DOI: https://doi.org/10.1186/s40594-024-00487-2
تاريخ النشر: 2024-06-18
المؤلف: Chuanwen Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: الألعاب التعليمية وت gamification
نظرة عامة
تستكشف هذه التحليل التلوي فعالية الواقع الافتراضي (VR) كأداة لتعزيز المهارات العملية بين الطلاب في مجالات العلوم والهندسة. من خلال تجميع البيانات من 37 دراسة تجريبية نُشرت بين عامي 2000 و2022، حدد التحليل تأثيرًا إيجابيًا معتدلًا للواقع الافتراضي على المهارات العملية، تم قياسه بحجم تأثير قدره \( g = 0.477 \). ومن الجدير بالذكر أن النتائج أشارت إلى أن الفئة التخصصية أثرت بشكل كبير على حجم التأثير، حيث أظهر طلاب الطب أكبر تحسن. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجمع بين أساليب الممارسة مع الطرق التقليدية أسفر عن أعلى حجم تأثير بين استراتيجيات التعليم المختلفة.
يعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك استبعاد المنشورات غير الإنجليزية، مما قد يؤدي إلى تحيز لغوي، وإغفال بعض الدراسات التجريبية بسبب نقص البيانات الإحصائية. على الرغم من هذه القيود، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول دور الواقع الافتراضي في السياقات التعليمية، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث لتعميق الفهم حول تأثيره عبر تخصصات وأساليب تعليمية مختلفة.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على أهمية المهارات العملية في تعليم العلوم والهندسة، مشددة على دورها في ربط المعرفة النظرية بالتطبيقات الواقعية. تشمل المهارات العملية القدرة على التعامل مع المعدات، وإجراء التجارب، وتحليل البيانات، وهي ضرورية لإتقان المفاهيم المعقدة في هذه التخصصات. استكشفت الدراسات السابقة طرقًا متنوعة لتعزيز هذه المهارات، بما في ذلك دمج التقنيات الناشئة، والألعاب التعليمية الرقمية، والروبوتات التعليمية. ومع ذلك، أدت التحديات مثل الوصول المحدود إلى المعدات المتخصصة ومخاوف السلامة إلى زيادة الاهتمام باستخدام بيئات الواقع الافتراضي (VR) لتطوير المهارات العملية.
على الرغم من الإمكانيات الواعدة للواقع الافتراضي في التعليم، تقدم الأدبيات نتائج مختلطة بشأن فعاليته في تعزيز المهارات العملية. بينما تشير بعض الدراسات إلى نتائج إيجابية، تشير أخرى إلى عدم وجود تحسينات ملحوظة. تؤكد هذه التناقضات على الحاجة إلى فهم شامل لتأثير الواقع الافتراضي على المهارات العملية. تهدف الدراسة الحالية إلى المساهمة في هذا النقاش من خلال تقديم تجميع شامل للبيانات حول تأثير الواقع الافتراضي على المهارات العملية بين طلاب العلوم والهندسة. بالإضافة إلى ذلك، تحقق في عوامل التعديل المختلفة التي قد تؤثر على هذه العلاقة، مما يعالج التباينات في الأبحاث السابقة ويقدم رؤى للمعلمين ومطوري المناهج حول تحسين فوائد الواقع الافتراضي التعليمية.
النتائج
تنقسم نتائج الدراسة إلى قسمين رئيسيين. القسم الأول يقدم تقريرًا عن حجم التأثير العام لتدخلات الواقع الافتراضي (VR) في تعزيز المهارات العملية بين طلاب العلوم والهندسة. القسم الثاني يجري تحليلًا للعوامل المعدلة، حيث يفحص كيف تؤثر عوامل مختلفة – تحديدًا مستوى الانغماس، النهج التعليمي، الفئة التخصصية، دورة التعلم، والتدريب المسبق – على فعالية الواقع الافتراضي. هذه العوامل المعدلة حاسمة، كما أبرز وو وزومبو (2008)، في فهم النتائج المتفاوتة لتطبيقات الواقع الافتراضي في السياقات التعليمية.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على فعالية الواقع الافتراضي (VR) في تعزيز المهارات العملية بين طلاب الجامعات في مجالات العلوم والهندسة. تشير التحليل التلوي، الذي جمع بيانات من 72 تجربة عشوائية محكومة، إلى تأثير إيجابي معتدل للواقع الافتراضي على المهارات العملية، مما يتماشى مع الدراسات السابقة التي تؤكد فوائد تقنية الواقع الافتراضي الغامرة في التدريب الإجرائي عبر مجالات مختلفة، بما في ذلك الطب والهندسة. تشير النتائج إلى أن الواقع الافتراضي يمكن أن يكون مكملًا قيمًا لطرق التدريس التقليدية، مما يسهل تحقيق مكاسب تعليمية ذات مغزى ويسد الفجوة بين المعرفة النظرية وإتقان المهارات العملية.
علاوة على ذلك، تحدد التحليل عدة متغيرات معدلة تؤثر على فعالية تدريب الواقع الافتراضي، بما في ذلك مستوى الانغماس، النهج التعليمي، الفئة التخصصية، مدة دورة التعلم، والتدريب المسبق. ومن الجدير بالذكر أن الواقع الافتراضي ذو الانغماس المنخفض (LiVR) أظهر تأثيرًا أكبر على اكتساب المهارات مقارنةً بالواقع الافتراضي ذو الانغماس العالي (HiVR)، على الرغم من أن هذا الاختلاف لم يكن ذا دلالة إحصائية. كما لعب النهج التعليمي دورًا، حيث أسفرت طرق الممارسة والاستقلال عن تأثيرات إيجابية كبيرة، بينما لم يكن لنهج العرض تأثير. بالإضافة إلى ذلك، أشارت النتائج إلى أن طلاب الطب استفادوا أكثر من تدريب الواقع الافتراضي، مما يبرز الحاجة إلى تطبيقات واقع افتراضي مخصصة عبر تخصصات مختلفة. بشكل عام، تؤكد الدراسة على إمكانيات الواقع الافتراضي كأداة تعليمية تحويلية وتدعو إلى مزيد من الاستكشاف حول تكامله الأمثل ضمن مناهج العلوم والهندسة لتعزيز نتائج التعلم.
DOI: https://doi.org/10.1186/s40594-024-00487-2
Publication Date: 2024-06-18
Author(s): Chuanwen Yang et al.
Primary Topic: Educational Games and Gamification
Overview
This meta-analysis investigates the effectiveness of virtual reality (VR) as a tool for enhancing practical skills among students in science and engineering disciplines. By synthesizing data from 37 empirical studies published between 2000 and 2022, the analysis identified a moderate positive effect of VR on practical skills, quantified with an effect size of \( g = 0.477 \). Notably, the results indicated that the disciplinary category significantly influenced the effect size, with medical students showing the most substantial improvement. Additionally, the combination of practice approaches with traditional methods yielded the highest effect size among various instructional strategies.
The study acknowledges limitations, including the exclusion of non-English publications, which may introduce language bias, and the omission of certain experimental studies due to insufficient statistical data. Despite these constraints, the findings contribute valuable insights into the role of VR in educational contexts, highlighting the need for further research to deepen understanding of its impact across different disciplines and instructional methods.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the significance of practical skills in science and engineering education, highlighting their role in bridging theoretical knowledge and real-world application. Practical skills encompass the ability to manipulate equipment, conduct experiments, and analyze data, which are crucial for mastering complex concepts in these disciplines. Previous studies have explored various methods to enhance these skills, including the integration of emerging technologies, digital educational games, and educational robots. However, challenges such as limited access to specialized equipment and safety concerns have led to an increased interest in utilizing virtual reality (VR) environments for practical skill development.
Despite the promising potential of VR in education, the literature presents mixed results regarding its effectiveness in enhancing practical skills. While some studies report positive outcomes, others indicate no significant improvements. This inconsistency underscores the need for a comprehensive understanding of VR’s impact on practical skills. The current study aims to contribute to this discourse by providing an extensive compilation of data on VR’s influence on practical skills among science and engineering students. Additionally, it investigates various moderating factors that may affect this relationship, thereby addressing discrepancies in previous research and offering insights for educators and curriculum developers on optimizing VR’s educational benefits.
Results
The results of the study are divided into two main sections. The first section reports on the overall effect size of virtual reality (VR) interventions in enhancing practical skills among science and engineering students. The second section conducts a moderator analysis, examining how various factors—specifically the level of immersion, instructional approach, disciplinary category, learning cycle, and pre-training—impact the effectiveness of VR. These moderators are critical, as highlighted by Wu and Zumbo (2008), in understanding the varying outcomes of VR applications in educational contexts.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the effectiveness of Virtual Reality (VR) in enhancing practical skills among college students in science and engineering disciplines. The meta-analysis, which synthesized data from 72 randomized-controlled trials, indicates a moderate positive impact of VR on practical skills, aligning with previous studies that emphasize the benefits of immersive VR technology in procedural training across various fields, including medicine and engineering. The findings suggest that VR can serve as a valuable supplement to traditional teaching methods, facilitating meaningful learning gains and bridging the gap between theoretical knowledge and practical skill mastery.
Moreover, the analysis identifies several moderator variables that influence the effectiveness of VR training, including the level of immersion, instructional approach, disciplinary category, learning cycle duration, and pre-training. Notably, low immersion VR (LiVR) demonstrated a greater impact on skill acquisition compared to high immersion VR (HiVR), although this difference was not statistically significant. The instructional approach also played a role, with practice and independent methods yielding significant positive effects, while the presentation approach did not. Additionally, the results indicated that medical students benefited the most from VR training, highlighting the need for tailored VR applications across different disciplines. Overall, the study underscores the potential of VR as a transformative educational tool and calls for further exploration into its optimal integration within science and engineering curricula to enhance learning outcomes.