論文の概要: Immersive Virtual Reality Environments for Embodied Learning of Engineering Students

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.16519v1
• Date: Mon, 17 Mar 2025 00:52:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-24 14:57:28.897934
• Title: Immersive Virtual Reality Environments for Embodied Learning of Engineering Students
• Title（参考訳）: 工学生の身体学習のための没入型バーチャルリアリティ環境
• Authors: Rafael Padilla Perez, Özgür Keleş,
• Abstract要約: 本稿では,仮想実験室環境(VLE)の具体的学習に焦点を当てた新しい枠組みを提案する。 当社のフレームワークでは,Unity 3DとC#で開発されたイベント駆動の指向グラフベースのアーキテクチャを採用し,モジュール化とスケーラビリティを確保しています。 その結果、従来の非身体的VR法と比較して、学生の理解と保持が著しく改善し、テストスコアが顕著に増加した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Recent advancements in virtual reality (VR) technology have enabled the creation of immersive learning environments that provide engineering students with hands-on, interactive experiences. This paper presents a novel framework for virtual laboratory environments (VLEs) focused on embodied learning, specifically designed to teach concepts related to mechanical and materials engineering. Utilizing the principles of embodiment and congruency, these VR modules offer students the opportunity to engage physically with virtual specimens and machinery, thereby enhancing their understanding of complex topics through sensory immersion and kinesthetic interaction. Our framework employs an event-driven, directed-graph-based architecture developed with Unity 3D and C#, ensuring modularity and scalability. Students interact with the VR environment by performing tasks such as selecting and testing materials, which trigger various visual and haptic events to simulate real-world laboratory conditions. A pre-/post-test evaluation method was used to assess the educational effectiveness of these VR modules. Results demonstrated significant improvements in student comprehension and retention, with notable increases in test scores compared to traditional non-embodied VR methods. The implementation of these VLEs in a university setting highlighted their potential to democratize access to high-cost laboratory experiences, making engineering education more accessible and effective. By fostering a deeper connection between cognitive processes and physical actions, our VR framework not only enhances learning outcomes but also provides a template for future developments in VR-based education. Our study suggests that immersive VR environments can significantly improve the learning experience for engineering students.
• Abstract（参考訳）: 近年の仮想現実(VR)技術の進歩により、工学生にハンズオンでインタラクティブな体験を提供する没入型学習環境の構築が可能になった。 本稿では,機械工学および材料工学に関する概念を教えることを目的とした,仮想実験環境(VLE)のための新しい枠組みを提案する。 これらのVRモジュールは、エボディメントの原理と合同性を利用して、学生に仮想標本や機械と物理的に関わり、感覚的な没入と審美的相互作用を通じて複雑なトピックの理解を深める機会を提供する。 当社のフレームワークでは,Unity 3DとC#で開発されたイベント駆動の指向グラフベースのアーキテクチャを採用し,モジュール化とスケーラビリティを確保しています。 学生はVR環境と対話し、素材の選択やテストなどのタスクを行い、様々な視覚的および触覚的なイベントを引き起こし、現実世界の実験環境をシミュレートする。 これらのVRモジュールの教育効果を評価するために,プレ/ポストテスト評価法が用いられた。 その結果、従来の非身体的VR法と比較して、学生の理解と保持が著しく改善し、テストスコアが顕著に増加した。 大学におけるこれらのVLEの実装は、高コストの研究室体験へのアクセスを民主化し、工学教育をよりアクセスし、効果的にすることの可能性を浮き彫りにした。 認知プロセスと身体行動のより深い関係を育むことで、私たちのVRフレームワークは学習成果を高めるだけでなく、VRベースの教育における将来の発展のためのテンプレートも提供します。 本研究は,没入型VR環境が工学生の学習体験を著しく向上させることを示唆している。

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