بعد عامين من جامعة ولاية أريزونا استبدلت جميع مختبرات البيولوجيا التمهيدية بمختبرات الواقع الافتراضي، يحصل موجة تخصص في الجامعة في الجامعة على درجات بشكل عام وتستمر لفترة أطول في برامجها ، وفقًا لنتائج دراسة طولية صدرت يوم الاثنين.
يقول خبراء علم التكنولوجيا التعليمية ورقة بيضاء من مختبر ASU’s Edplus Action Lab يؤكد استثمار الجامعة الأخير في تعليم الواقع الافتراضي ويوضح كيف يمكن أن يكون الواقع الافتراضي أداة فعالة لرعاية مهارات التفكير المعقدة في عصر الذكاء الاصطناعي التوليدي. بالإضافة إلى ذلك ، يشير البحث إلى أن التعلم الافتراضي يمكن أن يساعد في تضييق الفجوات التاريخية والقوى العاملة في حقول STEM.
وقالت آني هيل ، المديرة التنفيذية في مختبر إدبلوس أكشن ومؤلفة الصحيفة: “إنهم لا ينفذون مختبرات العلوم التي تشبه الوصفة فحسب ، بل إنها في العالم الغامرة الذين يستكشفون ويعملون من خلال مهام المختبر المصممة بخبرة تتصل بقصة الواقع الافتراضي”. “وهذا يؤدي إلى مكاسب حقيقية وقابلة للقياس في التعلم والمثابرة في STEM.”
منذ خريف عام 2022 ، طُلب من العلماء الطموحين والأطباء والمهندسين وغيرهم من التخصصات الجذعية في ASU إقران محاضراتهم الحيوية 181 و Bio 182 مع سلسلة من جلسات مختبر الواقع الافتراضي لمدة 15 دقيقة في محمية برية ثلاثية الأبعاد ، حيث تقع المخلوقات الشبيهة بالديناصورات على حدود الانقراض. يقوم الطلاب بإنشاء أفاتار العلماء الميدانيين وتجتاز العالم الافتراضي لجمع العينات والبيانات قبل العودة إلى الفصل لتحليل نتائجهم واستخدام المبادئ البيولوجية في العالم الحقيقي لإنقاذ المخلوقات.
عندما قامت ASU بتجربة الدورة التدريبية لأول مرة في ربيع 2022 ، دراسة عشوائية من حوالي 500 طالب أظهر وعد الواقع الافتراضي الأولي في تخفيف معدلات الاستنزاف المرتفعة تاريخياً-خاصةً للطلاب ذوي الدخل المنخفض والإناث وغير البيض-في فصول STEM التمهيدية التي ابتليت منذ فترة طويلة في جامعة ولاية أريزونا والجامعات في جميع أنحاء البلاد. كان الطلاب في مجموعة مختبر الواقع الافتراضي أكثر عرضة بنسبة 1.7 مرة بين 90 في المائة و 100 في المائة في مهامهم المعملية مقارنة بالطلاب في مجموعة المختبر التقليدية.
بينما أشارت هذه النتائج إلى نجاح مبكر للمفهوم ، أخبر بعض الخبراء داخل العليا في الوقت الذي كانوا مهتمين برؤية النتائج طويلة الأجل قبل تصنيفها على أنها “قطعة من علم أصول التدريس”.
كان لهيل فكرة مماثلة.
وقالت: “بعد أن رأينا نتائج رائعة من تلك التجربة ، تساءلت عما إذا كانت مجرد تأثير في الفصل الدراسي”. “يمكن أن تعزز التعديلات التربوية معدلات ABC ورضا الطلاب ، ولكن ليس لها دائمًا آثار طويلة الأجل.”
للإجابة على هذا السؤال ، طورت Hale وفريقها الأبحاث دراسة طولية لمدة عامين تتبعت أكثر من 4000 من النتائج التعليمية في التسلسل المعملي للبيولوجيا التمهيدية بين خريف عام 2022-عندما بدأت ASU في مطالبة جميع التخصصات STEM بأخذ مختبرات بيولوجيا الواقع الافتراضي-ربيع 2024.
ووجدوا أن الطلاب الذين أخذوا مختبر علم الأحياء الواقع الافتراضي ، في المتوسط ، يحسنون علامة المسار النهائي على ربع درجة بين Bio 181 و Bio 182. بالمقارنة مع الطلاب الذين أخذوا هاتين الدورتين بين عامي 2018 و 2022-قبل أن يتم إدخال الواقع الحيوي-بما في ذلك الجينات المتقدمة.
أظهرت نتائج الدراسة أيضًا أن الطلاب الذين أخذوا مختبر الواقع الافتراضي كانوا أكثر عرضة من أقرانهم للبقاء تخصصات STEM ، وأنهم كان أداءً جيدًا على جميع مهام المختبر بغض النظر عن مستويات إعداد المدارس الثانوية أو الدخل أو العرق أو العرق أو الجنس.
أجرى الباحثون أيضًا استطلاعات الطلاب قبل وبعد الدرجة ، والمقابلات ، وملاحظات الفصول الدراسية لإبلاغ النتائج التي توصلوا إليها ، والتي كشفت عن استثمار عاطفي قوي ودائم في سرد المخاطر العالية لإنقاذ المخلوقات في محمية الحياة البرية بين المجرات.
وقال هيل: “يخرج الطلاب من البكاء لأن خط القصة مثير للاهتمام وجذاب”. “في عالم يمكن أن يكون فيه منهج العلوم مملًا أو صعبًا أو الكثير من الرياضيات ، [story] يحفزهم عندما تكون الجوانب الكمية صعبة. إنهم يريدون حلها لأنهم يريدون معرفة ما سيحدث بعد ذلك. “
“القدرة على الشعور بالنجاح”
الواقع الافتراضي له حضور عمره عقود في عالم التكنولوجيا التعليمية ، لكن المعلمين غالباً ما ينشرونه بشكل عرضي ، من خلال تجارب لمرة واحدة ليست حاسمة لتمرير دورة معينة. على الرغم من أن بعض هذه الجهود قد أسفرت عن أدلة قصصية وصغيرة على أن الواقع الافتراضي يمكن أن تعزز مشاركة الطلاب ، فإن أحدث البيانات حول دمج التكنولوجيا في مختبرات علم الأحياء توفر دليلًا أكثر قوة وقيادة على أن استثمارات ASU الأوسع في تعليم الواقع الافتراضي تؤتي ثمارها بالفعل.
في عام 2020 ، عقدت الجامعة شراكة مع شركة التكنولوجيا والترفيه Dreamscape Memersive – وهي شركة واقعية افتراضية لها علاقات مع إنتاجات هوليوود البارزة ، مثل Wargames و الرجال في الأسود– لإنشاء Dreamscape تعلم. على مدار السنوات الخمس الماضية ، طورت الشركة العديد من دورات الواقع الافتراضي لـ ASU وأكثر من عشرة مؤسسات أخرى من K-12 ومؤسسات التعليم العالي عبر العديد من التخصصات ، بما في ذلك تاريخ الفن والكيمياء وعلم الفلك.
لكن دورات البيولوجيا التمهيدية التقليدية لـ ASU كانت من بين المساعي الأولى لـ Dreamscape Learn ، حيث تتوافق مع الجامعة اضغط لتوسيع المشاركة في حقول STEM.
العديد من الدراسات حددت هذه الدورات باعتبارها بعضًا من أكبر الحواجز التي تحول دون استكمال درجة STEM والهبوط في وظيفة جيدة الأجر ، وخاصة للطلاب الذين لم يكملوا دورة بيولوجيا صارمة في المدرسة الثانوية.
في مختبرات علم الأحياء النموذجية ، “يُطلب من الطلاب تصميم التجارب والفرضيات ، لكنهم لم يتم تعليمهم في الواقع المهارات اللازمة للقيام بذلك” ، قال جون فاندينبروكس ، أستاذ علم الحيوان وعميد ASU المساعد للتعلم الغامض ، الذي ساعد في تصميم مختبرات الواقع الافتراضي. “بالنسبة للطلاب الذين يأتون بخلفية قوية ، من الأسهل عليهم التعامل معهم. لكن الطلاب الآخرين الذين لم يحصلوا على نفس التجربة يناضلون حقًا … يشعرون بالخوف بالفعل.”
إن تسوية الملعب من خلال حل المشكلات الجديد هو ما حفزه على وضع المنهج في عالم خيالي.
وقال فاندينبروكس: “لم يحل أحد المشكلات في محمية الحياة البرية بين المجرات”. “إنه يمنحهم أساسًا والقدرة على الشعور بالنجاح في وقت مبكر من حياتهم المهنية في التعليم العالي ويكونوا قادرين على الاستمرار”.
جعل “المعنى من التعقيد”
لكن الواقع الافتراضي لا يتعلق بجعل دورات STEM الأساسية هذه أقل صرامة ، بل تعليم الطلاب مهارات التفكير النقدي القابل للتحويل ، كما يقول المتورطون في الدورات.
وقال فاندينبروكس: “إحدى مزايا صنع هذه الروايات الخيالية هي أنه يمكننا تطوير القصة بطريقة بحيث يتعين على الطلاب نشر مهارات محددة للغاية في وقت محدد للغاية لحل هذه المشكلة”. “هذا يخلق تقدمًا تعليميًا واضحًا للغاية يمر عبر هذا المنهج بأكمله والذي يفيد الطلاب حقًا في تنمية المهارات الخاصة بهم مقابل منحهم سلسلة من المختبرات أو المهام المرتبطة ولكن ليس بالضرورة خالية من التقدم.”
إن امتلاك مهارات التفكير المعقدة هذه هي ما سيحتاج فيه أعداد تخصصات STEM التي ترغب في العمل في المجال الطبي ، على سبيل المثال ، إلى النجاح في حياتهم المهنية.
وقال فاندينبروكس ، الذي كان يعمل سابقًا في جامعة ميدويسترن ، وهي كلية طب خاصة مع مواقع في أريزونا وإلينوي: “إن مفتاح كونك طبيباً جيداً هو معرفة ما هو غير طبيعي في الطبيعة”. “عندما تكون الأمور سهلة ، يمكنك استخدام خوارزمية ، ولكن عندما لا تكون الأمور كذلك ، يجب عليك القيام بكل هذا حل المشكلات. هذا هو الطبيب الذي تريده عندما تسير الأمور على ما يرام ، وهذا ما نحاول تدريبه على الطلاب.”
وقال جيريمي باينسون ، المدير المؤسس لمختبر التفاعل البشري الافتراضي بجامعة ستانفورد في كلية الدراسات العليا التعليمية ، الذين لم يشاركوا في أي جانب من جوانب دراسة ASU ، إن أبحاث التعليم يمكن أن تستفيد من الدراسات ذات الأحجام الكبيرة للعينات لتأكيد الدراسات السابقة حول الواقع الافتراضي في التعليم.
بشكل عام ، خبرات التعلم الغامرة “تقلل من الحواجز التي تعتقد أن الأشخاص الذين يعتقدون أنهم يستطيعون النجاح في عالم العلم” ، قال. “إذا كنت شخصًا قيل له طوال حياتك أنك لا تتناسب مع قالب عالم نموذجي – لأن دخلك أو العرق أو الجنس أو العرق – يوفر VR للمتعلمين للوكالة لرؤية أنفسهم كعلماء.”
على الرغم من أن الدراسة توضح كيف أن هذه النظرية تعمل بالفعل في مختبرات علم الأحياء الواقعية في ASU ، إلا أنها قد لا تكون طريقة ممكنة لكل كلية وجامعة.
وفقًا لـ Josh Reibel ، الرئيس التنفيذي لشركة Dreamscape Learn ، فإن تنفيذ نظام تعليم الواقع الافتراضي (والذي يتضمن رسوم البرامج وتكاليف لمرة واحدة لتثبيت فصل دراسي غامرة يسمى POD) تكاليف “أرقام متوسطة إلى ستة أرقام منخفضة” ، اعتمادًا على حجم المدرسة وحجم عروض المناهج الدراسية.
في مارس 2022 ، جمهورية أريزونا ذكرت لقد استثمرت ASU في هذه المرحلة 5 ملايين دولار في “الاستثمار الخيري للتنمية” لبناء مختبر بيولوجيا الواقع الافتراضي.
إذا تمكنت المؤسسة من تحمله ، فإن الواقع الافتراضي يوفر أيضًا استراتيجية لتعليم الطلاب للتفكير فيما وراء الحفظ والتجديد في عصر الذكاء الاصطناعي التوليدي.
وقال ريبل: “كلما تمكنت من استخدام الذكاء الاصطناعي لنقل الحقائق ، زاد الضغط على التعليم العالي للقيام بأكثر من مجرد نقل الحقائق”. “هذا يساعد المعلمين على رؤية أن المشكلة الحقيقية التي يجب حلها ليست كيفية ملء دفاتر الطلاب مع مزيد من المعلومات ، إنها كيفية جعلهم يميلون إلى الرغبة في القيام بالمزيد من العمل.”
قال كريس ديدي ، وهو زميل أبحاث أقدم في كلية الدراسات العليا في جامعة هارفارد وخبير في تكنولوجيا التعلم ، إنه على الرغم من أن المكاسب المقدمة في دراسة ASU “متواضعة نسبيًا” ، إلا أنها “مهمة” مع ذلك.
وقال “إنه يظهر أنه من المعقول تطوير أشياء أخرى بناءً على أساليب مماثلة”. “إذا تم تدريب البشر ببساطة على معرفة مجموعة من الحقائق والقيام بعمل جيد في الاختبارات السيكومترية ، فسوف يخسرون أمام الذكاء الاصطناعي في مكان العمل ، لأنهم يفعلون ما يفعله الذكاء الاصطناعى بشكل جيد بدلاً من ما يفعله الناس بشكل جيد.”
وقال إن ما يفعله الناس بشكل جيد ، “هو جعل المعنى من التعقيد من خلال جمع أشياء مختلفة يعرفونها عن العالم وتطوير الفرضيات حول ما يجري في البيئة ، وهذا ليس شيئًا يمكن أن تفعله منظمة العفو الدولية ، لأنه لا يفهم العالم”.
