Dwa lata po Arizona State University Zastąpił wszystkie swoje wprowadzające laboratoria biologii na wirtualną rzeczywistość laboratoriaRosnąca fala głównych kierunków STEM zyskuje lepsze ogólne oceny i utrzymują się dłużej w swoich programach, zgodnie z wynikami badań podłużnych opublikowanych w poniedziałek.
Eksperci ds. Edukacji-technologii twierdzą Biała papier Z Edplus Action Lab potwierdza ostatnią inwestycję uniwersytetu w edukację rzeczywistości wirtualnej i pokazuje, w jaki sposób rzeczywistość wirtualna może być skutecznym narzędziem do pielęgnowania złożonych umiejętności rozumowania w dobie sztucznej inteligencji. Ponadto badania wskazują, że uczenie się wirtualne może pomóc w zawężeniu historycznych luk w zakresie pracowników na polach STEM.
„Nie tylko realizują receptury laboratoria naukowe-są w wciągającym świecie eksplorującym i pracującym poprzez zaprojektowane zaprojektowane zadania laboratoryjne, które łączą się z historią VR”-powiedziała Annie Hale, dyrektor wykonawczy w Edplus Action Lab i głównym autorce artykułu. „To prowadzi do rzeczywistych, mierzalnych korzyści w nauce i wytrwałości w STEM”.
Od jesieni 2022 r. Doprowadzących naukowcy, lekarze, inżynierowie i inni kierunki STEM w ASU byli zobowiązani do sparowania swoich wykładów Bio 181 i Bio 182 z serią 15-minutowych sesji laboratoryjnych w wirtualnej rzeczywistości w 3-D międzygalaktycznym sankcjonowaniu dzikiej przyrody, w których stworzenia podobne do dinozaurów znajdują się na binkowie. Uczniowie tworzą Awatary terenowe i przemierzają wirtualny świat, aby zbierać próbki i dane przed powrotem do klasy, aby przeanalizować swoje ustalenia i wykorzystać rzeczywiste zasady biologiczne w celu uratowania stworzeń.
Kiedy ASU po raz pierwszy pilotował kurs wiosną 2022 r., Randomizowane badanie około 500 studentów pokazał początkową obietnicę wirtualnej rzeczywistości Uwagi w historycznie wysokich wskaźnikach wyczerpania-szczególnie dla studentów o niskich dochodach, kobiet i nie białych-na wstępnych klasach STEM, które od dawna nękały ASU i uniwersytety w całym kraju. Studenci w grupie laboratoryjnej wirtualnej rzeczywistości byli 1,7 razy bardziej narażeni na zdobycie od 90 do 100 procent w swoich zadaniach laboratoryjnych w porównaniu ze studentami w tradycyjnej grupie laboratoryjnej.
Podczas gdy wyniki te wskazały na wczesny sukces tej koncepcji, niektórzy eksperci powiedzieli Wewnątrz wyższego wydania W momencie, gdy byli zainteresowani dostrzeganiem długoterminowych wyników, zanim sklasyfikowali je jako „rozstrzygnięta pedagogika”.
Hale miał podobny pomysł.
„Po tym, jak zobaczyliśmy świetne wyniki z tego procesu, zastanawiałem się, czy to tylko efekt semestralny” – powiedziała. „Korekty pedagogiczne mogą zwiększyć wskaźniki ABC i satysfakcję uczniów, ale nie zawsze ma to długoterminowe implikacje”.
Aby odpowiedzieć na to pytanie, Hale i jej zespół badawczy opracowali dwuletnie badanie podłużne, które śledziło ponad 4000 wyników uczenia się uczniów w dwudaniowej sekwencji biologii biologii między jesienią 2022 r.-kiedy ASU zaczęło wymagać wszystkich kierunków STEM do przejęcia laboratoriów biologii wirtualnej rzeczywistości-i wiosny 2024.
Odkryli, że uczniowie, którzy wzięli średnią laboratorium biologii rzeczywistości wirtualnej, poprawili swój ostatni kurs o jedną czwartą oceny między Bio 181 a Bio 182. W porównaniu do uczniów, którzy wzięli te dwa kursy w latach 2018–2022-wśród wprowadzenia rzeczywistości wirtualnej-goletnicy wirtualnej.
Wyniki badania wykazały również, że uczniowie, którzy wzięli laboratorium rzeczywistości wirtualnej, byli bardziej skłonni niż ich rówieśnicy, aby pozostać głównymi kierownikami STEM, i że konsekwentnie osiągnęli dobre wyniki na wszystkich zadaniach laboratoryjnych, niezależnie od ich poziomów przygotowań do szkoły średniej, dochodów, rasy, pochodzenia etnicznego lub płci.
Naukowcy przeprowadzili również ankiety studenckie przed i po klasy, wywiady i obserwacje w klasie w celu poinformowania o swoich ustaleniach, które ujawniły silne i trwałe inwestycje emocjonalne w narrację o wysokiej stawce o ratowaniu stworzeń w międzygalaktycznych sanktuarium dzikiej przyrody.
„Uczniowie wychodzą płaczące, ponieważ fabuła jest tak interesująca i wciągająca” – powiedział Hale. „W świecie, w którym program nauczania może być nudny, twardy lub dużo matematyki, (historia) motywuje je, gdy aspekty ilościowe są trudne. Chcą go rozwiązać, ponieważ chcą wiedzieć, co będzie dalej”.
„Umiejętność poczucia sukcesu”
Rzeczywistość wirtualna ma dziesięcioletnie obecność w świecie edukacji technologii, ale nauczyciele często wdrażają ją stycznie, poprzez jednorazowe doświadczenia, które nie są krytyczne dla uchwalenia określonego kursu. Chociaż niektóre z tych wysiłków dostarczyły anegdotycznych i małych dowodów na to, że rzeczywistość wirtualna może zwiększyć zaangażowanie uczniów, najnowsze dane dotyczące włączenia technologii do laboratoriów biologii stanowią bardziej solidny, na dużą skalę, że szersze inwestycje ASU w edukację wirtualnej rzeczywistości już się opłacają.
W 2020 r. Uniwersytet nawiązał współpracę z firmą technologiczną i rozrywkową DreamsCape – firma wirtualnej rzeczywistości z powiązaniami z godnymi uwagi produkcjami Hollywood, takimi jak Wargames I Mężczyźni w czerni– Aby uczyć się snów. W ciągu ostatnich pięciu lat firma opracowała wiele kursów rzeczywistości wirtualnej dla ASU i kilkunastu innych instytucji K-12 i szkolnictwa wyższego w wielu dyscyplinach, w tym historii sztuki, chemii i astronomii.
Ale tradycyjne kursy biologii ASU były wśród pierwszych starań DreamsCape Learn, ponieważ dostosowały się do uniwersytetu Pchanie, aby poszerzyć uczestnictwo w polach STEM.
Liczne badania Zidentyfikowali takie kursy jako jedne z największych barier w ukończeniu stopnia STEM i wylądowania dobrze płatnej pracy, szczególnie dla studentów, którzy nie ukończyli rygorystycznego kursu biologii w szkole średniej.
W typowych laboratoriach biologii „studenci proszeni są o zaprojektowanie eksperymentów i hipotez, ale tak naprawdę nie nauczyli się umiejętności, aby to robić” – powiedział John Vandenbrooks, profesor zoologii i współpracownik ASU z Immersive Learning, który pomógł zaprojektować laboratorium rzeczywistości wirtualnej. „Dla uczniów, którzy przychodzą z silnym doświadczeniem, łatwiej jest im to się zaangażować. Ale inni studenci, którzy nie mieli tego samego doświadczenia, naprawdę walczą… już czują się za nim”.
Wyrównanie boiska poprzez nowatorskie rozwiązywanie problemów zmotywowało go do uziemienia programu nauczania w fikcyjnym wszechświecie.
„Nikt nie rozwiązał problemów w międzygalaktycznej sanktuarium dzikiej przyrody” – powiedział Vandenbrooks. „Daje im to fundament i możliwość odniesienia sukcesu wcześnie w karierze szkolnictwa wyższego i móc kontynuować”.
Wykonanie „znaczenia z złożoności”
Ale wirtualna rzeczywistość nie polega na tym, aby te podstawowe kursy STEM są mniej rygorystyczne, ale raczej nauczanie uczniów przenoszących umiejętności krytycznego myślenia, mówią osoby zaangażowane w kursy.
„Jedną z zalet tworzenia tych fikcyjnych narracji jest to, że możemy rozwinąć tę historię w taki sposób, aby uczniowie musieli rozmieścić bardzo konkretne umiejętności w bardzo konkretnym czasie, aby rozwiązać ten problem”, powiedział Vandenbrooks. „Stwarza to bardzo wyraźny postęp uczenia się, który przechodzi przez cały ten program nauczania, który naprawdę przynosi korzyści uczniom w rozwoju umiejętności w porównaniu z serią laboratoriów lub zadań, które są powiązane, ale niekoniecznie mają tak wyraźne postęp”.
A posiadanie tych złożonych umiejętności rozumowania są tym, co tłumy kierunków STEM, które chcą na przykład pracować w dziedzinie medycyny, będą musieli odnieść sukces w swojej karierze.
„Kluczem do bycia dobrym lekarzem jest wiedza o tym, co jest nienormalne w normie”, powiedział Vandenbrooks, który wcześniej pracował na Midwestern University, prywatnej szkole medycznej z lokalizacjami w Arizonie i Illinois. „Kiedy rzeczy są łatwe, możesz użyć algorytmu, ale gdy nie jest, musisz zrobić całe to rozwiązywanie problemów. To jest lekarz, którego chcesz, gdy rzeczy naprawdę się dzieje, i po to próbujemy szkolić uczniów”.
Jeremy Bailenson, założyciel Virtual Human Interaction Interaction Lab w Education Graduate School, który nie uczestniczył w żadnym aspekcie badania ASU, powiedział, że badania edukacyjne mogą skorzystać z badań o dużych rozmiarach, aby potwierdzić wcześniejsze badania nad wirtualną rzeczywistością w edukacji.
Ogólnie rzecz biorąc, wciągające doświadczenia edukacyjne „zmniejszają bariery dla ludzi, którzy wierzą, że mogą odnieść sukces w dziedzinie nauki”, powiedział. „Jeśli jesteś kimś, kogo powiedziano przez całe życie, że nie pasujesz do formy typowego naukowca – ponieważ z twojego dochodu, rasy, płci lub pochodzenia etnicznego – VR zapewnia uczniom agencję, aby postrzegać siebie jako naukowców”.
Chociaż badanie pokazuje, w jaki sposób teoria ta działa już w laboratoriach biologii wirtualnej rzeczywistości ASU, może to nie być wykonalne podejście dla każdego uczelni i uniwersytetu.
Według Josha Reibela, CEO DreamsCape Learn, wdrażanie systemu edukacji wirtualnej rzeczywistości (który obejmuje opłaty za oprogramowanie i jednorazowe koszty instalacji wciągającej klasy o nazwie POD) kosztuje „pięć postaci do niskich sześciu postaci”, w zależności od wielkości szkoły i skali oferty programowej.
W marcu 2022 r., Republika Arizony Zgłoszone że ASU w tym momencie zainwestowało 5 milionów dolarów w „filantropijne inwestycje na rozwój”, aby zbudować laboratorium biologii wirtualnej rzeczywistości.
Jeśli instytucja może sobie na to pozwolić, rzeczywistość wirtualna oferuje również strategię nauczania uczniów myślenia poza zapamiętywaniem i regurgitacjami w dobie sztucznej inteligencji.
„Im więcej możesz użyć sztucznej inteligencji do przekazywania faktów, tym większa presja na szkolnictwo wyższe jest więcej niż tylko przekazywanie faktów”, powiedział Reibel. „To pomaga nauczycielom zobaczyć, że prawdziwym problemem, który należy rozwiązać, nie jest zapełnienie notebooków uczniów dodatkowymi informacjami, jak skłonić ich do chęci wykonania więcej pracy”.
Chris Dede, starszy pracownik badawczy na Uniwersytecie Harvard Graduate School of Education i ekspert ds. Technologii edukacyjnych, powiedział, że chociaż zyski przedstawione w badaniu ASU są stosunkowo „skromne”, są one „znaczące”.
„Pokazuje, że rozsądne jest opracowanie innych rzeczy opartych na podobnych podejściach” – powiedział. „Jeśli ludzie zostaną przeszkoleni po prostu w poznaniu faktów i radzenia sobie z testami psychometrycznymi, przegrają z AI w miejscu pracy, ponieważ robią to, co AI robi dobrze, a nie to, co ludzie robią dobrze”.
I to, co ludzie robią dobrze, powiedział: „Wykonuje sens z złożoności, łącząc różne rzeczy, które wiedzą o świecie i rozwijając hipotezy na temat tego, co dzieje się w środowisku, co nie jest czymś, co może zrobić AI, ponieważ nie rozumie świata”.
