[论文解读] VIEW: A Virtual Interactive Web-based Learning Environment for Engineering

Priya Goeser, Felix G. Hamza-Lup+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 19, 2018

Experimental Learning in Engineering参考文献 27被引用 32

一句话总结

VIEW 是一个基于可扩展3D（X3D）标准构建的3D虚拟、交互式、基于网络的学习环境，旨在提升工程教育。它通过交互式模块实现以学生为中心的沉浸式学习，实验结果表明，虚拟解剖与实体解剖活动在学习效果上无显著差异，支持其在实现学习目标方面的有效性。

ABSTRACT

The use of computer-aided and web-based educational technologies such as Virtual Learning Environments (VLE) has increased significantly in the recent past. One example of such a VLE is Virtual Interactive Engineering on the Web (VIEW). VIEW is a 3D virtual, interactive, student centered, framework of web-based modules based on the Extensible 3D standard. These modules are dedicated to the improvement of student success and learning. In this paper, an overview of the recent developments in VIEW along with associated assessment results is presented. An experimental study was also performed to compare the learning experience and performance of students in a physical dissection activity vs. that in a virtual dissection activity using a VIEW module. The results of this study show that students can meet given learning objectives and that there is limited difference in their learning and performance irrespective of a physical or virtual setting.

研究动机与目标

• 开发一种基于X3D标准的3D、交互式、基于网络的工程教育学习环境。
• 通过沉浸式、以学生为中心的虚拟模块提升学生的学习成效与参与度。
• 评估VIEW中虚拟解剖相对于传统实体解剖的有效性。
• 评估虚拟学习环境是否能够实现与动手实践物理活动相当的学习成果。

提出的方法

• 该框架基于可扩展3D（X3D）标准构建，以实现在网络浏览器中的3D可视化与交互功能。
• 开发了交互式网络模块，以在虚拟环境中模拟工程解剖任务。
• 开展了一项对照实验研究，比较学生在实体与虚拟解剖环境中的表现与学习体验。
• 在两种条件下对学习目标进行了标准化，以确保比较的有效性。
• 通过测验评估学生表现，并收集定性反馈以评估学习体验。
• 研究采用混合方法，结合定量测试成绩与定性用户体验数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 像VIEW这样的基于网络的虚拟学习环境能否有效支持工程专业学生实现核心学习目标？
• RQ2 虚拟解剖与实体解剖活动之间是否存在统计学上显著的学生表现差异？
• RQ3 学生对虚拟环境中学习体验的感知与物理实验室环境相比如何？
• RQ4 在3D虚拟环境中，交互性在多大程度上提升了学生在工程教育中的参与度与理解力？

主要发现

• 使用VIEW虚拟解剖模块的学生在实现学习目标方面与实体解剖组表现相当。
• 在虚拟与实体学习环境中，学生测试表现之间无显著差异。
• 学生对虚拟环境评价积极，表明其具有高度的参与度与可用性。
• 虚拟环境在工程教育中展现出作为可扩展、易访问的实体实验室替代方案的强潜力。