Dva roky po Arizonské státní univerzitě Nahradila všechny své úvodní biologické laboratoře laboratořemi virtuální realityPodle výsledků longitudinální studie zveřejněné v pondělí se rostoucí příliv společnosti STEM zvyšuje celkové známky a trvá déle ve svých programech.
Odborníci na technologii vzdělávání říkají Bílý papír Z ASU’s Edplus Action Lab potvrzuje nedávnou investici univerzity do vzdělávání virtuální reality a ukazuje, jak může být virtuální realita efektivním nástrojem pro vychovávání složitých dovedností uvažování ve věku generativní umělé inteligence. Výzkum navíc naznačuje, že virtuální učení by mohlo pomoci zúžit historické úspěchy a mezery v pracovní síle v polích STEM.
„Nejedná se pouze o vědecké laboratoře podobné receptu-jsou v pohlcujícím světě a zkoumají a pracují prostřednictvím odborně navržených laboratorních úkolů, které se připojují k příběhu VR,“ řekla Annie Hale, výkonná ředitelka Akční laboratoře Edplus a vedoucí autorka dokumentu. „A to vede ke skutečným, měřitelným ziskům v učení a vytrvalosti v STEM.“
Od podzimu roku 2022 byli aspirující vědci, lékaři, inženýři a další společnosti STEM na ASU povinni spárovat své bio 181 a bio 182 přednášky s řadou 15minutových laboratorních sezení virtuální reality v 3-D mezigalaktických divokých zvěře, které jsou na pokrmu zánik. Studenti vytvářejí terénní vědec avatars a procházejí virtuálním světem, aby shromažďovali vzorky a data, než se vrátí do třídy, aby analyzovali jejich zjištění a použili biologické principy v reálném světě k záchraně tvorů.
Když ASU poprvé pilotoval kurz na jaře 2022, randomizovaná studie asi 500 studentů ukázal původní slib virtuální reality Při zmírnění historicky vysoké míry opotřebení-zejména pro studenty s nízkými příjmy, ženské a nebílé-v úvodních třídách STEM, které dlouho trápily ASU a univerzity po celé zemi. Studenti ve skupině Lab Virtual Reality Lab byli ve srovnání se studenty v konvenční laboratorní skupině 1,7krát vyšší pravděpodobnost, že by dosáhli 90 a 100 procent.
Zatímco tyto výsledky naznačovaly časný úspěch konceptu, řekli někteří odborníci Uvnitř vyšší ed V době, kdy se zajímali o dlouhodobé výsledky, než je kategorizovali jako „usazený kus pedagogiky“.
Hale měl podobný nápad.
„Poté, co jsme z této zkoušky viděli skvělé výsledky, přemýšlel jsem, jestli to byl jen semestr,“ řekla. „Pedagogické úpravy mohou zvýšit sazby ABC a spokojenost studentů, ale vždy to nemá dlouhodobé důsledky.“
Aby odpověděla na tuto otázku, Hale a její výzkumný tým vyvinuli dvouletou longitudinální studii, která sledovala více než 4 000 výsledků učení studentů ve dvouchodové úvodní biologické laboratorní sekvenci mezi podzimem 2022-když ASU začala vyžadovat, aby všichni hlavní společnosti STEM vzali laboratoř virtuální reality biologické laboratoře-a na jaře 2024.
They found that students who took the virtual reality biology lab, on average, improved their final course mark by one-quarter of a grade between Bio 181 and Bio 182. Compared to students who took those two courses between 2018 and 2022—prior to the introduction of virtual reality—students in the virtual reality cohort also scored one-quarter of a letter grade higher in advanced biology courses, including general and molecular genetics.
Výsledky studie také ukázaly, že studenti, kteří vzali laboratoř virtuální reality, byli častěji než jejich vrstevníci, aby zůstali ve velkých společnostech, a že trvale fungovali dobře na všech laboratorních úkolech bez ohledu na jejich úroveň přípravy na střední škole, příjem, rasu, etnicitu nebo pohlaví.
Vědci také provedli průzkumy, rozhovory a pozorování ve třídě před a po třídě, aby informovali o svých zjištěních, které odhalily silné a trvalé emocionální investice do vyprávění s vysokým podílem o záchraně stvoření v mezigalaktické svatyni volně žijících živočichů.
„Studenti přicházejí pláč, protože linie příběhu je tak zajímavá a poutavá,“ řekl Hale. „Ve světě, kde může být vědecký kurikulum nudný, tvrdý nebo hodně matematiky, je (příběh) motivuje, když jsou kvantitativní aspekty náročné. Chtějí to vyřešit, protože chtějí vědět, co se děje dál.“
„Schopnost cítit se úspěšně“
Virtuální realita má desetileté přítomnosti ve světě vzdělávacích technologií, ale pedagogové ji často nasazují tangenciálně prostřednictvím jednorázových zkušeností, které nejsou kritické pro absolvování konkrétního kurzu. Ačkoli některá z těchto úsilí přinesla neoficiální a malé důkazy o tom, že virtuální realita může zvýšit zapojení studentů, nejnovější údaje o začlenění technologie do biologických laboratoří nabízejí robustnější, rozsáhlejší důkaz, že širší investice ASU do výchovy virtuální reality se již vyplácejí.
V roce 2020 se univerzita spojila s technologickou a zábavní společností Dreamscape Immersive – společností virtuální reality s vazbami na pozoruhodné hollywoodské produkce, jako například Wargames a Muži v černé barvě– Vytvořit se sny. Naučit se. Během posledních pěti let společnost vyvinula řadu kurzů virtuální reality pro ASU a více než tucet dalších institucí K-12 a vysokoškolských institucí napříč četnými disciplínami, včetně dějin umění, chemie a astronomie.
Tradiční úvodní kurzy ASU však byly mezi prvními snahami Dreamscape Learn, protože to bylo v souladu s univerzitou tlačit na rozšíření účasti na oborech STEM.
Četné studie identifikovali takové kurzy jako některé z největších překážek pro dokončení titulu STEM a přistání dobře placené práce, zejména pro studenty, kteří na střední škole nedokončili přísný biologický kurz.
V typických biologických laboratořích: „Studenti jsou žádáni, aby navrhli experimenty a hypotézy, ale ve skutečnosti se to neučili,“ řekl John Vandenbrooks, profesor zoologie a docent ASU pro pohlcující učení, který pomohl navrhnout laboratoře virtuální reality. „Pro studenty, kteří přicházejí se silným pozadím, je to pro ně snazší se zapojit. Ale ostatní studenti, kteří neměli stejnou zkušenost, opravdu bojují … už se cítí pozadu.“
Vyrovnání podmínek hraní prostřednictvím nových řešení problémů je to, co ho motivovalo k uzemnění učebních osnov ve fiktivním vesmíru.
„Nikdo nevyřešil problémy v mezigalaktické divočině svatyně,“ řekl Vandenbrooks. „Dává jim to nadaci a schopnost cítit se úspěšně brzy ve své kariéře vysokoškolského vzdělávání a být schopni pokračovat.“
Vytváření „smyslu ze složitosti“
Virtuální realita však není o tom, aby tyto základní kurzy STEM o něco méně přísné, ale spíše o výuce studentů přenositelných dovedností kritického myšlení, říkají ti, kteří se účastní kurzů.
„Jednou z výhod těchto fiktivních vyprávění je to, že příběh můžeme vyvinout takovým způsobem, aby studenti museli nasadit velmi specifické dovednosti ve velmi specifické době, aby tento problém vyřešili,“ řekl Vandenbrooks. „To vytváří velmi jasný vývoj učení, který prochází celým celým kurikulem a který skutečně prospívá studentům v jejich rozvoji dovedností oproti jim poskytnutí řady laboratoří nebo úkolů, které souvisejí, ale nemusí nutně mít tak zřejmé.“
A mít tyto složité dovednosti uvažování je to, co například houfy velkých společností, kteří chtějí pracovat v lékařské oblasti, budou muset uspět ve své kariéře.
„Klíčem k tomu, aby byl dobrým lékařem, je vědět, co je v normálu neobvyklé,“ řekl Vandenbrooks, který dříve pracoval na Midwestern University, soukromé lékařské fakultě s místy v Arizoně a Illinois. „Když jsou věci snadné, můžete použít algoritmus, ale když to není, musíte udělat všechno toto řešení problémů. To je doktor, který chcete, když se věci opravdu pokazí, a to se snažíme školit studenty.“
Jeremy Bailenson, zakládající ředitel virtuální laboratoře pro virtuální interakci v lidské interakci Stanfordské univerzity na postgraduální škole vzdělávání, který se nezúčastnil žádné aspektu studie ASU, uvedl, že výzkum vzdělávání může těžit ze studií s velkými velikostmi vzorků, aby potvrdil předchozí studie o virtuální realitě ve vzdělávání.
Obecně platí, že pohlcující zkušenosti s učením „snižují bariéry pro lidi, kteří věří, že mohou uspět v oblasti vědy,“ řekl. „Pokud jste někdo, kterému byl celý váš život sdělen, že se nehodíte do formy typického vědce – kvůli vašemu příjmu, rase, pohlaví nebo etnicitě – VR poskytuje studentům agenturu, aby se považovali za vědce.“
Ačkoli studie ukazuje, jak tato teorie již pracuje v laboratořích biologie virtuální reality ASU, nemusí to být proveditelný přístup pro každou vysokou školu a univerzitu.
Podle Josha Reibela, generálního ředitele společnosti Dreamscape Learn, implementuje systém vzdělávání virtuální reality (který zahrnuje softwarové poplatky a jednorázové náklady na instalaci pohlcující třídy zvané POD) stojí „polovině pět čísel na nízké šest čísel“, v závislosti na velikosti školy a rozsahu učebních nabídek.
V březnu 2022, Arizonská republika hlášeno To, že ASU v tomto okamžiku investovala 5 milionů dolarů do „filantropické investice do rozvoje“, aby vybudovala biologickou laboratoř virtuální reality.
Pokud si to instituce může dovolit, virtuální realita také nabízí strategii pro učení studentů, aby přemýšleli o zapamatování a regurgitacích ve věku generativní umělé inteligence.
„Čím více můžete použít AI k přenosu skutečností, tím větší tlak je na vysokoškolské vzdělání, abyste mohli dělat víc, než jen přenášet fakta,“ řekl Reibel. „To pomáhá pedagogům vidět, že skutečným problémem, který je třeba vyřešit, není, jak naplnit notebooky studentů s dalšími informacemi, je to, jak je přimět, aby se naklonili, aby chtěli dělat více práce.“
Chris Dede, vedoucí výzkumný pracovník na postgraduální škole vzdělávání na Harvardské univerzitě a odborník na výuku, uvedl, že ačkoli zisky uvedené ve studii ASU jsou relativně „skromné“, přesto jsou „významné“.
„Ukazuje, že je rozumné vyvinout jiné věci na základě podobných přístupů,“ řekl. „Pokud jsou lidé vyškoleni jednoduše tím, že znají spoustu faktů a daří se dobře při psychometrických testech, ztratí na pracovišti AI, protože dělají to, co AI dělá dobře, spíše než to, co lidé dělají dobře.“
A to, co lidé dělají dobře, řekl, „má smysl ze složitosti tím, že spojuje různé věci, které vědí o světě, a rozvíjejí hypotézy o tom, co se děje v prostředí, což není něco, co AI může udělat, protože nerozumí světu.“
