[论文解读] Towards a Social Virtual Reality Learning Environment in High Fidelity

Chiara Zizza, Adam Starr+4 more|arXiv (Cornell University)|Jul 18, 2017

Virtual Reality Applications and Impacts参考文献 5被引用 10

一句话总结

本文提出了一种基于 High Fidelity 的社交虚拟现实学习环境（VRLE），支持沉浸式、多用户、教师主导的课程，提升了真实感与参与度。通过将 iSocial 课程改编为基于头戴设备和动作控制器的原生 VR 界面，研究证明，与基于桌面的 VLE 相比，VR 交付方式显著增强了用户的沉浸感与愉悦感，所有受试者均报告强烈的沉浸感，并偏好使用 VR 模式。

ABSTRACT

Virtual Learning Environments (VLEs) are spaces designed to educate students remotely via online platforms. Although traditional VLEs such as iSocial have shown promise in educating students, they offer limited immersion that diminishes learning effectiveness. This paper outlines a virtual reality learning environment (VRLE) over a high-speed network, which promotes educational effectiveness and efficiency via our creation of flexible content and infrastructure which meet established VLE standards with improved immersion. This paper further describes our implementation of multiple learning modules developed in High Fidelity, a "social VR" platform. Our experiment results show that the VR mode of content delivery better stimulates the generalization of lessons to the real world than non-VR lessons and provides improved immersion when compared to an equivalent desktop version.

研究动机与目标

• 解决传统虚拟学习环境（VLE）中沉浸感与真实感不足的问题，以避免技能难以迁移到现实情境。
• 开发一种可扩展的、基于云的 VRLE，利用 High Fidelity 支持高速网络下的实时多用户交互。
• 评估基于 VR 的教学是否相比传统基于桌面的 VLE 更能提升学习参与度、沉浸感与愉悦感。
• 创建一种可重用、符合标准的架构，用于将现有 VLE 课程转化为沉浸式 VR 体验。

提出的方法

• 在 High Fidelity 上实现 VRLE 原型，High Fidelity 是一个开源的社交 VR 平台，支持桌面客户端与 VR 客户端两种模式。
• 将 iSocial 社会能力干预（SCI）课程改编为三维沉浸式环境，减少干扰并提供引导式导航。
• 使用 GENI 云机架进行服务器端托管，支持最多 150 名并发用户，实现实时性能监控。
• 设计 VRLE 时采用化身交互、语音与文字聊天、分组讨论功能，以及通过中央管理界面由教师控制的内容发布。
• 采用混合方法评估：通过主观问卷比较桌面与 VR 模式，七名大学生受试者被随机分配至测试条件。
• 通过李克特量表问卷结果与定性反馈，测量用户的沉浸感、愉悦感与偏好。

实验结果

研究问题

• RQ1 在社交 VRLE 中，基于 VR 的教学是否相比传统基于桌面的 VLE 带来更高的用户沉浸感？
• RQ2 VR 的沉浸特性如何影响教育场景中的用户参与度与愉悦感？
• RQ3 基于 High Fidelity 构建的 VRLE 是否能够支持可扩展的、实时的、多用户的远程教师主导课程？
• RQ4 VR 在多大程度上提升了从虚拟环境到现实世界情境的技能迁移能力？

主要发现

• 所有七名受试者在 VRLE 中均报告了强烈的沉浸感，100% 在沉浸感问卷中选择“强烈同意”或“同意”，而桌面模式下不足一半。
• 每位受试者均表示在 VR 模式下更享受学习过程，100% 在愉悦感问卷中选择“强烈同意”或“同意”，相比桌面使用显著提升。
• 受试者一致偏好 VR 模式而非桌面模式，理由是通过头部与手部控制器实现的移动更流畅、更具沉浸感，且认为传送移动比鼠标与键盘导航更直观。
• VRLE 被认为比桌面版本更具参与感且干扰更少，iSocial VLE 专家确认该架构提升了沉浸感，并具有更好的可重用性。
• 少数用户（约三分之一）报告在 VR 中出现短暂眩晕，但通过切换至传送移动方式后症状缓解，表明该可用性问题可管理。
• 本研究证实，VR 教学显著提升了沉浸感与愉悦感，支持在远程教育中使用沉浸式 VR 以实现更高效、更具参与感的学习。