Valutazione comparativa della realtà virtuale collaborativa co-localizzata desktop, room-scale e in ampi spazi nell'addestramento immersivo

Sommario

Questo studio valuta un protocollo di formazione in realtà virtuale collaborativa in uno spazio condiviso confrontando la presenza spaziale, la coordinazione del team, l'impegno nell'apprendimento, il carico cognitivo, la sicurezza e i risultati di apprendimento a breve termine in tre condizioni di formazione.

Abstract

La realtà virtuale collaborativa collocata in grandi spazi fornisce un ambiente di formazione in cui i partecipanti possono muoversi, comunicare e coordinare le azioni all'interno di uno spazio condiviso e immersivo. Tuttavia, le evidenze rimangono limitate riguardo al fatto che questa configurazione migliori la presenza spaziale, il coordinamento di gruppo e l'impegno nell'apprendimento rispetto alla collaborazione basata su desktop o alla realtà virtuale distribuita su scala di stanza. Questo studio ha valutato un protocollo sperimentale monocentrico a tre bracci, coinvolgente 126 partecipanti assegnati a 42 team composti da tre persone. I team sono stati randomizzati in simulazione collaborativa su desktop, realtà virtuale collaborativa distribuita su scala di stanza o realtà virtuale collaborativa collocata in grandi spazi. Tutti i team hanno completato un'orientazione della durata di 8 minuti, un compito collaborativo di logistica di emergenza e navigazione spaziale della durata di 20 minuti, valutazioni immediate dopo la formazione e un test di mantenimento a 2 settimane. Gli esiti primari erano la presenza spaziale, il coordinamento del team autovalutato, il coordinamento del team valutato da osservatori e l'impegno nell'apprendimento. Gli esiti secondari includevano punteggi di conoscenza, carico cognitivo, disagio del simulatore e indicatori del processo di esecuzione del compito. Il gruppo sottoposto a realtà virtuale collaborativa collocata in grandi spazi ha mostrato una maggiore presenza spaziale, coordinamento di gruppo e impegno nell'apprendimento rispetto ai gruppi di confronto. L'aumento delle conoscenze ha favorito la condizione in grandi spazi, mentre le conoscenze aggiustate dopo la formazione e quelle di mantenimento a 2 settimane non hanno mostrato differenze significative tra le condizioni. Il carico cognitivo non è aumentato in modo significativo e il disagio del simulatore è rimasto lieve in media. Questi risultati indicano che la realtà virtuale collaborativa collocata in grandi spazi potrebbe essere particolarmente utile per la formazione in compiti che richiedono orientamento spaziale, coordinamento basato sui ruoli e un impegno attivo del team, piuttosto che per l'acquisizione di conoscenze a breve termine da sola.

Introduzione

La realtà virtuale immersiva facilita la formazione basata sulla simulazione in ambienti altrimenti pericolosi o inaccessibili, collegando l'attenzione visiva e il movimento corporeo a una pratica contestualizzata¹. Le ricerche recenti sono andate oltre le semplici dimostrazioni di novità, orientandosi verso implementazioni basate su evidenze², tuttavia rimane una domanda fondamentale riguardo a quali configurazioni hardware e spaziali meglio sostengano i comportamenti di apprendimento collaborativo. La presenza spaziale influenza l'attenzione e l'incarnamento^3,4, mentre l'immersione soggettiva da sola potrebbe non essere sufficiente per operazioni complesse basate su team. Una collaborazione produttiva richiede obiettivi condivisi, interdipendenza nei compiti e un reciproco monitoraggio in tempo reale⁵.

Studi recenti hanno approfondito la comprensione della realtà virtuale in locale e della collaborazione incarnata nel supporto al lavoro di squadra. Tuttavia, le evidenze empiriche rimangono disomogenee riguardo agli effetti pedagogici di diverse strutture spaziali⁶. Il contributo principale di questo studio consiste nella valutazione sistematica di tre ambienti collaborativi funzionalmente distinti: simulazione collaborativa su desktop, realtà virtuale distribuita su scala ambientale e realtà virtuale collaborativa in locale su larga scala. Queste condizioni rappresentano configurazioni distinte di simulazione basata su team e permettono il confronto tra immersione visiva e locomozione fisica condivisa negli ambienti di addestramento collaborativi. Le disposizioni fisiche delle tre configurazioni sono illustrate nella Figura 1.

Figura 1: Flusso di lavoro sperimentale e configurazioni spaziali fisiche delle tre condizioni di formazione collaborativa. (A) Panoramica del flusso di lavoro sperimentale, dalla selezione dei partecipanti e randomizzazione a livello di squadra (N = 126 partecipanti; 42 squadre) fino al test di ritenzione a 2 settimane. (B) Rappresentazione schematica dei tre ambienti di formazione. Sinistra: simulazione collaborativa su desktop, in cui i membri della squadra si muovono utilizzando postazioni separate e comunicano attraverso canali audio assegnati senza esposizione visiva immersiva. Centro: realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale, in cui i partecipanti sperimentano immersione visiva e comunicazione in tempo reale con la squadra pur rimanendo all’interno di aree fisiche di rilevamento separate di 3 m × 3 m. Destra: realtà virtuale collaborativa colocalizzata su grande spazio, in cui i membri della squadra condividono uno spazio fisico ininterrotto di 8 m × 8 m, consentendo locomozione fisica sincronizzata, riferimento spaziale incarnato e co-navigazione in tempo reale. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Il protocollo di addestramento ha utilizzato uno scenario collaborativo di logistica di emergenza e navigazione spaziale. A differenza dell'addestramento procedurale individuale, questo scenario richiede un orientamento fisico condiviso, una coordinazione verbale in tempo reale e azioni spaziali incarnate. Queste caratteristiche forniscono un contesto strutturato per valutare le potenzialità della realtà virtuale collaborativa collocata in grandi spazi. Figura 2 illustra le interfacce e le modalità di interazione utilizzate nelle condizioni di realtà virtuale e desktop. La teoria dell'apprendimento incarnato indica che la manipolazione spaziale può sostenere l'agency quando allineata alle esigenze del compito⁷, mentre la teoria del carico cognitivo indica che un lavoro di gruppo efficace dipende dalla distribuzione dei carichi cognitivi senza introdurre oneri di coordinamento superflui⁸.

Figura 2: Confronto delle interfacce e paradigmi di esecuzione dei compiti nelle diverse condizioni di addestramento. Lo scenario di logistica emergenziale collaborativa e navigazione spaziale è stato standardizzato per tutti i gruppi, con la modalità di interazione come principale differenza. (A) Interfaccia di simulazione collaborativa su desktop, vista in prima persona. I partecipanti si muovono nell'ambiente industriale utilizzando input da tastiera e mouse, facendo affidamento su un mirino centrale e su elementi grafici bidimensionali dell'interfaccia utente, tra cui una minimappa e un elenco dei compiti, per l'orientamento spaziale. (B) Interazione incarnata in realtà virtuale immersiva. Nelle condizioni immersive, i partecipanti eseguono compiti, inclusi il recupero e la manipolazione delle risorse, attraverso manipolazione fisica diretta mediante gesti delle mani rilevati, anziché clic del mouse. (C) Coordinamento di squadra spaziale nella condizione di realtà virtuale collaborativa co-locata su ampio spazio. I membri del team coordinano azioni specifiche per ruolo, come quelle del navigatore, del gestore delle risorse e del controllore della sicurezza, grazie alla visibilità in tempo reale degli avatar, ai gesti di indicazione spaziale e all'orientamento fisico condiviso intorno alle zone di pericolo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Di conseguenza, gli effetti delle tre configurazioni di formazione sono stati valutati in termini di presenza spaziale, coordinamento del team e impegno nell'apprendimento. Poiché gli ambienti immersivi possono generare un forte coinvolgimento soggettivo⁹, questi risultati sono stati considerati insieme all'acquisizione di conoscenze dopo la formazione e alla ritenzione a breve termine, al fine di distinguere l'impegno immediato dall'apprendimento consolidato. Poiché la locomozione e l'esposizione immersiva comportano anche richieste fisiche, il disagio del simulatore è stato monitorato come risultato legato all'implementazione¹⁰.

Protocollo

Questo studio che coinvolge partecipanti umani è stato condotto in conformità con la Dichiarazione di Helsinki e con i requisiti istituzionali per la ricerca comportamentale ed educativa. Il protocollo dello studio è stato approvato dal Comitato Etico per la Ricerca sull'Essere Umano dell'Università della Città di Shenyang (Numero di Approvazione: SU1992837; Data di Approvazione: 18 gennaio 2025). Tutti i partecipanti hanno fornito consenso informato scritto prima dell'iscrizione. Ai partecipanti è stato comunicato che lo studio prevedeva esposizione immersiva alla realtà virtuale, svolgimento di compiti in team, compilazione di questionari, osservazione del comportamento e test di follow-up a breve termine. La partecipazione era volontaria ed era possibile ritirarsi in qualsiasi momento senza alcuna conseguenza accademica, occupazionale o istituzionale. Tutti i dati dello studio sono stati anonimizzati prima dell'analisi. A ciascun partecipante è stato assegnato un codice numerico identificativo, e a ciascun team è stato assegnato un codice di team separato. Nel dataset analitico non sono stati inclusi nomi, numeri di matricola, numeri di telefono, immagini del volto o registrazioni audio direttamente identificabili. Le categorie di attrezzature, le versioni del software e le risorse associate alla replicazione sono elencate nella Tabella dei Materiali.

1. Progettazione dello studio e contesto
Questo studio concluso ha utilizzato un disegno sperimentale monocentrico, a tre bracci, con gruppi paralleli, per esaminare se la realtà virtuale collaborativa in grandi spazi collocata nello stesso luogo fosse associata a una maggiore presenza spaziale, coordinamento di gruppo e impegno nell'apprendimento durante la formazione immersiva. Le tre condizioni di formazione erano simulazione collaborativa su desktop, realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale e realtà virtuale collaborativa collocata nello stesso luogo in grandi spazi.

Le condizioni sono state progettate come confronti funzionali piuttosto che come una scomposizione fattoriale completa dell'immersione, della collaborazione e dello spazio per camminare. La condizione desktop rappresentava la collaborazione senza esposizione a un display head-mounted immersivo. La condizione di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambiente rappresentava una collaborazione di gruppo immersiva in aree di rilevamento separate e di piccole dimensioni. La condizione di realtà virtuale collaborativa collocata in uno spazio ampio combinava un'esperienza visiva immersiva, un movimento fisico condiviso e un'interazione in tempo reale tra i membri del team all'interno di un unico spazio di addestramento tracciato. Le differenze tra i gruppi sono state quindi interpretate come differenze tra le configurazioni complete di addestramento, piuttosto che come effetti attribuibili a un singolo componente. Questa struttura è stata scelta perché la ricerca sull'apprendimento immersivo considera la presenza spaziale, l'agency e l'impegno come meccanismi attraverso i quali gli ambienti virtuali possono influenzare il comportamento di apprendimento¹¹.

Lo studio è stato condotto nel Laboratorio di Apprendimento Immersivo e Interazione Uomo-Calcolatore dell'istituzione partecipante dal 3 marzo 2025 al 18 luglio 2025. Il reclutamento e i test basali sono stati effettuati dal 3 al 25 aprile 2025. Le sessioni di intervento si sono svolte dal 10 marzo al 30 maggio 2025. Le valutazioni di mantenimento a due settimane sono state completate tra il 24 marzo e il 16 giugno 2025. La verifica dei dati, il punteggio attribuito dall'osservatore e il blocco del set di dati sono stati completati entro il 18 luglio 2025.

Tutte le sessioni sono state condotte nello stesso complesso di laboratorio per controllare l'illuminazione, la temperatura, la connettività Internet, le istruzioni del compito e la supervisione da parte del ricercatore. La condizione di realtà virtuale collaborativa co-locata su grande area ha utilizzato un'area di rilevamento libera da ostacoli di 8 m × 8 m. La condizione di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale ha utilizzato tre aree distinte di 3 m × 3 m, segnate separatamente. La condizione di simulazione collaborativa su desktop ha utilizzato postazioni informatiche individuali separate da partizioni acustiche, in modo che i partecipanti potessero comunicare solo attraverso il canale di comunicazione assegnato.

I partecipanti sono stati assegnati a squadre di tre persone prima della randomizzazione. La squadra è stata utilizzata come unità di formazione perché il compito richiedeva l'esecuzione distribuita di ruoli, coordinamento verbale, consapevolezza situazionale condivisa e risoluzione congiunta dei problemi. La randomizzazione è stata effettuata a livello di squadra per evitare contaminazioni tra partecipanti all'interno della stessa sessione. Il flusso di lavoro complessivo dello studio e la configurazione fisica delle tre condizioni sono mostrati in Figura 1.

2. Partecipanti e valutazione dell'idoneità
I partecipanti sono stati reclutati tra gli studenti dei corsi di laurea e postlaurea presso l'istituzione partecipante. Gli annunci di reclutamento descrivevano lo studio come una ricerca formativa immersiva che prevedeva realtà virtuale, coordinamento di squadra e valutazione dell'apprendimento. Negli annunci non veniva indicata la prevista superiorità di alcuna condizione di formazione. I partecipanti interessati hanno compilato un modulo di preselezione online prima della prenotazione della sessione in laboratorio.

I partecipanti erano idonei se avevano un'età compresa tra i 18 e i 35 anni, avevano una vista normale o corretta alla norma, erano in grado di comprendere la lingua del training, non avevano partecipato in precedenza allo stesso scenario di training virtuale e potevano stare in piedi e muoversi in sicurezza per almeno 30 minuti. I partecipanti venivano esclusi se riferivano una grave cinetosi, epilessia non controllata, recenti lesioni muscoloscheletriche che influivano sulla deambulazione o sull'equilibrio, deficit visivo non corretto, grave vertigine, grave ipoacusia non corretta, malattia acuta in atto o qualsiasi condizione medica che rendesse pericolosa l'esposizione alla realtà virtuale immersiva. I partecipanti venivano inoltre esclusi se avevano un'ampia esperienza pregressa con lo scenario di training identico o se avevano partecipato in precedenza ai test pilota dello stesso sistema.

L'idoneità è stata verificata in due fasi. Un assistente di ricerca ha prima esaminato il modulo di screening online. Successivamente, il ricercatore della sessione ha confermato verbalmente l'idoneità il giorno del test, prima del consenso. I partecipanti che riportavano un lieve disagio pregresso al mal di movimento non sono stati esclusi automaticamente, ma sono stati monitorati più attentamente e informati che la partecipazione avrebbe potuto essere interrotta immediatamente in caso di disagio. Il modulo completo di screening, gli elementi relativi all'idoneità, il questionario iniziale, i formati di risposta e le regole di codifica sono forniti nel File Supplementare 1.

È stato effettuato un calcolo a priori della potenza statistica utilizzando il software G-Power per determinare la dimensione campionaria necessaria per il disegno sperimentale. Assumendo un effetto medio atteso di f = 0,25 basato su precedenti studi sulla collaborazione immersiva nell'apprendimento, un livello alfa di 0,05 e una potenza statistica di 0,80 per un'analisi a tre gruppi, era richiesto un minimo di 111 partecipanti. Per adattarsi alla struttura di gruppo da tre persone e mantenere un'assegnazione bilanciata dei gruppi tra le condizioni, il campione finale è stato ampliato a 126 partecipanti, suddivisi in 42 team indipendenti. Poiché l'intervento è stato somministrato a livello di team, gli identificatori dei team sono stati mantenuti per l'aggiustamento del raggruppamento, la valutazione della coordinazione effettuata dagli osservatori e i controlli di sensibilità.

3. Randomizzazione, occultamento della distribuzione e mascheramento
Dopo che tutti i membri di un team di tre persone hanno completato la conferma dell'idoneità, il team è stato assegnato casualmente a una delle tre condizioni di formazione utilizzando un elenco di randomizzazione a blocchi generato al computer, con una dimensione fissa del blocco di sei team. La sequenza di assegnamento è stata generata prima della raccolta dei dati mediante un pacchetto di randomizzazione nell'ambiente di calcolo statistico, con un seme riproducibile pari a 20250301.

La mascheratura dell'assegnazione è stata mantenuta utilizzando buste numerate in modo sequenziale, opache e con segni di manomissione, preparate da un ricercatore indipendente rispetto al reclutamento dei partecipanti e alla somministrazione dell'intervento. Il file di randomizzazione è stato archiviato in un foglio elettronico protetto da password e non era accessibile ai valutatori dell'esito.

L'assegnazione è stata rivelata solo dopo il completamento del questionario basale e del test preliminare di conoscenza. Il ricercatore della sessione apriva immediatamente prima dell'allestimento dell'attrezzatura la successiva busta sigillata contenente l'assegnazione. Non è stato possibile mantenere i partecipanti in cecità rispetto al formato dell'allenamento fisico poiché le tre condizioni erano visibilmente diverse. Ai partecipanti non è stato comunicato quale condizione fosse prevista per ottenere prestazioni migliori.

Due osservatori hanno valutato la coordinazione del team a partire da registrazioni schermo standardizzate. Gli osservatori erano all'oscuro delle ipotesi dello studio, delle etichette delle condizioni di addestramento e dei risultati dei questionari, e non hanno partecipato alla somministrazione dell'addestramento. I file video sono stati rinominati utilizzando codici di team neutri prima della valutazione. Le etichette dell'interfaccia che identificavano la condizione sono state ritagliate o oscurate, ove possibile, prima della valutazione da parte degli osservatori.

4. Scenario di addestramento e struttura del compito
Lo scenario di addestramento è stato progettato come un compito collaborativo di logistica di emergenza e navigazione spaziale in un ambiente di addestramento industriale simulato. Ogni squadra composta da tre persone doveva individuare risorse virtuali, interpretare indizi spaziali, comunicare informazioni sul percorso, coordinare azioni specifiche per ruolo e completare una sequenza di passaggi della missione entro un intervallo di tempo prestabilito.

A ciascun partecipante era assegnato uno di tre ruoli: navigatore, gestore delle risorse o controllore della sicurezza. Il navigatore interpretava la direzione del percorso e la sequenza della destinazione. Il gestore delle risorse identificava e raccoglieva oggetti virtuali pertinenti al compito. Il controllore della sicurezza monitorava i pericoli, confermava l'ordine delle procedure e sollecitava il team prima dell'invio finale.

Lo scenario comprendeva quattro zone: zona di orientamento, zona delle risorse, zona di pericolo e zona di completamento. Ogni squadra doveva completare otto sottotask obbligatori: identificare la posizione bersaglio, selezionare tre risorse corrette tra sei risorse possibili, evitare due ramificazioni errate del percorso, rispondere a tre sollecitazioni di pericolo, trasferire informazioni tra i membri della squadra e inviare la sequenza finale delle attività. Il tempo massimo per il compito era di 20 min. Le squadre che non completavano tutti i sottotask richiesti entro 20 min venivano fermate al raggiungimento del limite di tempo, e il numero di sottotask completati veniva registrato.

Prima dell'attività principale, tutti i partecipanti hanno completato un'orientazione standardizzata della durata di 8 minuti. I primi 3 minuti hanno presentato le regole dello studio e le procedure di sicurezza. I successivi 3 minuti hanno illustrato i controlli dell'interfaccia. Gli ultimi 2 minuti hanno permesso ai partecipanti di esercitarsi nei movimenti, nella selezione e nella comunicazione in un ambiente neutro di pratica che non conteneva oggetti, percorsi, pericoli o risposte utilizzati nello scenario principale. Nessun dato sulle prestazioni proveniente dall'ambiente di pratica è stato analizzato.

Lo stesso contenuto didattico, sequenza di compiti, risposte target, struttura del percorso, stimoli relativi ai pericoli e criteri di valutazione sono stati utilizzati in tutte e tre le condizioni. Le condizioni differivano per modalità di interazione, grado di immersione, movimento fisico e configurazione spaziale. Gli ambienti immersivi sono stati sviluppati utilizzando una piattaforma commerciale per lo sviluppo tridimensionale in tempo reale. La rete multiplayer e la sincronizzazione dello stato spaziale sono state implementate mediante un framework dedicato per la sincronizzazione multiplayer, operante su un'architettura Ethernet locale gigabit. I partecipanti assegnati alle condizioni di realtà virtuale immersiva hanno utilizzato visori ad alta risoluzione indossabili con cuffie e microfoni integrati. Il tracciamento spaziale ha impiegato un sistema basato su laser a infrarossi con quattro stazioni base. L'implementazione dell'avatar ha utilizzato algoritmi di cinematica inversa per mappare in tempo reale i dati provenienti dai controller di testa e mani su avatar di lavoratori articolati.

5. Verifica della procedura e affinamento delle misurazioni prima dello studio
Prima della raccolta formale dei dati, tutti gli elementi del questionario, del test della conoscenza, delle regole di valutazione da parte dell’osservatore e delle procedure delle attività sono stati esaminati da due ricercatori con esperienza nell'apprendimento immersivo e da un ricercatore con esperienza nella misurazione educativa. La revisione si è concentrata sulla chiarezza degli elementi, sull'allineamento tra ruolo e attività, sulla coerenza della valutazione, sulla formulazione relativa alla sicurezza e sull'allineamento con il costrutto.

È stato effettuato un controllo preliminare dal 17 al 21 febbraio 2025 con sei partecipanti che soddisfacevano gli stessi criteri di idoneità del campione formale. Il test preliminare ha esaminato la tempistica delle attività, il comfort del visore, la sicurezza dei movimenti, la chiarezza delle istruzioni, il tempo necessario per completare il questionario, l'accuratezza dell'esportazione dei dati e la fattibilità della valutazione da parte dell'osservatore. I dati del test preliminare sono stati utilizzati esclusivamente per perfezionare la formulazione del testo, i tempi di configurazione, le istruzioni di sicurezza e le procedure di esportazione dei registri. Questi partecipanti non sono stati inclusi nel campione finale e i loro dati non sono stati considerati nell'analisi formale.

6. Condizione di simulazione collaborativa su desktop
Nella condizione di simulazione collaborativa su desktop, ogni partecipante utilizzava una postazione individuale collegata a un monitor da 24 pollici con risoluzione 1080p. I dispositivi di input consistevano in un mouse e una tastiera, mentre la comunicazione audio avveniva tramite una cuffia USB con microfono. I partecipanti erano seduti a postazioni separate e ricevevano istruzioni di non comunicare al di fuori del sistema.

La simulazione su desktop ha utilizzato lo stesso ambiente virtuale, gli stessi oggetti della prova, la stessa sequenza di percorso, gli stessi stimoli di pericolo e la stessa logica di punteggio delle condizioni di realtà virtuale. La visuale della telecamera era in prima persona. Come illustrato in Figura 2A, i partecipanti del gruppo desktop si sono orientati utilizzando input da tastiera e hanno interagito con le risorse virtuali mediante clic del mouse attraverso un campo visivo fisso bidimensionale del monitor. Campo visivo, velocità di movimento, distanza di interazione e impostazioni audio sono stati fissati prima della raccolta dei dati e non sono stati modificati tra le sessioni. Un ricercatore ha monitorato la stabilità tecnica durante ogni sessione, ma non ha fornito indicazioni sulla prova dopo l'inizio dello scenario principale.

7. Condizione di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale
Nella condizione di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale, i tre partecipanti sono entrati nello stesso scenario virtuale da aree di rilevamento separate, ciascuna delimitata da uno spazio di 3 m × 3 m. Ogni partecipante ha utilizzato un visore montato sulla testa e dei controller portatili. I membri del gruppo hanno comunicato attraverso il canale vocale assegnato e hanno svolto lo stesso compito di squadra basato sui ruoli, ma non hanno potuto muoversi fisicamente insieme in uno spazio di rilevamento condiviso di grandi dimensioni.

Prima dell'attività principale, sono stati regolati l'adattamento del casco, la distanza interpupillare, il sistema di delimitazione e i cinturini del controller. Ai partecipanti è stato chiesto di interrompere immediatamente in caso di vertigini, nausea, affaticamento visivo, mal di testa, perdita di equilibrio o ansia. Un ricercatore è rimasto entro 2 m da ciascuna area di rilevamento attiva per tutta la durata della sessione, monitorando la sicurezza senza fornire indicazioni relative al compito.

Se un partecipante superava il limite segnato, la sessione veniva interrotta e il partecipante veniva riposizionato. Se si verificava un disagio moderato, definito come un punteggio di disagio autovalutato pari a 5 o superiore su una qualsiasi delle voci di disagio su una scala da 0 a 10, la sessione veniva interrotta e il partecipante veniva fatto sedere per il recupero. Se una qualsiasi delle voci di disagio raggiungeva un valore pari a 7 o superiore, la sessione veniva interrotta definitivamente.

8. Condizione di realtà virtuale collaborativa co-locata su grande spazio
Nella condizione di realtà virtuale collaborativa co-locata su grande spazio, ogni squadra composta da tre persone entrava nella stessa area di addestramento tracciata di 8 m × 8 m. Ogni partecipante indossava un visore montato sulla testa, teneva in mano due controller ed era rappresentato da un avatar specifico per il ruolo, visibile agli altri membri della squadra. I membri della squadra comunicavano verbalmente in tempo reale mentre si muovevano fisicamente all’interno dello spazio condiviso di addestramento. Il sistema sincronizzava posizione dei partecipanti, movimenti delle mani, selezione degli oggetti e modifiche dello stato dell’attività. Come mostrato in Figura 2B e Figura 2C, i partecipanti nelle condizioni immersive eseguivano i compiti utilizzando gesti manuali spaziali tridimensionali con controller tracciati e rotazione fisica della testa per ottenere un campo visivo a 360°.

La condizione di spazio ampio ha utilizzato lo stesso contenuto della prova e lo stesso limite di tempo di 20 minuti delle altre condizioni. Il movimento fisico è stato calibrato in modo che il percorso virtuale rimanesse all'interno dell'area di sicurezza delimitata. Un limite di sicurezza appariva nel visore quando i partecipanti si avvicinavano al bordo della zona di rilevamento. Prima della prova principale, sono stati verificati lo spazio libero sul pavimento, la possibilità di muoversi senza cavi, l'adeguato posizionamento del visore, la stabilità del rilevamento, l'ingresso audio e la risposta del controller. Ai partecipanti è stato chiesto di utilizzare una camminata fisica naturale piuttosto che tecniche di locomozione artificiale per muoversi nell'ambiente virtuale. Era vietato il contatto fisico tra i membri del gruppo. Se due partecipanti si avvicinavano a meno di 0,5 m l'uno dall'altro, veniva fornito un promemoria neutro di sicurezza, senza informazioni relative alla prova.

Ogni sessione in uno spazio ampio era supervisionata da due ricercatori. Un ricercatore monitorava la dashboard del sistema e lo stato della registrazione. Il secondo ricercatore si posizionava all'esterno dell'area di tracciamento attiva e controllava la sicurezza del partecipante. L'attività veniva interrotta se il tracciamento andava perso per più di 10 s, se un partecipante segnalava disagio o se attraversava il limite di sicurezza. Se l'interruzione durava meno di 2 min e il partecipante desiderava proseguire, l'attività riprendeva dall'ultimo stato salvato. Se l'interruzione superava i 2 min, la sessione veniva registrata come incompleta e inclusa nel dataset di intenzione-di-trattare.

9. Misure di esito e tempistica della valutazione
Le valutazioni sono state effettuate al basale, immediatamente dopo l'addestramento e a 2 settimane dall'addestramento. Le misurazioni basali includevano dati demografici, esperienza pregressa con la realtà virtuale e con l'addestramento di squadra, familiarità con i videogiochi e un test preliminare di conoscenza composto da 30 domande. Le misurazioni immediatamente successive all'addestramento includevano la percezione spaziale, la coordinazione di squadra autovalutata e valutata dall'osservatore, l'impegno nell'apprendimento, il carico cognitivo, il disagio indotto dal simulatore, la conoscenza post-addestramento e gli indicatori di prestazione nel compito. Al follow-up a 2 settimane è stato utilizzato lo stesso test di conoscenza da 30 domande, con l'ordine degli elementi riorganizzato e lievi variazioni nel testo. Il programma delle valutazioni è riportato nella Tabella 1.

Tabella 1: Sintesi delle misure primarie e secondarie. Questa tabella riassume le variabili, le scale di misurazione, i tempi di valutazione e le fonti dei dati per gli esiti primari, gli esiti secondari relativi all'apprendimento e le misure di sicurezza e di processo valutate durante tutto il protocollo sperimentale. Cliccare qui per scaricare questa tabella.

La presenza spaziale è stata misurata immediatamente dopo l'addestramento utilizzando una scala a 8 elementi e 7 punti, adattata da dimensioni consolidate della presenza¹²I punteggi sono stati mediati quando era stato completato almeno l'80% degli elementi; in caso contrario, il punteggio è stato codificato come mancante. Gli elementi completi e le regole di valutazione sono forniti in File Supplementare 1.

La coordinazione autodichiarata del team è stata misurata utilizzando una scala personalizzata a sei voci, su una scala a 7 punti, che valuta la chiarezza della comunicazione, la consapevolezza dei ruoli, il monitoraggio reciproco, la tempistica dell'assistenza, la comprensione condivisa del compito e il recupero dagli errori. Un test pilota con 20 partecipanti ha valutato la chiarezza e la struttura delle voci, e un'analisi fattoriale esplorativa ha identificato un singolo fattore dominante. La coerenza interna nel campione principale era di α = 0,88 di Cronbach. I punteggi dei partecipanti sono stati calcolati come media delle voci completate, e i punteggi a livello di team come media dei tre punteggi individuali. Le voci complete e i criteri di valutazione sono riportati nel File Supplementare 1.

La coordinazione del team valutata dall'osservatore è stata misurata mediante una griglia personalizzata che copre tempistica della comunicazione, esecuzione dei ruoli, supporto reciproco, coordinamento spaziale e recupero dagli errori. Ogni dominio è stato valutato su una scala da 0 a 20, producendo un punteggio totale compreso tra 0 e 100. La griglia è stata sottoposta a revisione da esperti e due osservatori hanno completato 10 ore di formazione prima della valutazione formale. L'affidabilità tra i valutatori è stata calcolata mediante un coefficiente di correlazione intraclasse (ICC) a effetti casuali bilaterale per l'accordo assoluto, richiedendo un valore ICC ≥ 0,75 prima della valutazione finale. Le differenze nel punteggio totale superiori a 12 punti sono state risolte per consenso; in caso contrario, è stata utilizzata la media dei due punteggi. La griglia completa e la procedura di risoluzione delle discrepanze sono riportate nel File Supplementare 1.

L'engagement nell'apprendimento è stato misurato immediatamente dopo la formazione utilizzando una scala ridotta di 12 elementi a 7 punti¹³. I punteggi sono stati mediati sugli elementi completati, con valori più elevati che indicano un engagement più forte. La coerenza interna è stata valutata mediante l'alfa di Cronbach. Il carico cognitivo è stato valutato attraverso cinque valutazioni da 1 a 7 riguardanti la richiesta mentale, la richiesta fisica, la pressione del tempo, lo sforzo e la frustrazione¹⁴. Gli elementi completi e le regole di punteggio sono forniti nel File Supplementare 1.

L'acquisizione delle conoscenze è stata valutata mediante un test da 30 punti composto da 20 domande a scelta singola e cinque domande brevi basate su scenari di giudizio. Lo stesso schema è stato utilizzato per il pretest, il post-test e il test di mantenimento a 2 settimane, con riordinamento delle domande e modifiche equivalenti nella formulazione. Un guadagno di almeno 3 punti dal pretest al post-test è stato definito come un miglioramento descrittivo praticamente significativo. Lo schema del test, le regole di valutazione e la griglia di giudizio sono forniti nel Supplementary File 1.

Il disagio provocato dal simulatore è stato valutato prima dell'esposizione, dopo l'orientamento e al termine della prova principale mediante cinque valutazioni dei sintomi su una scala da 0 a 10. La media dei cinque elementi ha costituito l'indice di disagio. Le sessioni sono state interrotte se uno qualsiasi degli elementi raggiungeva un valore pari o superiore a 7. Indici successivi alla prova superiori a 6 richiedevano almeno 15 minuti di monitoraggio, mentre indici pari o superiori a 5 richiedevano un controllo dopo 24 ore. Le regole complete per la valutazione della sicurezza sono riportate nel Supplementary File 1.

Gli indicatori di prestazione nel compito includevano lo stato di completamento, il tempo di completamento, le risorse correttamente selezionate, la gestione corretta dei promp sui pericoli, gli errori di percorso e le interruzioni per motivi di sicurezza. Ai team incompleti è stato assegnato un tempo di completamento di 1.200 s. Le definizioni degli esiti, i tempi, gli intervalli di punteggio, le fonti dei dati e i livelli di analisi sono riassunti nella Tabella 1 e descritti in dettaglio nel File Supplementare 1.

10. Procedura di raccolta dei dati
Ogni sessione ha seguito la stessa sequenza. I partecipanti arrivavano 15 minuti prima dell'orario previsto per l'allenamento. L'identità veniva confermata utilizzando l'elenco degli appuntamenti, l'idoneità veniva verificata nuovamente, il modulo di consenso informato veniva spiegato e venivano risposte alle domande procedurali. Successivamente, i partecipanti firmavano il modulo di consenso informato e ricevevano un codice identificativo. Non si discuteva della superiorità attesa di alcuna condizione.

I partecipanti hanno compilato il questionario iniziale e il test preliminare di conoscenza su un tablet in laboratorio. La fase basale è durata circa 12 minuti. Al termine della fase basale, è stata rivelata l'assegnazione al gruppo e predisposta la configurazione del training assegnata. La preparazione dell'equipaggiamento è durata circa 5 minuti per la condizione desktop, 8 minuti per la condizione di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale e 10 minuti per la condizione di realtà virtuale collaborativa co-locata su grande spazio. La preparazione dell'equipaggiamento non è stata conteggiata come esposizione al training.

Tutti i partecipanti hanno quindi completato l'orientamento standardizzato della durata di 8 minuti. Il compito principale è iniziato immediatamente dopo l'orientamento e si è protratto fino a 20 minuti. Durante il compito principale non sono stati forniti insegnamenti, suggerimenti né feedback correttivi. L'assistenza tecnica si è limitata al ripristino del funzionamento del sistema, alla regolazione dell'adattamento del visore, al riposizionamento dei partecipanti all'interno del perimetro di sicurezza o alla ripetizione delle istruzioni di sicurezza precedentemente indicate. Al termine del compito, i partecipanti hanno rimosso l'equipaggiamento e compilato il questionario post-formazione e il test di valutazione delle conoscenze post-formazione presso postazioni individuali. La valutazione post-formazione è durata circa 15 minuti.

Il test di ritenzione a 2 settimane è stato somministrato online 14 giorni dopo la sessione di formazione, con una finestra accettabile per il completamento compresa tra il giorno 13 e il giorno 16. I partecipanti hanno ricevuto un promemoria 24 ore prima della scadenza e un ulteriore promemoria il giorno 15 se il test non era stato completato. Le risposte inviate dopo il giorno 16 sono state mantenute nel dataset grezzo ma escluse dall'analisi primaria della ritenzione. Il numero effettivo di giorni tra la formazione e il follow-up è stato registrato per l'analisi di sensibilità.

11. Controllo della qualità dei dati
I questionari elettronici includevano controlli di intervallo per gli esiti principali, mentre gli elementi demografici potevano essere saltati. I tempi di invio sono stati registrati e i questionari completati in meno di un terzo del tempo mediano di compilazione sono stati segnalati per la revisione. I registri di sistema sono stati esportati dopo ogni sessione e confrontati con i record delle sessioni entro 48 ore; le discrepanze sono state risolte utilizzando registrazioni con timestamp.

I punteggi di coordinazione valutati dall'osservatore sono stati inseriti autonomamente da due osservatori. Le differenze del punteggio totale superiori a 12 punti sono state segnalate per una revisione concordata, e i punteggi finali sono stati bloccati prima dell'analisi a livello di gruppo. I punteggi delle scale composte da più elementi sono stati calcolati quando era stato completato almeno l'80% degli elementi; in caso contrario, i punteggi sono stati codificati come mancanti. Gli elementi di conoscenza a risposta singola e obbligatoria lasciati senza risposta sono stati valutati con 0. Gli elementi di giudizio basati su brevi scenari sono stati valutati autonomamente da due valutatori, con le divergenze superiori a 1 punto sottoposte alla revisione di un terzo valutatore.

Il set di dati finale è stato bloccato dopo la verifica dei record di idoneità, dei codici dei partecipanti e dei team, degli intervalli dei questionari, dei punteggi di conoscenza, delle valutazioni degli osservatori, dei log di sistema, della validità del test di ritenzione, delle fusioni dei dati e delle mancanze. Regole dettagliate per il punteggio, la pulizia e il blocco del set di dati sono fornite nel Supplementary File 1.

12. Monitoraggio della sicurezza e criteri di interruzione
Il monitoraggio della sicurezza è stato effettuato durante tutte le sessioni di allenamento. Prima dell'esposizione, ai partecipanti veniva ricordato che durante l'allenamento in realtà virtuale potevano manifestarsi sensazioni di disagio e che era consentito ritirarsi in qualsiasi momento. Durante il compito, venivano osservati la postura, l'equilibrio, la velocità dei movimenti e segni verbali di disagio. Il compito veniva interrotto immediatamente se un partecipante riferiva vertigini intense, nausea, fastidio visivo, mal di testa, ansia, perdita di equilibrio o desiderio di interrompere.

Sono stati applicati criteri predefiniti di interruzione in modo costante. La sessione veniva interrotta se uno dei parametri relativi al disagio raggiungeva un valore pari a 7 o superiore su una scala da 0 a 10, se un partecipante superava il limite di sicurezza due volte nella stessa sessione, se la perdita di tracciamento durava più di 2 minuti, se un malfunzionamento dell'apparecchiatura impediva l'interazione normale, oppure se si riteneva che la prosecuzione della partecipazione comportasse un rischio per la sicurezza. Le sessioni interrotte venivano documentate mediante un modulo di interruzione della sessione. Dopo l'interruzione, i partecipanti venivano fatti sedere e monitorati fino al ritorno dei sintomi a un livello lieve, definito come valori inferiori a 3 per tutti i parametri di disagio. Non era consentito a nessun partecipante di lasciare il laboratorio mentre riferiva un disagio moderato o grave.

13. Gestione dei dati e riservatezza
Tutti i dati sono stati archiviati in una cartella progetto anonimizzata su un disco istituzionale crittografato. Il file di collegamento che associa le identità dei partecipanti ai codici dei partecipanti è stato conservato separatamente ed era accessibile esclusivamente al ricercatore principale. I dati dei questionari, i registri delle attività, le valutazioni degli osservatori e i punteggi dei test di conoscenza sono stati uniti utilizzando solo i codici dei partecipanti e dei gruppi, e il dataset analitico non conteneva identificatori personali.

I dati sono stati organizzati a livello di partecipante e di squadra. I file a livello di partecipante contenevano identificatori, assegnazione della condizione, variabili demografiche, risultati dei questionari, risultati relativi alle conoscenze e variabili relative al compito. I file a livello di squadra contenevano identificatori della squadra, assegnazione della condizione, coordinamento valutato dall'osservatore, completamento del compito, tempo di completamento, selezione delle risorse, gestione dei pericoli, errori di percorso e interruzioni per motivi di sicurezza. I punteggi grezzi degli osservatori sono stati conservati separatamente prima della media o della risoluzione consensuale. Le definizioni delle variabili, gli intervalli di codifica e la struttura del dataset sono forniti nel Supplementary File 1.

14. Analisi statistica
Gli esiti primari erano la presenza spaziale, la coordinazione del team autovalutata, la coordinazione del team valutata dall'osservatore e l'impegno nell'apprendimento. Gli esiti secondari includevano la conoscenza dopo la formazione, il mantenimento delle informazioni dopo 2 settimane, il carico cognitivo, il disagio percepito nel simulatore, il completamento del compito, il tempo di completamento e gli indicatori del processo di svolgimento del compito. Le condizioni di formazione comprendevano simulazione collaborativa su desktop, realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale e realtà virtuale collaborativa collocata su grande spazio.

Le variabili a livello di partecipante e di squadra sono state sintetizzate utilizzando adeguate statistiche descrittive. Le caratteristiche alla baseline includevano età, sesso, esperienza pregressa con la realtà virtuale, familiarità con i videogiochi, esperienza pregressa di formazione basata su squadre e conoscenze prima della formazione. Poiché la randomizzazione è avvenuta a livello di squadra, sono stati calcolati i coefficienti di correlazione intraclasse per valutare la dipendenza all'interno delle squadre. Gli esiti primari a livello di partecipante sono stati analizzati mediante modelli lineari a effetti misti, con la condizione di formazione come effetto fisso e l'identificatore della squadra come intercetta casuale. I modelli hanno utilizzato la stima della massima verosimiglianza limitata e hanno incluso i dati disponibili secondo l'assunzione di dati mancanti completamente casuali. Non è stata applicata alcuna imputazione agli esiti primari dei questionari. Le medie marginali stimate sono state confrontate mediante confronti a coppie corretti con il metodo di Tukey. La coordinazione valutata dall'osservatore è stata analizzata a livello di squadra.

La procedura del tasso di errore del falso allarme di Benjamini-Hochberg è stata applicata ai quattro esiti principali come analisi di sensibilità. Tutte le squadre e i partecipanti randomizzati sono stati analizzati secondo l'assegnazione originale. I punteggi delle scale composte da più elementi sono stati calcolati quando era stato completato almeno l'80% degli elementi; in caso contrario, i punteggi sono stati codificati come mancanti. La normalità dei residui è stata valutata mediante grafici Q-Q e test di Shapiro-Wilk, mentre l'omogeneità della varianza è stata valutata mediante il test di Levene. Le distribuzioni fortemente non normali sono state esaminate utilizzando il test di Kruskal-Wallis come analisi di sensibilità.

Le dimensioni dell'effetto sono state riportate con i valori p. I risultati dell'analisi della varianza includevano eta quadro ed eta quadro parziale; i confronti a coppie includevano la d di Cohen con intervalli di confidenza al 95%; i modelli a effetti misti riportavano le differenze medie stimate con intervalli di confidenza al 95%. La significatività statistica è stata definita come p bilaterale < 0,05. Le associazioni tra presenza spaziale, coordinamento del team, impegno nell'apprendimento e risultati cognitivi sono state esaminate mediante correlazioni di Pearson o di Spearman, a seconda dei casi. La sintassi statistica per le analisi descrittive, i modelli a effetti misti, l'analisi del coordinamento a livello di team, la correzione per multipli risultati, i controlli delle assunzioni, le analisi della conoscenza e le analisi delle correlazioni è fornita nel Supplementary File 1.

Risultati

Flusso dei partecipanti e popolazioni di analisi
Un totale di 126 partecipanti sono stati arruolati e assegnati a 42 squadre da tre persone. A ciascuna condizione di addestramento sono state assegnate 14 squadre, per un totale di 42 partecipanti nel gruppo di simulazione collaborativa su desktop, 42 nel gruppo di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale e 42 nel gruppo di realtà virtuale collaborativa co-locata su grande spazio. Tutte le squadre hanno completato la sessione di addestramento assegnata e sono state mantenute nel dataset di analisi per intenzione-di-trattare.

La percentuale di dati mancanti era bassa e non era concentrata in alcuna condizione. I punteggi relativi alla presenza spaziale erano disponibili per 124 partecipanti, di cui 41 nel gruppo desktop, 42 nel gruppo room-scale e 41 nel gruppo large-space. I punteggi autovalutati di coordinamento di squadra erano disponibili per 123 partecipanti, con 41 partecipanti in ciascun gruppo. I punteggi di impegno nell'apprendimento erano disponibili per 122 partecipanti, di cui 40 nel gruppo desktop, 41 nel gruppo room-scale e 41 nel gruppo large-space. I punteggi relativi al disagio da simulatore erano disponibili per 124 partecipanti, di cui 42 nel gruppo desktop, 41 nel gruppo room-scale e 41 nel gruppo large-space. I punteggi validi di conoscenza alla ritenzione a 2 settimane erano disponibili per 122 partecipanti, di cui 40 nel gruppo desktop, 41 nel gruppo room-scale e 41 nel gruppo large-space. La valutazione del coordinamento di squadra effettuata dall'osservatore era disponibile per tutte e 42 le squadre. Il flusso dei partecipanti, l'assegnazione, la valutazione immediata e il completamento del follow-up sono riassunti nella Figura 3.

Figura 3: Flusso dei partecipanti e popolazioni analizzate. Il diagramma di flusso illustra l'arruolamento, l'assegnazione di 126 partecipanti in 42 squadre da tre persone, il completamento della formazione, la valutazione immediata, la valutazione dell'osservatore sulla coordinazione e i dati validi di follow-up a 2 settimane nei tre gruppi di formazione. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Caratteristiche alla baseline
Le caratteristiche demografiche e relative alla formazione alla baseline erano in generale comparabili tra le tre condizioni. Il campione finale era composto da partecipanti giovani adulti, sia universitari che post-laurea. I tre gruppi erano simili per età, esposizione precedente alla realtà virtuale, familiarità con giochi o simulazioni, esperienza pregressa in formazioni basate sul lavoro di squadra ed esperienza precedente in logistica di emergenza, navigazione o formazione sulla sicurezza industriale.

Anche i punteggi relativi alle conoscenze pre-addestramento erano comparabili tra i gruppi. I punteggi medi pre-addestramento erano 16,17 ± 3,09 nel gruppo della simulazione collaborativa su desktop, 16,10 ± 3,61 nel gruppo della realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale e 15,55 ± 3,23 nel gruppo della realtà virtuale collaborativa co-locata su grande spazio. Il confronto tra gruppi non aggiustato non era statisticamente significativo, F(2, 123) = 0,44, p = 0,647, η² = 0,007.

Le caratteristiche alla baseline e le misurazioni pre-allenamento sono riportate nella Tabella 2. Prima dei test inferenziali delle ipotesi, le valutazioni diagnostiche hanno indicato che le variabili continue principali soddisfacevano le assunzioni di normalità dei residui e di omogeneità della varianza. La coerenza interna era elevata per tutti gli strumenti psicometrici, con coefficienti alfa di Cronbach pari a 0,86 per la presenza spaziale, 0,88 per la coordinazione del team autovalutata e 0,91 per l'impegno nell'apprendimento. Tutte le differenze significative tra i gruppi per gli esiti principali sono rimaste significative dopo la correzione del tasso di falsa scoperta di Benjamini-Hochberg.

Tabella 2: Caratteristiche alla baseline e misurazioni pre-allenamento. Questa tabella riporta le caratteristiche demografiche dei partecipanti, l'esperienza pregressa con la realtà virtuale e la formazione, la familiarità con videogiochi o simulazioni, la storia precedente di formazione correlata e i punteggi di conoscenza pre-allenamento nei tre gruppi sperimentali. Cliccare qui per scaricare questa tabella.

Presenza spaziale
La presenza spaziale è stata analizzata utilizzando un modello lineare a effetti misti con la condizione di addestramento come effetto fisso e il codice del team come intercetta casuale. I test del modello a effetti misti hanno utilizzato gradi di libertà aggiustati con il metodo di Satterthwaite. Il modello ha mostrato un effetto significativo della condizione di addestramento sulla presenza spaziale, F(2, 39) = 23,91, p < 0,001. Le medie marginali stimate sono state 4,13 per il gruppo di simulazione collaborativa su desktop, 5,00 per il gruppo di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale e 5,42 per il gruppo di realtà virtuale collaborativa co-locata in spazi ampi.

I confronti a coppie con aggiustamento di Tukey hanno mostrato che la presenza spaziale era maggiore nel gruppo dello spazio ampio rispetto al gruppo desktop, differenza media stimata = 1,29, IC 95%: 0,86 – 1,72, p < 0,001. La presenza spaziale era inoltre maggiore nel gruppo dello spazio ampio rispetto al gruppo in scala reale, differenza media stimata = 0,42, IC 95%: 0,04 – 0,80, p = 0,027. Il gruppo in scala reale ha ottenuto punteggi più alti rispetto al gruppo desktop, differenza media stimata = 0,87, IC 95%: 0,45 – 1,29, p < 0,001.

Per un confronto descrittivo, i punteggi medi non aggiustati ± deviazione standard (DS) erano 4,13 ± 0,91 nel gruppo desktop, 5,00 ± 0,79 nel gruppo a scala ridotta e 5,42 ± 0,80 nel gruppo a grande spazio. L'analisi della varianza (ANOVA) non aggiustata ha mostrato lo stesso andamento, F(2, 121) = 25,68, p < 0,001, η² = 0,298. Le distribuzioni degli esiti primari sono mostrate in Figura 4, mentre le corrispondenti statistiche descrittive e a effetti misti sono riassunte in Tabella 3.

Figura 4: Risultati primari in diverse condizioni di addestramento. (A) Presenza spaziale. (B) Coordinamento del team autovalutato. (C) Coordinamento del team valutato dall’osservatore. (D) Impegno nell’apprendimento. La presenza spaziale, il coordinamento del team autovalutato e l’impegno nell’apprendimento erano risultati a livello di partecipante; il coordinamento del team valutato dall’osservatore è stato analizzato a livello di gruppo. Le barre di errore indicano la deviazione standard. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Tabella 3: Risultati primari. Questa tabella riassume la presenza spaziale, la coordinazione del team autovalutata, la coordinazione del team valutata dall'osservatore e l'impegno nell'apprendimento nei tre condizioni di addestramento. Vengono inoltre presentati i corrispondenti modelli statistici inferenziali e i controlli di sensibilità relativi al tasso di scoperte false. Cliccare qui per scaricare questa tabella.

Coordinamento del team
Il coordinamento del team autovalutato è stato analizzato a livello dei partecipanti utilizzando un modello lineare a effetti misti con la condizione di addestramento come effetto fisso e il codice del team come intercetta casuale. Il modello ha mostrato un effetto significativo della condizione di addestramento, F(2, 39) = 9,96, p < 0,001. Le medie marginali stimate sono state 4,54 nel gruppo desktop, 4,49 nel gruppo room-scale e 5,17 nel gruppo large-space.

I confronti corretti con il metodo di Tukey hanno mostrato che l'autovalutazione della coordinazione di gruppo era più elevata nel gruppo dello spazio ampio rispetto al gruppo del desktop, differenza media stimata = 0,63, IC 95%: 0,25 – 1,01, p = 0,002. Il gruppo dello spazio ampio ha ottenuto anche punteggi più alti rispetto al gruppo della stanza su scala reale, differenza media stimata = 0,68, IC 95%: 0,29 – 1,07, p < 0,001. I gruppi del desktop e della stanza su scala reale non differivano in modo significativo, differenza media stimata = 0,05, IC 95%: −0,33 – 0,43, p = 0,942. Per un confronto descrittivo, i punteggi medi non aggiustati ± DS erano 4,54 ± 0,63 nel gruppo del desktop, 4,49 ± 0,75 nel gruppo della stanza su scala reale e 5,17 ± 0,81 nel gruppo dello spazio ampio. L'ANOVA non aggiustata ha prodotto lo stesso andamento direzionale, F(2, 120) = 10,84, p < 0,001, η² = 0,153.

La coordinazione del team valutata dall'osservatore è stata analizzata a livello di gruppo, come specificato in anticipo. L'affidabilità tra valutatori ha superato la soglia predeterminata, con un coefficiente di correlazione intraclasse a effetti casuali bilaterali pari a ICC = 0,84. Tre registrazioni di team hanno mostrato differenze totali superiori a 12 punti tra i valutatori ed sono state risolte mediante revisione consensuale. La coordinazione valutata dall'osservatore differiva in modo significativo tra le condizioni, F(2, 39) = 10,92, p < 0,001, η² = 0,359. I punteggi medi a livello di team sono stati 56,84 ± 9,14 nel gruppo desktop, 65,01 ± 9,56 nel gruppo a scala ambiente e 71,81 ± 8,70 nel gruppo a spazio ampio. I confronti aggiustati con il metodo di Tukey hanno mostrato una coordinazione valutata dall'osservatore maggiore nel gruppo a spazio ampio rispetto al gruppo desktop, differenza media = 14,97, IC 95%: 7,33 – 22,61, p < 0,001. Il gruppo a spazio ampio ha ottenuto anche punteggi superiori rispetto al gruppo a scala ambiente, differenza media = 6,80, IC 95%: 0,42 – 13,18, p = 0,035. Il gruppo a scala ambiente ha ottenuto punteggi più alti rispetto al gruppo desktop, differenza media = 8,17, IC 95%: 1,31 – 15,03, p = 0,017. La coordinazione autovalutata e quella valutata dall'osservatore hanno mostrato lo stesso ordine tra i gruppi, con il gruppo a spazio ampio che ha ottenuto i punteggi più elevati in entrambe le misurazioni.

Impegno nell'apprendimento
L'impegno nell'apprendimento è stato analizzato utilizzando un modello lineare a effetti misti con la condizione di addestramento come effetto fisso e il codice del team come intercetta casuale. Il modello ha mostrato un effetto significativo della condizione di addestramento, F(2, 39) = 37,46, p < 0,001. Le medie marginali stimate erano 4,22 nel gruppo desktop, 4,74 nel gruppo a scala ambiente e 5,63 nel gruppo a grande spazio. Confronti a coppie con aggiustamento di Tukey hanno mostrato che l'impegno era maggiore nel gruppo a grande spazio rispetto al gruppo desktop, differenza media stimata = 1,41, IC 95%: 1,03 – 1,79, p < 0,001. L'impegno era inoltre maggiore nel gruppo a grande spazio rispetto al gruppo a scala ambiente, differenza media stimata = 0,89, IC 95%: 0,53 – 1,25, p < 0,001. Il gruppo a scala ambiente ha ottenuto punteggi più elevati rispetto al gruppo desktop, differenza media stimata = 0,52, IC 95%: 0,15 – 0,89, p = 0,006.

Per un confronto descrittivo, i punteggi medi non aggiustati ± DS erano 4,22 ± 0,76 nel gruppo desktop, 4,74 ± 0,67 nel gruppo a scala ridotta e 5,63 ± 0,73 nel gruppo a grande spazio. L'ANOVA non aggiustata ha mostrato lo stesso andamento, F(2, 119) = 40,00, p < 0,001, η² = 0,402.

Verifiche di sensibilità del tasso di scoperte false per i risultati primari
La procedura del tasso di scoperte false di Benjamini-Hochberg è stata applicata ai quattro risultati primari predeterminati: presenza spaziale, coordinamento del team autovalutato, coordinamento del team valutato dall’osservatore e impegno nell’apprendimento. Tutti e quattro i risultati primari sono rimasti statisticamente significativi dopo la correzione. La verifica di sensibilità del tasso di scoperte false ha prodotto lo stesso schema di risultati primari ottenuto nelle analisi principali.

Risultati e mantenimento delle conoscenze
La conoscenza immediatamente successiva alla formazione è stata analizzata utilizzando un modello a effetti misti con la condizione di formazione come effetto fisso, la conoscenza pre-formazione come covariata e il codice del gruppo come intercetta casuale. Il modello aggiustato ha mostrato un effetto di gruppo non significativo per la conoscenza post-formazione, F(2, 39) = 2.14, p = 0.131. Le medie marginali stimate sono state 20,12 per il gruppo desktop, 20,96 per il gruppo a scala ambiente e 21,85 per il gruppo a grande spazio. A scopo descrittivo, i punteggi medi di conoscenza post-formazione sono stati 20,09 ± 4,04 nel gruppo desktop, 21,00 ± 4,57 nel gruppo a scala ambiente e 21,84 ± 3,95 nel gruppo a grande spazio. Il confronto non aggiustato tra gruppi non è risultato statisticamente significativo, F(2, 123) = 1,83, p = 0,165, η² = 0,029.

Il guadagno di conoscenza dal basale alla valutazione immediatamente successiva alla formazione è stato valutato come esito inferenziale secondario esplorativo. I guadagni medi sono stati di 3,93 ± 2,88 punti nel gruppo desktop, 4,91 ± 2,12 punti nel gruppo a scala ambiente e 6,30 ± 2,75 punti nel gruppo a grande spazio. L'effetto del gruppo non aggiustato è risultato significativo, F(2, 123) = 8,77, p < 0,001, η² = 0,125. I confronti aggiustati con il metodo di Tukey hanno mostrato un maggiore guadagno di conoscenza nel gruppo a grande spazio rispetto al gruppo desktop, differenza media = 2,37, IC 95%: 0,96 – 3,78, p < 0,001. Il gruppo a grande spazio ha mostrato anche un guadagno maggiore rispetto al gruppo a scala ambiente, differenza media = 1,39, IC 95%: 0,14 – 2,64, p = 0,026. I gruppi a scala ambiente e desktop non differivano in modo significativo, differenza media = 0,98, IC 95%: −0,31 – 2,27, p = 0,171.

Al follow-up di 2 settimane, la conoscenza di mantenimento è stata analizzata tra i partecipanti con risposte valide di mantenimento all'interno della finestra predefinita dal giorno 13 al giorno 16. Il modello a effetti misti aggiustato, corretto per la conoscenza pre-addestramento e con il codice del gruppo incluso come intercetta casuale, ha mostrato un effetto di gruppo non significativo, F(2, 39) = 1,68, p = 0,199. I punteggi medi di mantenimento sono stati 18,70 ± 4,55 nel gruppo desktop, 19,62 ± 4,37 nel gruppo a scala ambiente e 20,42 ± 4,38 nel gruppo a grande spazio. Anche il confronto tra gruppi non aggiustato non è risultato statisticamente significativo, F(2, 119) = 1,53, p = 0,220, η² = 0,025. Gli esiti secondari dell'apprendimento sono riassunti nella Tabella 4.

Tabella 4: Esiti secondari dell'apprendimento nei diversi condizioni di formazione. Questa tabella riporta le conoscenze pre-formazione, le conoscenze immediatamente successive alla formazione, il guadagno di conoscenze e il mantenimento delle conoscenze a 2 settimane nelle tre condizioni di formazione. Vengono presentati modelli ad effetti misti aggiustati per gli esiti secondari dell'apprendimento. Cliccare qui per scaricare questa tabella.

Carico cognitivo e disagio del simulatore
Il carico cognitivo è stato analizzato come esito secondario. Il carico cognitivo medio è stato di 4,22 ± 0,69 nel gruppo desktop, 4,49 ± 0,62 nel gruppo room-scale e 4,13 ± 0,82 nel gruppo large-space. L'effetto del gruppo non aggiustato è stato F(2, 123) = 2,92, p = 0,058, η² = 0,045. Questo risultato non ha raggiunto la soglia di significatività predeterminata.

Il disagio provocato dal simulatore variava a seconda delle condizioni. L'indice medio di disagio dopo il compito era di 1,37 ± 0,71 nel gruppo desktop, 2,18 ± 0,79 nel gruppo room-scale e 2,42 ± 0,58 nel gruppo large-space. L'effetto del gruppo non aggiustato era significativo, F(2, 121) = 25,72, p < 0,001, η² = 0,298. I punteggi di disagio erano più elevati nei due gruppi di realtà virtuale rispetto al gruppo desktop, anche se i valori medi rimanevano nell'intervallo lieve. Nessun partecipante ha soddisfatto il criterio predeterminato di interruzione per cui un qualsiasi elemento di disagio fosse ≥7. Sette partecipanti hanno riportato un indice di disagio dopo il compito ≥5 e hanno ricevuto un contatto per la risoluzione dei sintomi entro 24 ore. Tra questi partecipanti, quattro avevano un indice di disagio dopo il compito >6 e sono stati inoltre monitorati in laboratorio per almeno 15 minuti prima di andare via. Tutti e sette i partecipanti hanno riferito la risoluzione dei sintomi senza necessità di ricorso medico. Nessuna sessione è stata interrotta a causa del disagio provocato dal simulatore e non è stato registrato alcun evento avverso che richiedesse cure cliniche. Carico cognitivo e disagio del simulatore sono mostrati in Figura 5.

Figura 5: Carico cognitivo e disagio al simulatore nelle diverse condizioni di addestramento. (A) Carico cognitivo, valutato da 1 a 7, in cui punteggi più alti indicano un carico percepito maggiore. (B) Disagio al simulatore dopo il compito, valutato da 0 a 10 e basato su nausea, capogiri, affaticamento oculare, mal di testa e instabilità. Le barre di errore indicano la deviazione standard. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Indicatori del processo di esecuzione del compito
Gli indicatori del processo di esecuzione del compito sono stati utilizzati per descrivere le prestazioni del team durante il compito di formazione collaborativa della durata di 20 minuti. Il completamento del compito è stato del 71,4% nel gruppo desktop, del 78,6% nel gruppo room-scale e dell'85,7% nel gruppo large-space. Il tempo medio di completamento è stato di 1.041,6 ± 162,4 s nel gruppo desktop, 984,3 ± 151,8 s nel gruppo room-scale e 931,7 ± 139,6 s nel gruppo large-space. Poiché ai team incompleti è stato assegnato un limite di tempo di 1.200 s, il tempo di completamento è stato interpretato in modo descrittivo.

Il numero medio di risorse corrette selezionate è stato di 2,21 ± 0,70 nel gruppo desktop, 2,43 ± 0,65 nel gruppo room-scale e 2,64 ± 0,50 nel gruppo large-space. Il numero medio di solleciti sui rischi gestiti correttamente è stato rispettivamente di 1,93 ± 0,83, 2,21 ± 0,70 e 2,50 ± 0,65. Gli errori medi nel percorso sono stati di 2,07 ± 1,14 nel gruppo desktop, 1,50 ± 0,94 nel gruppo room-scale e 1,00 ± 0,78 nel gruppo large-space. Le interruzioni per motivi di sicurezza sono state infrequenti in tutte le condizioni, con valori medi di 0,21 ± 0,43, 0,29 ± 0,47 e 0,36 ± 0,50, rispettivamente. Lo stato di completamento del compito, il tempo di completamento, la selezione corretta delle risorse, i solleciti sui rischi gestiti correttamente, gli errori nel percorso e le interruzioni per sicurezza sono riassunti nella Tabella 5.

Tabella 5: Indicatori del processo di esecuzione del compito ed eventi di sicurezza. Questa tabella riassume misure oggettive di prestazione nel compito, inclusi tassi di completamento, errori di navigazione del percorso e gestione dei rischi. Vengono inoltre riportati il monitoraggio del disagio indotto dal simulatore e gli eventi clinici avversi registrati. Cliccare qui per scaricare questa tabella.

Associazioni tra presenza, coordinamento, coinvolgimento e apprendimento
Le risposte psicometriche a livello individuale sono state aggregate in medie di gruppo prima dell'integrazione con le misure di coordinamento valutate dall'osservatore. L'analisi delle correlazioni a livello di gruppo ha mostrato associazioni positive tra presenza spaziale e coinvolgimento nell'apprendimento (r = 0.57), coordinamento del gruppo autovalutato (r = 0.26) e coordinamento valutato dall'osservatore (r = 0.32).

Il modello di correlazione ha indicato un sovrapposizione moderata tra presenza, coordinamento e coinvolgimento, mentre le correlazioni con l'acquisizione di conoscenza erano più ridotte. Il modello di correlazione ha indicato un sovrapposizione tra presenza, coordinamento e coinvolgimento, mentre le associazioni con l'acquisizione di conoscenza erano più ridotte. Queste analisi erano esplorative e non stabiliscono percorsi causali tra gli esiti misurati. La matrice di correlazione è mostrata in Figura 6.

Figura 6: Matrice di correlazione per presenza, coordinamento, coinvolgimento e risultati dell'apprendimento. La mappa termica mostra i coefficienti di correlazione di Pearson tra presenza spaziale, coordinamento del team autovalutato, coordinamento del team valutato dall’osservatore, coinvolgimento nell'apprendimento, conoscenza post-formazione, conoscenza mantenuta dopo 2 settimane, carico cognitivo e incremento della conoscenza. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Il gruppo in realtà virtuale collaborativa collocato in uno spazio ampio ha mostrato una presenza spaziale maggiore, una coordinazione di squadra autovalutata e valutata dall'osservatore più elevata, e un maggiore coinvolgimento nell'apprendimento rispetto ai gruppi di confronto. Questi risultati principali sono rimasti significativi dopo aver tenuto conto del raggruppamento delle squadre e dopo la correzione per il tasso di falsa scoperta. Per quanto riguarda gli esiti secondari, l'aumento delle conoscenze ha favorito il gruppo in spazio ampio, mentre le conoscenze post-formazione aggiustate e quelle di mantenimento a 2 settimane non hanno mostrato differenze significative tra le condizioni. Il carico cognitivo non ha mostrato differenze significative tra i gruppi, e il disagio nel simulatore è rimasto lieve in media, nonostante punteggi più alti nelle condizioni di realtà virtuale.

DISPONIBILITÀ DEI DATI:
Il set di dati analitici anonimizzato, il dizionario dei dati, le griglie di valutazione e la sintassi statistica utilizzata per supportare la riproducibilità sono disponibili pubblicamente nel repository Zenodo - https://zenodo.org/records/21991446. Ulteriori checklist di report, schemi degli strumenti, regole di valutazione e documentazione del set di dati sono forniti in File Supplementare 1.

File Supplementare 1: Materiali per la Riproducibilità dello Studio sulla Formazione in Realtà Virtuale Collaborativa in Ambienti Ampi. Questo file contiene il questionario per i partecipanti, la struttura del test delle conoscenze, la griglia di valutazione della coordinazione effettuata dall'osservatore, il dizionario dei dati, le regole di punteggio e di pulizia dei dati, la struttura della sintassi statistica, la struttura del dataset analitico con dati anonimizzati e la checklist per la redazione della relazione. Cliccare qui per scaricare il file.

Discussione

Questo studio ha esaminato se una configurazione di realtà virtuale collaborativa co-locata su grande scala producesse esperienze formative diverse rispetto alla collaborazione su desktop e alla realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale. I risultati più forti e coerenti sono stati osservati per quanto riguarda la presenza spaziale, la coordinazione del team e l'impegno nell'apprendimento. Questi esiti sono distinti: la presenza spaziale riflette il grado in cui i partecipanti hanno percepito di trovarsi all'interno dello spazio formativo; la coordinazione riflette lo scambio di informazioni, l'esecuzione dei ruoli e il recupero dagli errori; l'impegno riflette il coinvolgimento cognitivo e comportamentale nel compito. La condizione su grande scala ha prodotto punteggi più elevati in tutti e tre i domini, dopo aver tenuto conto del raggruppamento dei team e dell'aggiustamento per il tasso di falsa scoperta. Questo schema è coerente con la visione più ampia secondo cui la realtà virtuale collaborativa funziona non solo come tecnologia di visualizzazione, ma anche come ecologia del compito in cui azione condivisa, comunicazione e struttura ambientale modellano congiuntamente il comportamento di apprendimento¹⁵.

Il rilevamento della presenza spaziale è rilevante perché le tre condizioni di addestramento differivano nell'organizzazione del movimento e della copresenza. La condizione desktop permetteva la collaborazione senza un posizionamento corporeo immersivo. La condizione distribuita su scala ambientale offriva un'esperienza visiva immersiva e una comunicazione in tempo reale tra i membri del team, ma i partecipanti rimanevano in aree di rilevamento separate e di piccole dimensioni. La condizione su grande spazio aggiungeva una cogenavigazione fisica condivisa, consentendo ai partecipanti di muoversi, orientarsi e agire all'interno dello stesso ambiente rilevato. L'aumento osservato della presenza spaziale non deve quindi essere attribuito esclusivamente allo spazio disponibile per camminare, ma piuttosto alla configurazione completa dell'addestramento, che combina movimento corporeo, riferimento spaziale condiviso e visibilità reciproca in tempo reale. Questa interpretazione è in linea con le ricerche sulla presenza, che mostrano come i sistemi immersivi possano rafforzare la sensazione di presenza quando le contingenze sensorimotorie, l'aggiornamento spaziale e la coerenza ambientale supportano la percezione di trovarsi all'interno dell'ambiente mediato¹⁶. I risultati sulla coordinazione hanno mostrato un modello simile. Il gruppo su grande spazio ha dimostrato una coordinazione più elevata, sia autovalutata che valutata dall'osservatore. La coordinazione autovalutata potrebbe essere influenzata dal piacere o dalla novità, mentre la coordinazione valutata dall'osservatore si basava sui tempi visibili della comunicazione, sull'esecuzione dei ruoli, sul supporto reciproco, sulla coordinazione spaziale e sul recupero dagli errori. Le informazioni spaziali condivise potrebbero quindi aver fornito un campo di riferimento comune per organizzare l'azione del team. Questo modello è coerente con le ricerche sull'apprendimento collaborativo supportato da computer, che indicano come la collaborazione dipenda dai canali di comunicazione, dalle rappresentazioni condivise, dall'interdipendenza del compito e dal monitoraggio dei progressi del team¹⁷.

L'impegno nell'apprendimento è aumentato anche nel gruppo che ha utilizzato lo spazio ampio, anche se questo risultato richiede un'interpretazione cauta in relazione all'efficacia dell'apprendimento. La combinazione di un maggiore guadagno immediato di conoscenze con risultati post-formazione e di mantenimento non significativi, dopo aggiustamento, indica che un impegno esperienziale più intenso non si è tradotto in un miglioramento costante della conoscenza trattenuta. Un'esposizione singola potrebbe quindi produrre una maggiore immersione e coinvolgimento comportamentale senza necessariamente generare differenze durature nell'acquisizione delle conoscenze. I vantaggi degli ambienti collaborativi su larga scala si sono manifestati soprattutto nella coordinazione spaziale e nel coinvolgimento attivo nella situazione, piuttosto che nel mantenimento cognitivo prolungato. L'impegno rimane una condizione necessaria per l'apprendimento, ma non garantisce il mantenimento delle conoscenze. Anche la ricerca sull'apprendimento immersivo indica che la sensazione di presenza e il coinvolgimento possono favorire l'attenzione e la partecipazione al compito, mentre un apprendimento duraturo dipende anche dalla progettazione didattica, dal feedback, dalle conoscenze pregresse e dalle opportunità di pratica ripetuta¹⁸. Il carico cognitivo non è aumentato in modo significativo nel gruppo dello spazio ampio, nonostante il movimento fisico e la coordinazione in tempo reale richiesti da tale condizione. La condizione distribuita su scala ambientale ha mostrato il carico cognitivo medio più elevato, anche se la differenza tra gruppi non ha raggiunto la soglia di significatività prefissata. La collaborazione distribuita ha richiesto ai partecipanti di coordinarsi verbalmente agendo in spazi ridotti separati, con una possibile persistenza dei requisiti di coordinamento, ma senza il riferimento fisico condiviso disponibile nella condizione di spazio ampio. Anche la teoria del carico cognitivo indica che l'apprendimento collaborativo è più efficace quando la struttura del compito distribuisce il lavoro cognitivo senza aggiungere oneri comunicativi superflui¹⁹.

Il disagio provocato dal simulatore è stato maggiore nelle due condizioni di realtà virtuale rispetto alla condizione con schermo desktop, anche se i punteggi medi sono rimasti lievi. Nessun partecipante ha raggiunto il criterio di interruzione, ovvero un valore pari a 7 in uno qualsiasi degli item relativi al disagio, e nessun evento avverso ha richiesto cure cliniche. La realtà virtuale collaborativa in spazi ampi e in co-localizzazione presenta aspetti di sicurezza poiché combina l'esposizione a visori montati sulla testa, movimenti del corpo e prossimità tra i membri del gruppo. Le misure di sicurezza adottate non hanno eliminato completamente il disagio, ma ne hanno mantenuto i sintomi entro limiti gestibili in questo campione. Per un'implementazione più ampia a livello istituzionale, sono necessarie procedure standardizzate di risoluzione dei problemi. L'adeguato posizionamento del visore e la calibrazione della distanza interpupillare sono fondamentali per ridurre l'affaticamento oculare. La perdita del tracciamento spaziale o un aumento della latenza di rete richiedono una sospensione immediata della simulazione, mentre i guasti ai canali audio richiedono procedure di ripristino hardware localizzate. Anche la sicurezza nei movimenti in co-localizzazione richiede istruzioni limitate alla semplice deambulazione e vincoli fisici ai confini dello spazio per ridurre il rischio di collisioni. Queste procedure sono in linea con l'idea che il mal di cyberspazio e il disagio debbano essere considerati aspetti progettuali e di monitoraggio nella formazione mediante realtà virtuale, piuttosto che effetti avversi incidentali²⁰.

Lo studio ha anche un valore metodologico poiché il confronto si è esteso oltre una semplice contrapposizione tra realtà virtuale e non realtà virtuale. La collaborazione su desktop, la collaborazione immersiva distribuita e la collaborazione collaborativa in grandi spazi in co-localizzazione sono state valutate come configurazioni distinte. Questo disegno sperimentale ha permesso di esaminare i cambiamenti associati alla collaborazione immersiva condivisa dal punto di vista spaziale, piuttosto che all'immersione visiva o alla coordinazione verbale presa singolarmente. Le differenze osservate sono state più marcate per quanto riguarda la presenza, la coordinazione e l'impegno, e meno evidenti per la conoscenza mantenuta. Questo schema non sostiene una conclusione generale secondo cui sistemi più grandi o più immersivi migliorino tutti gli esiti dell'apprendimento. La realtà virtuale collaborativa in grandi spazi in co-localizzazione potrebbe quindi risultare particolarmente indicata quando la formazione richiede orientamento spaziale, distribuzione dei ruoli, monitoraggio reciproco in tempo reale e movimenti coordinati, piuttosto che un semplice richiamo di nozioni fattuali²¹.

Vanno considerati diversi limiti. Lo studio è stato condotto in un'unica istituzione con partecipanti giovani adulti, sia studenti universitari che laureati, limitando la generalizzabilità a tirocinanti più anziani, squadre di emergenza professionali e apprendisti con scarsa familiarità con la tecnologia. Il compito prevedeva logistica di emergenza strutturata e navigazione spaziale, e potrebbero verificarsi schemi diversi in ambiti con minore dipendenza spaziale. La valutazione delle prestazioni si è basata su questionari soggettivi, valutazioni da parte di osservatori umani e registrazioni di sistema di base. Non sono stati registrati dati dettagliati di telemetria comportamentale, inclusa la frequenza di comunicazione, il tempo cumulativo di parlato, la sincronizzazione dei movimenti e il comportamento visivo mirato, limitando così la quantificazione dei meccanismi specifici dell'interazione di gruppo e dell'efficienza coordinativa. Studi futuri dovrebbero integrare misurazioni fisiologiche, come la variabilità della frequenza cardiaca continua e l'attività elettrodermica, insieme a una telemetria spaziale completa. Sono inoltre necessari gruppi di controllo con movimento fisico non collaborativo e indipendente, per distinguere gli effetti associati alla collaborazione interpersonale da quelli legati a un aumento della locomozione fisica. Il gruppo di partecipanti è stato selezionato in base alla fattibilità e proveniva da un'unica istituzione accademica, e gli strumenti psicometrici e le griglie osservative sono stati sviluppati o adattati per questo paradigma immersivo. Sebbene siano state valutate l'affidabilità interna e la validità costruttiva, le misurazioni auto-riferite restano suscettibili agli effetti di novità. L'integrazione dei dati dei questionari a livello individuale con i punteggi osservativi a livello di gruppo ha inoltre introdotto una complessità strutturale; sono state utilizzate aggregazione per media di cluster e modellizzazione a effetti misti per allineare i livelli analitici, ma studi futuri dovrebbero privilegiare la raccolta parallela di dati multimodali allo stesso livello operativo di analisi. Il periodo di follow-up di 2 settimane non consente di stabilire se gli effetti persistano nel tempo o si trasferiscano alle prestazioni nel mondo reale. Inoltre, le tre configurazioni di addestramento rappresentavano confronti ambientali olistici piuttosto che componenti di un disegno sperimentale completamente fattoriale. L'immersione visiva, la locomozione fisica, la consapevolezza corporea e la co-localizzazione fisica condivisa sono quindi rimaste confondenti, impedendo di attribuire le differenze osservate a un singolo fattore. Studi futuri dovrebbero separare questi elementi mediante manipolazione fattoriale e includere ripetute esposizioni all'addestramento e compiti di trasferimento operativo per determinare se i miglioramenti nella coordinazione persistano in contesti clinici o industriali²².

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Modulo di contatto per la risoluzione dei sintomi a 24 h	Modulo di follow-up sviluppato dallo studio	Versione 1.0	Utilizzato per documentare la risoluzione dei sintomi nei partecipanti con indice di disagio post-task ≥5
Pannelli fonoassorbenti	Fornitore generico di arredi da laboratorio	Standard paravento acustico portatile, circa 160–180 cm di altezza	Utilizzato per separare i partecipanti al desktop e prevenire comunicazioni al di fuori del canale
Salviette disinfettanti senza alcol	Fornitore generico di igiene per laboratorio	Salviette disinfettanti sicure per dispositivi	Utilizzato per pulire display montati sulla testa, controller, microfoni, tastiere, mouse e superfici condivise tra una sessione e l'altra
Set di dati analitici	File generato dallo studio	analytical_dataset.csv	Set di dati anonimizzati a livello di partecipante, con una riga per ogni partecipante
Questionario di base	Questionario sviluppato dallo studio	Versione 1.0, completata febbraio 2025	Utilizzato per raccogliere informazioni demografiche, esperienze pregresse con la realtà virtuale, familiarità con i videogiochi e precedenti esperienze di formazione in team
Nastro segnaletico per delimitazione	Fornitore generico di sicurezza in laboratorio	Nastro segnaletico antiscivolo per pavimenti	Utilizzato per contrassegnare 3 m × aree di 3 m su scala ambientale e gli 8 m × Area di addestramento di 8 m per grandi spazi
Scala del carico cognitivo	Modulo di valutazione del carico di lavoro adattato allo studio	versione a 5 elementi	Utilizzato immediatamente dopo l'allenamento; gli elementi riguardano la richiesta mentale, la richiesta fisica, la pressione del tempo, lo sforzo e la frustrazione
Mouse del computer	Fornitore generico di attrezzature informatiche	Mouse standard cablato o senza fili	Utilizzato per l'interazione nella condizione di simulazione collaborativa su desktop
Registro di pulizia dei dati	File generato dallo studio	data_cleaning_log.xlsx	Registra correzioni dei punteggi, verifiche della mancanza di dati, conciliazione dei punteggi degli osservatori e decisioni di blocco del dataset
Dizionario dei dati	File generato dallo studio	Versione 1.0	Definisce i nomi delle variabili, le etichette, le regole di codifica, gli intervalli di punteggio, le regole per i valori mancanti e i livelli di analisi
Monitor desktop	Fornitore generico di attrezzature informatiche	monitor da 24 pollici, minimo 1.920 × risoluzione 1.080	Utilizzato nella condizione di simulazione collaborativa su desktop
Postazione di lavoro desktop	Fornitore generico di attrezzature informatiche	Configurazione minima: processore Intel i5 o equivalente, 16 GB di RAM, scheda grafica dedicata, Windows 10 o versione successiva	Utilizzato per simulazioni su desktop, monitoraggio locale, somministrazione di questionari ed elaborazione dei dati
Coperture monouso per cuffie	Fornitore generico di igiene	Coperture facciali standard monouso per display montati sulla testa	Utilizzato per l'igiene del partecipante durante le sessioni di realtà virtuale
Elenco di controllo per l'arresto di emergenza	Modulo di sicurezza sviluppato dallo studio	Versione 1.0	Utilizzato per documentare i criteri di interruzione, gli eventi di disagio, le interruzioni per motivi di sicurezza e il follow-up della risoluzione dei sintomi
Archiviazione istituzionale crittografata	Istituzione partecipante	Cartella del progetto crittografata con accesso controllato	Utilizzato per archiviare set di dati anonimizzati, file di punteggio, registrazioni e file di sintassi
Rubrica di valutazione della coordinazione effettuata dall'osservatore	Rubrica di valutazione sviluppata nello studio	versione a 5 domini, 100 punti	Utilizzato da due osservatori in cieco per valutare tempistica della comunicazione, esecuzione dei ruoli, supporto reciproco, coordinamento spaziale e recupero dagli errori
Set di dati basato sul punteggio dell'osservatore	File generato dallo studio	observer_scores.csv	Contiene punteggi osservazionali a livello di dominio prima della media o della revisione consensuale
Piattaforma online per questionari	Sistema di sondaggio istituzionale o con licenza	Versione attiva durante la raccolta dati del 2025	Utilizzato per lo screening, il questionario iniziale, il questionario post-formazione e il test di ritenzione a 2 settimane
Pacchetto per il confronto a coppie	pacchetto R	emmeans versione attuale con R 4.3.2	Utilizzato per le medie marginali stimate e i confronti a coppie corretti con il metodo di Tukey
Modulo di consenso del partecipante	Documento approvato dallo studio	Versione approvata dal comitato etico	Utilizzato prima della valutazione basale e della randomizzazione
Questionario per il partecipante	Questionario sviluppato dallo studio	Versione 1.0	Include elementi di screening, elementi di riferimento iniziale, presenza spaziale, coordinamento del team autovalutato, impegno nell'apprendimento, carico cognitivo e scale di disagio
Sedie portatili	Fornitore generico di arredi per laboratorio	Sedia da laboratorio standard	Utilizzato per far sedere i partecipanti durante il consenso, la compilazione dei questionari, il recupero e il monitoraggio post-task
software statistico R	Fondazione R per il Calcolo Statistico	R versione 4.3.2	Utilizzato per la pulizia dei dati, l'analisi dell'affidabilità, i modelli a effetti misti, l'analisi delle correlazioni e la preparazione delle figure
Pacchetto per l'analisi di affidabilità	pacchetto R	versione di psych aggiornata con R 4.3.2	Utilizzato per calcolare l'alfa di Cronbach’s alpha e coefficiente di correlazione intraclasse
Aree di tracciamento su scala ambientale	Laboratorio dell'istituzione partecipante	Tre separati da 3 m × spazi contrassegnati da 3 m	Utilizzato per la condizione di realtà virtuale collaborativa distribuita su scala ambientale
Modulo di monitoraggio della sicurezza	Modulo sviluppato dallo studio	Versione 1.0	Utilizzato per registrare i punteggi di disagio, i superamenti dei limiti, le interruzioni del tracciamento e lo stato di recupero
Software di registrazione dello schermo	Software generico commerciale o open-source per la registrazione dello schermo	Versione attiva durante la raccolta dei dati nel 2025	Utilizzato per generare registrazioni standardizzate per la valutazione della coordinazione effettuata dagli osservatori
Elenco di controllo della sessione	Checklist sviluppata dallo studio	Versione 1.0	Utilizzato per documentare la presenza, la conferma dell'idoneità, la configurazione dell'attrezzatura, i controlli di sicurezza, il completamento delle attività e le interruzioni
Scala del disagio per il simulatore	Checklist dei sintomi sviluppata nello studio	5 elementi, 0–10 versione	Utilizzato prima dell'esposizione, dopo l'orientamento e immediatamente dopo l'addestramento
Scala della presenza spaziale	Questionario adattato per lo studio	versione a 8 voci	Utilizzato immediatamente dopo l'addestramento; intervallo di risposta 1–7
Software statistico SPSS	IBM Corp.	IBM SPSS Statistics versione 29.0	Utilizzato per statistiche descrittive, ANOVA, ANOVA di Welch, test del chi-quadrato e verifica delle assunzioni
File di sintassi statistica	File generato dallo studio	File di sintassi R, Versione 1.0	Utilizzato per riprodurre la pulizia dei dati, modelli a effetti misti, ANOVA, analisi della correlazione e la generazione degli output
Modulo di esportazione del registro di sistema	Funzione di esportazione sviluppata nello studio	Versione 1.0, bloccata prima della raccolta formale dei dati	Ora di inizio del compito esportato, ora di fine del compito, stato di completamento, selezioni degli oggetti, risposte ai pericoli, errori di percorso e interruzioni
Dataset a livello di gruppo	File generato dallo studio	team_level_dataset.csv	Contiene punteggi di coordinamento valutati dall'osservatore e indicatori del processo di svolgimento del compito a livello di team
Sistema di tracciamento in realtà virtuale	Fornitore di hardware per la realtà virtuale commerciale	Compatibile con determinati caschi e controller	Utilizzato per tracciare la posizione del partecipante e i movimenti della mano
Ambiente virtuale di formazione	Software di addestramento su misura	Versione 1.0, bloccata prima della raccolta formale dei dati	Fornito lo scenario di logistica di emergenza collaborativa e navigazione spaziale
Modulo di comunicazione vocale	Modulo di comunicazione integrato	Versione bloccata prima della raccolta formale dei dati	Utilizzato per canali di comunicazione vocale assegnati ai team