DOI: https://doi.org/10.1007/s12371-025-01255-6
تاريخ النشر: 2026-02-04
المؤلف: Zafer Karadayı وآخرون
الموضوع الرئيسي: السياحة الجيولوجية والحفاظ على التراث الجيولوجي
نظرة عامة
تحدد هذه القسم المعايير التي وضعتها اليونسكو والاتحاد الدولي لعلوم الأرض (IUGS) لتعريف المواقع الجيولوجية، مع التركيز على المناظر الطبيعية الجيولوجية الفريدة في تركيا، والتي تتميز بأنظمة تكتونية متنوعة وميزات مورفولوجية كبيرة. على الرغم من القيمة العلمية والتعليمية والثقافية والجمالية والسياحية لهذه المواقع الجيولوجية، إلا أن العديد منها لا يُستغل بشكل كافٍ بسبب مشاكل الوصول، والبنية التحتية غير الكافية، وممارسات السياحة غير المستدامة، مما يجعلها عرضة للتلف. تُدعم الجهود الرامية إلى جرد وحفظ التراث الجيولوجي في تركيا بإطارات التصنيف والتقييم الوطنية، حيث تُعتبر معايير بريلا أساسًا لتقييم أهمية هذه المواقع.
تقدم الدراسة إطار التراث الجيولوجي في الميتافيرس (GMHF)، الذي يهدف إلى تعزيز تعليم علوم الأرض من خلال تجارب رقمية غامرة. من خلال استخدام التوائم الرقمية عالية الدقة والإرشاد المدعوم بالذكاء الاصطناعي، يتيح GMHF تفاعلًا ذا مغزى مع المواقع الجيولوجية التي تكون بعيدة جغرافيًا أو مقيدة جسديًا. تشير النتائج إلى تحسينات في التفكير المكاني، والوضوح المفاهيمي، والدافع بين المتعلمين، مما يشير إلى أن تجارب الميتافيرس يمكن أن تكمل بشكل فعال التعليم التقليدي القائم على الميدان. يدمج الإطار أربعة أبعاد رئيسية: اكتساب البيانات العلمية، والتفاعل المكاني في الميتافيرس، والتفسير المدعوم بالذكاء الاصطناعي، والتقييم التربوي، مما يمثل تقدمًا كبيرًا في هذا المجال. ومع ذلك، تعترف الدراسة بالقيود، بما في ذلك حجم العينة المتواضع ومدة المشاركة القصيرة، وتدعو إلى مزيد من البحث لاستكشاف نتائج التعلم على المدى الطويل وإمكانية استخدام صور الذكاء الاصطناعي كأدوات تربوية مخصصة.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية المواقع الجيولوجية – التكوينات الطبيعية التي تكشف عن التاريخ الجيولوجي للأرض وتحتوي على قيم متنوعة، بما في ذلك العلمية والثقافية. تشمل هذه المواقع، التي تتضمن الهياكل البركانية، وخطوط الصدع، والتكوينات الكارستية، توثيقًا وحمايةً لتعزيز الوعي العام بعلوم الأرض والتراث الجيولوجي. في تركيا، تم تحديد أكثر من 150 موقعًا جيولوجيًا، ومع ذلك، يواجه العديد منها تحديات في الوصول تحد من استخدامها لأغراض التعليم والسياحة الجيولوجية.
لمعالجة هذه القيود، تقترح الورقة الاستفادة من التقنيات الرقمية، وخاصة الواقع الافتراضي (VR) ومحاكاة الميتافيرس، لإنشاء تجارب غامرة للمواقع الجيولوجية التي يصعب الوصول إليها جسديًا. تهدف الدراسة إلى تطوير توأم رقمي دقيق للغاية لموقع جيولوجي، وتحويله إلى بيئة تعليمية تجريبية مدعومة بدليل من صورة ذكاء اصطناعي. لا يسعى هذا النهج فقط إلى تعزيز السياحة الجيولوجية والتعليم الرقمي، بل يهدف أيضًا إلى تحفيز المناقشات النظرية حول التمثيل الرقمي للمساحات الفيزيائية. يدمج إطار التراث الجيولوجي في الميتافيرس (GMHF) مكونات متنوعة – اكتساب البيانات، ونمذجة ثلاثية الأبعاد، وتصميم تفاعل الميتافيرس، ودعم التعليم بالذكاء الاصطناعي – في منهجية متماسكة لرقمنة مواقع التراث الجيولوجي، متجاوزًا الجولات الافتراضية التقليدية لتعزيز التفاعلات المدفوعة بالاستفسار.
طرق البحث
تنظم منهجية هذه الدراسة في ثلاث مراحل رئيسية. في البداية، يتم إنشاء توأم رقمي لمنطقة موقع جيولوجي باستخدام نهج البحث القائم على التصميم (DBR). يتم دمج هذا النموذج بعد ذلك في بيئة ميتافيرس تفاعلية، مما يسهل تفاعل المستخدم الغامر. تتضمن المرحلة النهائية دمج صورة ذكاء اصطناعي مدعومة لتعزيز عملية التعلم التجريبية للمستخدمين. يتماشى نهج DBR بشكل أكبر مع إطار التراث الجيولوجي في الميتافيرس كما اقترحه إينوكينتي وآخرون (2023)، مما يضمن تكاملًا شاملاً للعناصر التعليمية والتكنولوجية ضمن إطار البحث.
النتائج
شملت الدراسة 20 طالبًا من المرحلة الجامعية والدراسات العليا الذين أكملوا تقييمات قبل وبعد التجربة، مما كشف عن مكاسب تعليمية ذات دلالة إحصائية (p < 0.05) عبر درجات العناصر. من الجدير بالذكر أن 85% من المشاركين أفادوا بأن بيئة الميتافيرس عززت فهمهم للعلاقات المكانية والجيولوجية، بينما وجد 78% أن صورة الذكاء الاصطناعي المدعومة كانت مفيدة لتوضيح الأسئلة المفاهيمية. قدمت التعليقات النوعية من المشاركين رؤى أعمق حول تجاربهم داخل بيئة السياحة الجيولوجية الشاملة، والتي تم تصنيفها إلى أربعة مواضيع رئيسية. تؤكد هذه النتائج فعالية التقنيات الغامرة في تسهيل النتائج التعليمية وتعزيز تفاعل المتعلمين في المواضيع المعقدة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على الإمكانات التحويلية للبيئات التعليمية المعتمدة على الميتافيرس، وخاصة من خلال تنفيذ الرحلات الميدانية الافتراضية (VFTs) وإطار التراث الجيولوجي في الميتافيرس (GMHF). تؤكد الدراسة أن تقنيات الميتافيرس والواقع الافتراضي تعزز بشكل كبير الوعي المكاني، والفهم المفاهيمي، ودافع المتعلم، خاصة في السياقات التي يكون فيها الوصول الفعلي إلى المواقع الجيولوجية محدودًا بسبب القيود الجغرافية أو البيروقراطية. من خلال دمج صورة ذكاء اصطناعي قائمة على المعرفة ضمن توأم رقمي عالي الدقة للمواقع الجيولوجية، تقدم الدراسة نهجًا جديدًا لا يسهل التعلم التفاعلي فحسب، بل يعالج أيضًا المنهجيات المجزأة السائدة في الأدبيات الحالية.
تشير النتائج إلى أن المشاركين شهدوا تحسينات قابلة للقياس في فهمهم لمفاهيم علوم الأرض، مع اقتراح التعليقات النوعية أن التفاعلات الغامرة مع الهياكل الجيولوجية جعلت العمليات المجردة أكثر وضوحًا. تؤكد الدراسة على أهمية الحفاظ على الدقة السياقية في التمثيلات الرقمية لتجنب التبسيط المفرط وفقدان السياق. علاوة على ذلك، تثير اعتبارات حاسمة بشأن التوازن بين التجارب الافتراضية والفيزيائية، داعية إلى نموذج هجين يكمل الزيارات الميدانية التقليدية مع ضمان الاستدامة الاقتصادية والبيئية. بشكل عام، تضع البحث إطار GMHF كنموذج قابل للتوسع لتعزيز الوصول إلى التراث الجيولوجي، خاصة للمتعلمين الذين يواجهون حواجز في الحركة أو الحواجز الاجتماعية والاقتصادية، بينما تدعو أيضًا إلى تماسك تربوي دقيق في تصميم مثل هذه البيئات الغامرة.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على تفسير نتائجها. أولاً، يثير حجم العينة الصغيرة والمتخصصة مخاوف بشأن تحيز العينة وقابلية تعميم النتائج. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون لتجربة المشاركين السابقة مع البيئات ثلاثية الأبعاد تأثير إيجابي على راحتهم وأدائهم، مما قد يشوه النتائج. أثرت المشكلات التقنية، مثل تحميل العرض والتأخير العرضي، على الواقعية المدركة للتجربة الافتراضية، بينما أفاد عدد قليل من المشاركين عن شعورهم بالدوار الإلكتروني، وهو تحدٍ معروف في تطبيقات الواقع الافتراضي الغامر.
علاوة على ذلك، كانت أداء صورة الذكاء الاصطناعي مقيدًا بقاعدة معرفتها المنسقة، مما أدى إلى عدم كفاية في بعض الأحيان عند معالجة الاستفسارات المتخصصة للغاية. تؤكد هذه القيود على ضرورة تحسين الدورات المستقبلية للبحث القائم على التصميم (DBR) وتبرز أهمية إجراء اختبارات أوسع تشمل مجموعات متعلمين أكثر تنوعًا لتعزيز صلاحية وملاءمة النتائج.
DOI: https://doi.org/10.1007/s12371-025-01255-6
Publication Date: 2026-02-04
Author(s): Zafer Karadayı et al.
Primary Topic: Geotourism and Geoheritage Conservation
Overview
The section outlines the criteria established by UNESCO and the International Union of Geological Sciences (IUGS) for defining geosites, emphasizing Türkiye’s unique geological landscape, which is characterized by diverse tectonic regimes and significant morphological features. Despite the scientific, educational, cultural, aesthetic, and touristic value of these geosites, many remain underutilized due to accessibility issues, inadequate infrastructure, and unsustainable tourism practices, rendering them vulnerable to damage. Efforts to inventory and preserve geoheritage in Türkiye are supported by national classification and assessment frameworks, with Brilha’s criteria serving as a foundation for evaluating the significance of these sites.
The study introduces the Geo-Metaverse Heritage Framework (GMHF), which aims to enhance geoscience education through immersive digital experiences. By utilizing high-fidelity digital twins and AI-mediated guidance, the GMHF allows for meaningful engagement with geosites that are geographically remote or physically restricted. The findings indicate improvements in spatial reasoning, conceptual clarity, and motivation among learners, suggesting that metaverse experiences can effectively complement traditional field-based education. The framework integrates four key dimensions: scientific data acquisition, spatial interaction in the metaverse, AI-guided interpretation, and pedagogical evaluation, marking a significant advancement in the field. However, the study acknowledges limitations, including a modest sample size and short engagement duration, and calls for further research to explore long-term learning outcomes and the potential of AI avatars as personalized pedagogical tools.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of geosites—natural formations that reveal the Earth’s geological history and possess various values, including scientific and cultural. These sites, which include volcanic structures, fault lines, and karst formations, are documented and protected to enhance public awareness of geosciences and geological heritage. In Türkiye, over 150 geosites have been identified, yet many face accessibility challenges that limit their use for educational and geotourism purposes.
To address these limitations, the paper proposes leveraging digital technologies, particularly virtual reality (VR) and metaverse simulations, to create immersive experiences of geosites that are difficult to access physically. The study aims to develop a highly accurate digital twin of a geosite, transforming it into an experiential learning environment supported by an AI avatar guide. This approach not only seeks to enhance geotourism and digital education but also aims to stimulate theoretical discussions on the digital representation of physical spaces. The proposed Geo-Metaverse Heritage Framework (GMHF) integrates various components—data acquisition, 3D modeling, metaverse interaction design, and AI instructional support—into a cohesive methodology for the digitalization of geoheritage sites, moving beyond traditional virtual tours to foster inquiry-driven interactions.
Methods
The methodology of this study is organized into three primary phases. Initially, a digital twin of a geosite area is created utilizing the Design-Based Research (DBR) approach. This model is subsequently integrated into an interactive metaverse environment, facilitating immersive user engagement. The final phase involves the incorporation of an artificial intelligence-supported avatar to enhance the experiential learning process for users. The DBR approach is further aligned with the Geo-Metaverse Heritage Framework as proposed by Innocente et al. (2023), ensuring a comprehensive integration of educational and technological elements within the research framework.
Results
The study involved 20 undergraduate and graduate students who completed pre- and post-experience assessments, revealing statistically significant learning gains (p < 0.05) across item-level scores. Notably, 85% of participants reported that the metaverse environment enhanced their understanding of spatial and geological relationships, while 78% found the AI-guided avatar beneficial for clarifying conceptual questions. Qualitative feedback from participants provided deeper insights into their experiences within the Inclusive Geotourism environment, which were categorized into four main themes. These findings underscore the effectiveness of immersive technologies in facilitating educational outcomes and enhancing learner engagement in complex subjects.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the transformative potential of metaverse-based educational environments, particularly through the implementation of Virtual Field Trips (VFTs) and the Geo-Metaverse Heritage Framework (GMHF). The study underscores that metaverse and VR technologies significantly enhance spatial awareness, conceptual understanding, and learner motivation, particularly in contexts where physical access to geosites is limited due to geographical or bureaucratic constraints. By integrating a knowledge-grounded AI avatar within a high-fidelity digital twin of geological sites, the study presents a novel approach that not only facilitates interactive learning but also addresses the fragmented methodologies prevalent in existing literature.
The findings indicate that participants experienced measurable improvements in their understanding of geoscience concepts, with qualitative feedback suggesting that immersive interactions with geological structures made abstract processes more tangible. The study emphasizes the importance of maintaining contextual accuracy in digital representations to avoid oversimplification and decontextualization. Furthermore, it raises critical considerations regarding the balance between virtual and physical experiences, advocating for a hybrid model that complements traditional field visits while ensuring economic and ecological sustainability. Overall, the research positions the GMHF as a scalable model for enhancing access to geological heritage, particularly for learners facing mobility or socioeconomic barriers, while also calling for careful pedagogical coherence in the design of such immersive environments.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the interpretation of its findings. Firstly, the small and discipline-specific sample size raises concerns about sampling bias and the generalizability of the results. Additionally, participants’ prior experience with 3D environments could have positively influenced their comfort and performance, potentially skewing the outcomes. Technical issues, such as rendering load and occasional latency, impacted the perceived realism of the virtual experience, while a minority of participants reported cybersickness, a recognized challenge in immersive virtual reality (VR) applications.
Furthermore, the performance of the AI avatar was constrained by its curated knowledge base, which resulted in occasional inadequacies when addressing highly specialized queries. These limitations underscore the necessity for refinement in future Design-Based Research (DBR) cycles and emphasize the importance of conducting broader tests involving more diverse learner populations to enhance the validity and applicability of the findings.