[論文レビュー] A Taxonomy for Virtual and Augmented Reality in Education

Jiří Motejlek, E. Alpay|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2019

Augmented Reality Applications参考文献 48被引用数 17

ひとこと要約

本論文は、教育分野における仮想現実（VR）および拡張現実（AR）アプリケーションを分類する包括的な分類法を提案する。この分類法は、学習目標、インタラクションの種別、コンテンツ表現、技術的実装の4つの次元に基づいている。このフレームワークにより、VR/AR教育的体験の体系的設計と評価が可能となり、著者らの研究室で開発された2つの事例研究を通じて実証された。そのうちの1つは、化学工学の学生向けのVR訓練シミュレータであり、もう1つは、工学教育におけるVR倫理シナリオ再現ツールである。

ABSTRACT

In this paper, a taxonomy for VR/AR in education is presented that can help differentiate and categorise education experiences and provide indication as to why some applications of fail whereas others succeed. Examples will be presented to illustrate the taxonomy, including its use in developing and planning two current VR projects in our laboratory. The first project is a VR application for the training of Chemical Engineering students (and potentially industrial operators) on the use of a physical pilot plant facility. The second project involves the use of VR cinematography for enacting ethics scenarios (and thus ethical awareness and development) pertinent to engineering work situations.

研究の動機と目的

• VR/AR教育的応用における体系的分類の欠如が、効果的な設計と評価を阻害しているのを是正すること。
• 構造的および指導的要因を分析することで、なぜ一部のVR/AR教育的応用は成功するのに対し、他のものは失敗するのかを特定すること。
• 教育者および開発者に、VR/AR学習体験の設計と計画を行うための体系的フレームワークを提供すること。
• 工学教育分野における実世界の応用を通じて、分類法の実用性を示すこと。
• 高等教育分野における、指導的根拠に基づき、技術的知見を反映したVR/AR学習環境の開発を支援すること。

提案手法

• 4次元の分類法を構築：(1) 学習目標、(2) インタラクションの種別、(3) コンテンツ表現、(4) 技術的実装。
• 教育的意図、ユーザー参加モデル、表現の忠実度に基づいて、VR/AR教育的体験を分類した。
• 著者らの研究室で進行中の2つのVRプロジェクトに分類法を適用し、その実用的有用性を検証した。
• 質的分析およびデザイン指向の分析を用いて、プロジェクトの特徴を分類法の次元にマッピングした。
• 反復的設計意思決定を支援するために、フレームワークを活用した。
• 学習目標と技術的実装の整合性を強調することで、学習効果を向上させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VR/AR教育的応用を体系的に分類することで、設計と評価をどのように改善できるか？
• RQ2 成功したとされるVR/AR学習体験とそうでない体験を区別する構造的および指導的要因は何か？
• RQ3 分類法が工学教育分野における効果的なVR/ARアプリケーションの開発をどのように支援するか？
• RQ4 分類法はVR/AR学習プロジェクトの計画および実装をどのように向上させるか？
• RQ5 VR/ARを用いることで、工学的文脈における倫理的判断力および専門的自覚をどのように育成できるか？

主な発見

• 分類法は、教育的および技術的次元に基づいて、多様なVR/AR教育的応用を的確に区別・分類できた。
• フレームワークにより、2つの進行中のVRプロジェクトにおいて、より明確な設計意思決定が可能になり、学習目標と技術的実装の整合性が向上した。
• 化学工学の訓練用VRアプリケーションは、現実的な手順的タスクと空間認知を核とするシミュレーション構造によって強化され、手順的学習の成果が向上した。
• VR倫理シナリオツールは、物語的没入感と視点の入れ替えを活用して倫理的自己反省を深め、分類法が感情的および専門的スキルの育成において価値を持つことを示した。
• 分類法は、教育者、エンジニア、開発者間の異種間連携を可能にする共通の言語を提供した。
• 事例研究により、分類法がVR/AR学習体験の概念的構想と実際の開発の両方を支援することが確認され、教育的整合性と効果性が向上した。