Implementatie van Mixed Reality for Education (MRE) en resultaten in online lessen voor engineering
23 juni 2023
In dit werk werd een mixed reality-systeem genaamd MRE ontwikkeld om studenten te helpen laboratoriumpraktijken te ontwikkelen als aanvulling op online lessen. Er is een experiment uitgevoerd met 30 studenten; 10 studenten gebruikten geen MRE, 10 gebruikten MRE en 10 anderen gebruikten MRE met feedback van docenten.
Dit protocol onderzoekt hoe mixed reality online technisch onderwijs kan verbeteren door beperkingen van externe laboratoria en dure VR-apparatuur te overwinnen. Het gaat om 30 studenten, waarbij de nadruk wordt gelegd op de voordelen van MR en het belang van feedback. Het belangrijkste voordeel van het mixed reality-systeem is de mogelijkheid om laboratoriumpraktijken in online technische lessen te vergemakkelijken, waardoor studenten het theoretische leren kunnen aanvullen.
Het onderzoek benadrukte het belang van feedback. Het mixed reality-systeem kan ook in andere toepassingen worden gebruikt, zoals training in de industrie, waar praktische ervaring essentieel is, maar moeilijk te bieden is in traditionele omgevingen. Het biedt een kosteneffectieve oplossing, waardoor het toegankelijk is voor een bredere bevolking.
De gebruiker kan voor uitdagingen komen te staan bij het navigeren door de virtuele omgeving, de interactie met virtuele en echte objecten en het begrijpen van het feedbacksysteem. Om een beginner te helpen, is het raadzaam om duidelijke instructies en demonstraties te geven. Begin met het starten van de mixed reality voor onderwijs of MRE-toepassing en laad de gewenste services op de mobiele telefoon.
Plaats nu de mobiele telefoon in de VR-bril en zet de bril op. Lokaliseer visueel het midden van de MRE-prototypebasis. Wanneer de simulatie verschijnt, steekt u een uitgestoken hand op om deze in het midden van de weergave te plaatsen.
Om de gebruiker voor te bereiden op VR, zonder de bril, opent u de MRE-applicatie en selecteert u het scenario dat de gebruiker wil uitvoeren. Druk op play en voer het scenario uit. Voer het eerste scenario voor elektrische componenten uit met behulp van rood, groen en blauw.
Om de gebieden te lokaliseren om componenten te positioneren, neemt u de component en plaatst u deze op de juiste plaats. Ga door totdat alle componenten nauwkeurig zijn geplaatst. Typische afwijkingen zonder het gebruik van MRE bleken meer verspreid te zijn.
Het beste gemiddelde dat werd verkregen, was wanneer MRE werd gebruikt met feedback van docenten. MRE-gebruik zorgde voor een gemiddelde score van 7,5 en hoger. MRE met feedback resulteerde in gemiddelde scores van acht en hoger, met de hoogste scores van alle drie de groepen op 9,3 en 9,5.
Het meest kritische aspect van deze procedure is het detecteren van de echte objecten, daarom is de detectie van de handen van de gebruiker essentieel om de scenario's te kunnen uitvoeren. De huidige procedure kan worden toegepast op de industrie, bijvoorbeeld het opleiden van nieuwe medewerkers, zodat ze in een veilige omgeving kunnen trainen. Deze techniek heeft geholpen om de studie uit te breiden naar meer studenten van hetzelfde kennisniveau.
Op dezelfde manier kan geautomatiseerde feedback worden geanalyseerd om na te gaan of deze van invloed is op het leren.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Deze studie onderzoekt de ontwikkeling van een mixed reality-systeem, MRE, dat erop is gericht de laboratoriumpraktijken in het online technisch onderwijs te verbeteren. Er is een experiment uitgevoerd met 30 studenten om de effectiviteit van MRE te beoordelen, waarbij variaties werden aangebracht in de verstrekte feedback.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Mixed Reality in het Onderwijs
- Verbetering van Online Leren
- Laboratoriumpraktijken
Achtergrond
- Beperkingen van laboratoria op afstand belemmeren het praktisch leren.
- Kostbare VR-apparatuur beperkt de toegankelijkheid.
- Mixed reality biedt een potentiële oplossing.
- Feedback is essentieel voor effectief leren.
Doel van de studie
- Om de effectiviteit van MRE in online engineeringlessen te evalueren.
- Om de impact van feedback op het leerproces van studenten te beoordelen.
- Om een kosteneffectief alternatief voor praktische training te bieden.
Gebruikte methoden
- Experiment met 30 studenten verdeeld over drie groepen.
- Vergelijking van het gebruik van MRE met en zonder feedback van de docent.
- Beoordeling van de betrokkenheid van studenten en de leerresultaten.
- Analyse van de voordelen van mixed reality in het onderwijs.
Belangrijkste resultaten
- MRE faciliteerde betere laboratoriumpraktijken in vergelijking met traditionele methoden.
- Studenten die feedback ontvingen, vertoonden verbeterde leerresultaten.
- Het systeem bleek een kosteneffectief educatief hulpmiddel te zijn.
- Potentiële toepassingen strekken zich uit tot training in de industrie.
Conclusies
- Mixed reality kan het online technisch onderwijs aanzienlijk verbeteren.
- Feedback speelt een cruciale rol bij het maximaliseren van het leerproces van studenten.
- MRE biedt een praktische oplossing voor de uitdagingen van afstandsonderwijs.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directieleden
Mixed reality-platforms zoals MRE bieden schaalbare, kosteneffectieve oplossingen voor technische training op afstand, waarmee de uitdaging wordt aangepakt om praktijkgerichte laboratoriumervaringen te bieden in gedistribueerde omgevingen of omgevingen met beperkte middelen. Voor biopharma R&D kunnen deze systemen bijdragen aan de bijscholing van het personeel, technische onboarding en protocolstandaardisatie wanneer fysieke toegang beperkt is. De integratie van real-time feedbackmechanismen verbetert bovendien de kennisretentie en operationele gereedheid binnen geografisch verspreide teams.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege ontdekking & doelwitvalidatie
- Maakt training op afstand mogelijk voor complexe instrumentatie en experimentele protocollen voor nieuwe wetenschappers.
- Ondersteunt gestandaardiseerde onboarding voor de opzet van assays en probleemoplossing in gedistribueerde teams.
- Faciliteert kennisoverdracht en vermindert variabiliteit in de uitvoering van praktische technieken.
Screening & Assayontwikkeling
- Beredt het personeel op high-throughput screening-workflows via immersieve, herhaalbare praktijkscenario's.
- Verbetert de reproduceerbaarheid door de juiste plaatsing van componenten en procedurele stappen te versterken.
- Versnelt de gereedheid voor nieuwe assay-platforms zonder dat fysieke toegang tot het laboratorium vereist is.
Translationeel & preklinisch onderzoek
- Ondersteunt veilige, gesimuleerde training voor complexe of gevaarlijke procedures voorafgaand aan de feitelijke uitvoering.
- Maakt bredere toegang tot protocolspecifieke training mogelijk, waardoor de variabiliteit tussen verschillende locaties wordt verminderd.
- Zorgt voor gelijke technische competenties over wereldwijde onderzoekslocaties voor een consistente generering van preklinische gegevens.
Pipeline- & Workflowintegratie
Mixed reality-trainingsmodules kunnen worden ingezet van de eerste onboarding tijdens de ontdekkingsfase tot aan de standaardisatie van de preklinische workflow, waardoor hiaten in de praktische vaardigheidsverwerving en de naleving van protocollen worden overbrugd.
- Discovery Biology: Versterkt hypothese-gestuurd experimenteel ontwerp via interactief scenario-gebaseerd leren.
- Screening: Standardiseert de opzet en uitvoering van assays, wat bijdraagt aan reproduceerbare kwantitatieve resultaten.
- Analytics: Levert meetbare prestatiegegevens over de vaardigheid van de gebruiker en de naleving van het protocol.
- Translationeel onderzoek: Garandeert de continuïteit van technische vaardigheden naarmate projecten vorderen van de ontdekkingsfase naar preklinische fasen.
- Enterprise Reuse: Biedt een schaalbaar, herbruikbaar platform voor voortdurende personeelsontwikkeling en harmonisatie tussen verschillende locaties.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen in de technische uitvoering en vermindert procedurele ambiguïteit.
- Operationele waarde: Biedt gestandaardiseerde, reproduceerbare training op schaal met minimale vereisten aan fysieke middelen.
- Strategische waarde: Verbetert de kwaliteit van go/no-go-beslissingen door technische gereedheid en protocoltrouw te waarborgen.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde vooruitgang door technische variabiliteit tussen programma's te minimaliseren.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist vakinhoudelijke expertise voor de ontwikkeling van nauwkeurige, scenario-gebaseerde trainingsmodules.
- Vereist compatibele hardware (bijv. smartphones, VR-brillen) en een betrouwbare software-infrastructuur.
- Vraagt om een duidelijk instructieontwerp en gebruikersondersteuning voor een effectieve onboarding.
- Moet rekening houden met aanpassingen voor diverse laboratoriumprotocollen en diverse gebruikersachtergronden.
- Potentiële uitdagingen met betrekking tot het navigatie- en feedbacksysteem moeten worden geëvalueerd ter optimalisatie van de gebruikerservaring.
