμοίρασης αρχείων σε ένα τρισδιάστατο εικονικό περιβάλλον συνεργατικής μάθησης, η υποστήριξη της τεχνικής Jigsaw περιορίζεται στα επίπεδα οργάνωσης και αναπαράστασης. Με άλλα λόγια, αν και οι αναγκαίες δυναμικές των ομάδων προσομοιώνονται επαρκώς, η συνεργασία δεν υποστηρίζεται σε ικανοποιητικό βαθμό λόγω απουσίας βασικών δυνατοτήτων και λειτουργιών. Από την άλλη, τόσο οι οργανωτικές όσο και οι λειτουργικές απαιτήσεις της τεχνικής Fishbowl μπορούν να υποστηριχθούν επαρκώς μέσα από τις μεταφορές, την αναπαράσταση των avatars και την επικοινωνία με VoIP.4.Τέλος, φαίνεται πως αξίζει να διερευνηθεί η ανάπτυξη νέων πρακτικών στην εκπαίδευση από απόσταση χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό τρισδιάστατου εικονικού περιβάλλοντος συνεργατικής μάθησης και δισδιάστατου συστήματος διαχείρισης μάθησης (LMS), όπως για παράδειγμα τα περιβάλλοντα OpenSim και Moodle. Η διερεύνηση αυτή καλείται να εστιάσει και στην ανάπτυξη κατάλληλης, φιλικής προς το χρήστη λειτουργικότητας, που θα επιτρέψει στους εκπαιδευτές, εύκολα και γρήγορα, να χρησιμοποιήσουν στοιχεία όπως εικονικά εργαλεία, προσομοιώσεις και μεταφορές για να εκμεταλλευτούν τις δυνατότητες αναπαράστασης που προσφέρει ένα τρισδιάστατο εικονικό περιβάλλον.