Как спроектировать совместное обучение в метавселенных

Идею метавселенных для образования активно обсуждают уже года три, и в 2023-м её назвали одной из главных среди перспективных образовательных инноваций. Недавно в Японии открылась первая виртуальная школа в таком формате, но пока до широкого применения метавселенных, кажется, далеко, ведь даже отдельные элементы VR в школах и вузах пока нечастая практика. Поэтому можно подумать, что говорить всерьёз об особенностях проектирования образовательных программ в метавселенных ещё рано.

Но вспомните: до 2021 года всем казалось, что даже обычное онлайн-обучение — практика редкая, а пандемия резко заставила всех массово перейти в этот формат, и понятие цифровой дидактики плотно вошло в наш лексикон. Перевод обучения в новую виртуальную среду тоже может случиться раньше, чем мы себе это представляем. А значит, к этому стоит подготовиться заранее.

Именно этим занялись исследователи из Копенгагенского университета Густав Петерсон и Гвидо Макрански. Они задались вопросом: что, если привычные нам вебинары и онлайн-тренинги из Zoom перейдут в расширенную реальность? Как это повлияет на качество и эффективность группового взаимодействия и обучения в целом? В результате учёные разработали теорию совместного обучения в средах с высокой иммерсивностью (The Theory of Immersive Collaborative Learning, сокращённо — TICOL) и описали её в научной статье. Рассказываем об основных идеях.

Обучение в обычной онлайн-среде и в расширенной реальности: в чём разница

Авторы теории поясняют, что обычная онлайн-среда подразумевает взаимодействие с информацией и другими людьми с помощью компьютеров или мобильных телефонов. Этой среде свойственны отображение контента на 2D-экране, ограниченный обзор и низкая иммерсивность, то есть эффект погружения в искусственно созданный мир. Совместное обучение в таких средах в профессиональной литературе называют CSCL (computer-supported collaborative learning, то есть «совместное обучение с использованием компьютеров»).

Расширенная реальность (по англ. extended reality, XR), в свою очередь, позволяет погрузить человека в виртуальное окружение. Этот термин включает в себя сразу несколько технологий:

• Дополненная реальность (AR) накладывает отдельные виртуальные элементы на отображение реального мира, которое пользователь видит через экран смартфона.
• Смешанная реальность (MR) подразумевает объединение реальных и виртуальных объектов, а также более выраженный эффект реального присутствия благодаря использованию VR-шлема или очков. Разновидность этой технологии — дополненная виртуальность (AV), когда пользователь, находясь в виртуальном мире, может видеть и некоторые реальные объекты (например, свой экран или клавиатуру) или людей и взаимодействовать с ними.
• Виртуальная реальность (VR) полностью погружает человека в цифровое окружение. Этой технологии свойственна самая высокая иммерсивность.

Авторы статьи рассматривают именно технологии с высокой иммерсивностью, предполагающие использование очков или шлемов виртуальной реальности. Для описания совместного обучения в подобной XR-среде они вводят новый термин — XRCL (extended reality–supported collaborative learning, «совместное обучение с применением расширенной реальности»).

По словам Петерсена и Макрански, их работа — одна из первых попыток исследовать особенности обучения в расширенной реальности и разработать его теоретическую модель.

Сравнивая групповое обучение в обычном онлайне и в иммерсивной XR-среде, авторы рассматривают такие вопросы:

• Какие факторы специфичны для этой среды?
• Как можно повысить эффективность группового обучения с помощью расширенной реальности?
• В каких случаях совместное обучение в иммерсивной среде будет наиболее полезным?

Читайте также:

Как в школах и вузах учат с помощью виртуальной и дополненной реальности

Факторы группового обучения в расширенной реальности

Авторы статьи выделяют три группы ключевых факторов, которые формируют групповое обучение в расширенной реальности: факторы педагогического дизайна, психологические факторы и факторы группового взаимодействия.

Петерсен и Макрански изобразили на схеме, как все эти компоненты связаны друг с другом. Согласно разработанной ими теории, факторы педагогического дизайна XR-среды, в которой проходит обучение, влияют на психологические факторы и на факторы группового взаимодействия. В свою очередь, психологические аспекты тоже оказывают эффект на взаимодействие в группе обучающихся. Тем самым факторы педагогического дизайна и психологические факторы опосредованно воздействуют на результаты обучения.

Разберём подробнее различные компоненты теории Петерсена и Макрански.

Факторы педагогического дизайна

К этой группе факторов относятся:

• Технологические характеристики — это возможности оборудования и программного обеспечения. К ним относятся качество звука и картинки, поле зрения пользователя, скорость реакции среды на его действия, уровень контроля над аватаром, реализм окружения и его элементов, также многие другие характеристики. Именно они определяют возможности и ограничения для проектирования обучения в расширенной среде.
• Возможности для социального взаимодействия — некогнитивные факторы, влияющие на взаимодействие в группе. Например, это могут быть инструменты для общения посредством аватаров пользователей или правила и инструкции для учащихся в расширенной реальности.
• Педагогические техники — это используемые инструменты педагогического дизайна. Например, к ним относятся любые спроектированные групповые активности и сценарии взаимодействия студентов во время обучения.

Психологические факторы

Психологические факторы обучения в XR-среде авторы считают ключевыми. По их словам, в этих условиях психологические аспекты проявляются иначе, чем в менее иммерсивной образовательной среде, и могут значительно влиять на результаты обучения. К этой категории Петерсен и Макрански относят четыре фактора: социальное присутствие, физическое присутствие, управление телом и агентность.

Социальное присутствие — это ощущение, что другие участники взаимодействия в цифровой среде являются реальными людьми.

Как понять, ощущают ли пользователи эффект социального присутствия в XR-окружении? С этой целью исследователи анкетируют участников, используя специально разработанные опросники, а также собирают цифровые данные о том, как пользователи взаимодействуют друг с другом — фиксируют визуальный контакт и признаки невербального общения.

Полученные результаты говорят о том, что эффект социального присутствия в среде дополненной реальности высокий — он близок к реальному взаимодействию в обычной среде. Это приводит к тому, что люди коммуницируют в цифровой среде почти так же, как в жизни, — например, используют приёмы активного слушания или регулируют дистанцию между аватарами в зависимости от степени знакомства с человеком.

В то же время XR-среда уникальна тем, что даёт возможность менять свой аватар (то есть условно — своё тело) в мгновение ока. Исследователи пока не могут ответить на вопрос, как на коммуникацию влияет то, что собеседник может прямо посреди разговора вдруг превратиться, например, из молодого азиатского мужчины в пожилую женщину европейской внешности. Но они считают, что задуматься об этом стоит.

Следующий психологический фактор — это физическое присутствие. Он подразумевает ощущение, что ты действительно находишься в том месте, которое создано расширенной реальностью, и события в этой среде происходят на самом деле. Конечно, при этом пользователь понимает, что это сконструированный мир, но может поддерживать иллюзию, что всё «по-настоящему».

Эффект физического присутствия возникает, когда в XR-среде мы получаем адекватный ответ на свои действия, соответствующий нашему опыту и представлению о реальности. Если участники ощущают этот эффект, они начинают вести себя в цифровом мире более реалистично.

Есть метаанализ, показывающий, что большая иммерсивность усиливает ощущение физического присутствия. Поэтому учащиеся, сохраняя эту иллюзию, могут реалистично действовать в нереальных ситуациях — например, исследовать другие планеты или дно океана.

Управление телом — ещё один важный психологический фактор. Это ощущение того, что виртуальное тело, которым ты пользуешься в XR-среде, действительно тебе принадлежит.

Возможность дать учащемуся аватар, сильно отличающийся по физическим характеристикам от его собственного тела (например, другой расы, телосложения, пола), вызывает у исследователей большой интерес. Есть свидетельства, что люди в такой ситуации меняют своё привычное поведение — в соответствии с представлениями о том, как себя ведёт человек с характеристиками, заданными в аватаре. Также замечено, что у испытуемых, примеривших на себя аватары людей из иных социальных групп, уменьшаются предубеждения по отношению к их представителям.

Правда, как замечают Макрански и Петерсен, пока совсем мало данных о том, как фактор управления телом влияет на совместное обучение в XR-среде. Но исследователи считают, что иммерсивное цифровое окружение может стать благоприятной средой для коммуникации, свободной от стереотипов, — своего рода тренажёром по развитию эмпатии.

Читайте также:

Идём в симуляцию? Разбираемся, можно ли научить гибким навыкам виртуально

И четвёртый психологический фактор, который выделяют авторы статьи, — агентность (по англ. agency, иногда переводится как «агентивность»). Так называют способность действовать, совершать выбор, проявлять своё влияние.

XR-среда специфична тем, что способна дать аудиальный, визуальный, кинестетический и тактильный ответ на действия человека — почти так же, как это происходит в реальности, но без ограничений реального мира. Расширенная реальность позволяет учащимся делать что угодно в пределах технических возможностей, применяемых инструментов педагогического дизайна и правил социального взаимодействия. Например, ученики могут полюбоваться Ниагарским водопадом, а потом, взявшись за руки, полетать над Великой китайской стеной — и в этом будет гораздо больше свободы, чем если просто посмотреть на эти объекты на плоском экране.

Факторы группового взаимодействия

К третьей категории Петерсен и Макрански относят такие аспекты:

• Социальное взаимодействие — коммуникация, которая возникает в учебной (групповые упражнения, дискуссии, обмен опытом) или внеучебной (кофе-брейки, неформальное знакомство) деятельности в группе. У взаимодействия может быть также когнитивное или социально-эмоциональное измерение. В первом случае участники приобретают знания или навыки, а во втором коммуникация направлена на развитие групповой динамики, укрепление связей.
• Социальная среда — совокупность социальных связей между членами группы, то есть нормы и ценности, роли и правила, идеалы и убеждения группы, её культурные особенности. Благоприятная социальная среда связана с ощущением общности, открытости и взаимного доверия.
• Результаты обучения — знания, навыки, стратегии поведения и убеждения, сформированные по итогам обучения.

Влияние различных факторов на эффективность совместного обучения в расширенной реальности

Организовать эффективное групповое обучение — это не значит просто дать ученикам возможность присутствовать в одном месте и в одно время. Для этого нужно создать правильные условия. Каким же образом, согласно выводам авторов статьи, можно повлиять на качество обучения через аспекты расширенной реальности?

Исследователи исходят из того, что чем лучше организованы социальное взаимодействие и социальная среда, тем эффективнее совместное обучение. И как уже упоминалось выше, на эти компоненты воздействуют, как напрямую, так и косвенно, факторы педагогического дизайна и психологические факторы. Рассмотрим подробнее, как выстраиваются эти связи.

Как на обучение влияют технологические характеристики среды

Технологические характеристики среды прежде всего влияют на психологические факторы в обучении.

То, насколько интерактивно XR-окружение и насколько качественно оно передаёт расстояния до объектов, звуки и тактильный фидбэк, воздействует на эффект социального присутствия. Увеличение угла обзора и поддержка стереоизображения, создающего иллюзию объёма наблюдаемых объектов, а также качество и скорость отслеживания действий пользователя в наибольшей мере влияют на эффект физического присутствия.

Управление телом ощущается тем сильнее, чем лучше реализованы зрительно-моторная синхронность. Также на этот фактор действует согласованность внешности аватара со зрительным и тактильным восприятием.

Ощущение агентности возрастает, когда увеличиваются степень контроля над аватаром и возможности повлиять на виртуальную среду. Например, важно, может ли пользователь изменять цифровое окружение и объекты в нём, как быстро среда реагирует на команды.

Как на обучение влияют возможности для социального взаимодействия

Вполне логично, что возможности для социального взаимодействия, которые предоставляет среда, прямо или косвенно влияют на качество этого взаимодействия.

По мнению исследователей, прямое влияние происходит через коммуникабельность среды (насколько система поддерживает социальные и эмоциональные взаимодействия) и её гедонистичность (этот термин означает, в какой степени взаимодействие со средой приносит удовольствие пользователям). Пример платформ, которые задействуют оба этих аспекта, — популярные социальные сети. Исследователи считают, что у них можно позаимствовать некоторые элементы коммуникации при разработке XR-среды. Также можно организовать в виртуальном пространстве зоны для неформального общения.

Социальные возможности косвенно воздействуют на результаты обучения через психологические факторы. Во-первых, для ощущения социального присутствия важно, насколько близко к реальности удаётся воссоздать в расширенной среде опыт коммуникации. Чем реалистичнее способы взаимодействия, внешность и поведение аватаров, тем сильнее этот эффект.

Читайте также:

Что такое интерактивное обучение и в чём его особенности

Во-вторых, авторы статьи предполагают связь между возможностями для социального взаимодействия и ощущением физического присутствия. Если эффективно организовать коммуникацию в необычной среде, это поможет учащимся воспринимать её как реальную. Например, в расширенной реальности ученики могут исследовать влияние глобального потепления на коралловый риф, понаблюдав за ним в настоящем и будущем, а потом ещё поучаствовать в тимбилдинге на виртуальном курорте.

В-третьих, данные свидетельствуют о связи возможностей для социального взаимодействия и управления телом. Например, в среде, где учащимся доступны невербальные средства коммуникации, такие как улыбка и жесты, эффект управления телом будет выше.

Как на обучение влияют педагогические техники

В среде расширенной реальности можно применять разные методы обучения, воздействующие на основные психологические факторы. Например, изучение устройства автомобильного мотора можно организовать в виде лекции, которую студенты слушают в виртуальной аудитории, используя аватары. А можно переместить их в автомастерскую и предложить собрать мотор в мини-группах. В этом случае интерактивность, свобода действий и активная коммуникация, вероятно, усилят ощущения социального и физического присутствия, управления телом и агентности.

Методы и приёмы обучения также влияют на его качество через фактор социального взаимодействия. Авторы теории предлагают воспользоваться накопленным опытом онлайн-обучения, чтобы проектировать взаимодействия, которые повысят эффективность курса. Например, применять инструкции и задания на коммуникацию, распределять роли в группе и так далее. В то же время расширенная реальность даёт уникальные возможности, недоступные в других условиях. Скажем, XR-платформа может записывать, как аватары студентов решают задачу. А потом студенты могут перемотать эту запись и просмотреть, обращая внимание на ход работы, наблюдая за своим поведением и действиями одногруппников.

Как психологические факторы влияют на результаты обучения

Авторы теории уверены, что с учётом психологических факторов можно повысить уровень социального взаимодействия и создать в расширенной реальности более эффективное социальное пространство для обучения, чем в обычной онлайн-среде. И как уже упоминалось выше, это должно улучшить результаты обучения.

Приведём несколько примеров от Макрански и Петерсена, когда влияние психологических факторов на результаты обучения становится заметным и статистически значимым. Это поможет понять, в каких ситуациях действительно стоит проектировать обучение в расширенной реальности.

Социальное присутствие приносит пользу обучению, когда сами студенты видят, что преимущества совместной работы превышают издержки её организации. Такими издержками могут быть, например, технологические сложности, с которыми сталкиваются учащиеся, или время и усилия, которые приходится тратить на координацию групповой деятельности, понимание и применение инструкций к заданиям. Исследователи замечают, что высокий уровень социального присутствия сам по себе не будет стимулировать обучение. Яркий пример — социальные сети, где уровень присутствия высок, но познавательную пользу люди получают далеко не всегда.

Читайте также:

Пустота и удовольствие: что влияет на отношение к цифровой образовательной среде?

Фактор физического присутствия считается наиболее эффективным в таком обучении, когда важно осознавать пространство вокруг и своё место в нём или проводить эксперименты с физическим миром. Особенно полезно переносить обучающихся в виртуальную среду, когда обучение в реальности может быть:

• опасным (в виртуальной среде можно провести наглядное и безопасное занятие, например, о правилах первой помощи при химических ожогах в лаборатории);
• слишком дорогим (класс может виртуально отправиться в тропические джунгли или на Крайний Север, чтобы изучить фауну региона);
• вообще неосуществимым (в расширенной реальности возможно путешествие сквозь тело человека, посещение мира с особым течением времени, полёт в космос или погружение на дно океана).

В этих случаях иммерсивная виртуальная среда даёт безопасный способ получить знания «от первого лица» и максимально вовлекает учащихся. А ещё она может стимулировать дискуссии и интерес к теме гораздо сильнее, чем просмотр 2D-картинок или видеолекций. Исследователи отмечают, однако, что подобные занятия следует тщательно проектировать, ведь ученикам может быть гораздо интереснее бродить по Луне в качестве развлечения, а не изучать её физические характеристики, следуя инструкции упражнения.

Влияние управления телом на обучение в среде расширенной реальности изучено мало, так как многие ментальные процессы, отвечающие за этот фактор, скрыты и сам человек их обычно не осознаёт. Однако учёные предполагают, что эффект управления телом может косвенно повлиять на поведение учащихся.

Большой потенциал исследователи видят в том, что ученик может выбрать аватар, чьи физические характеристики радикально отличаются от его собственных. Как уже упоминалось выше, это можно использовать для преодоления предвзятости, для развития эмпатии и инклюзивности. Также есть любопытный эксперимент, в котором участники, принявшие облик Альберта Эйнштейна, лучше справлялись с когнитивными задачами, чем те, кто действовал с аватарами обычных людей.

Усиление агентности заметнее всего влияет на обучение, когда учащимся нужно договариваться и координировать свои действия, чтобы достичь образовательных целей. Это, как правило, происходит в среде, где ученики обладают определённой свободой действовать на своё усмотрение. Есть данные, что высокая степень агентности повышает интерес к теме обучения и внутреннюю мотивацию. Однако исследователи предостерегают: абсолютно свободное исследование, которое совсем не сопровождается инструкциями и поддержкой педагога, может повредить результатам обучения. Поэтому важно соблюдать баланс.