研究目的
开发一个名为“眼镜猴护目镜”(Tarsier Goggles)的虚拟现实学习环境(VRLE),模拟眼镜猴的视觉,以展示超大眼睛在夜间视觉捕食中的光学和选择优势,并利用这一工具通过体验式学习教授光学和生物学的基本概念。
研究成果
眼镜猴护目镜有效模拟了眼镜猴的视觉特征(视觉敏感度、清晰度、色盲),并展示了其在昏暗环境下的优势。用户体验极佳,表明对自然选择和视觉光学的概念理解有所提升。该工具促进反思性学习,在教育领域具有广泛应用潜力,包括与课程和博物馆场景的整合。未来扩展可纳入其他感官或视觉系统,以增强同理心和学习效果。
研究不足
部分用户(尤其是儿童)在使用虚拟现实设备过久后会出现短暂的方向感迷失或恶心症状,这是虚拟现实技术中的常见问题。学习材料的呈现顺序(例如事先接触眼镜猴眼睛比例)可能通过印证而非挑战预期来削弱建构主义效果。在教育中运用虚拟现实学习环境(VRLEs)的最佳实践仍在探索中,教育工作者在实施该技术时需考虑潜在的不适问题。
1:实验设计与方法选择:
虚拟现实学习环境(VRLE)旨在模拟眼镜猴在不同环境光照条件下的视觉参数,包括视觉敏感度、视敏度和色觉。该系统通过虚拟环境让用户切换人类与眼镜猴的视觉模式,突出亮度、视敏度和色觉的差异。设计基于建构主义教学法以实现体验式学习。
2:样本选择与数据来源:
预测试招募了来自不同场景的广泛用户群体(约35人),包括达特茅斯校园活动参与者、生物人类学家专业会议代表及中学生。正式评估在一所独立私立中学进行,受试者来自12年级人类学课程(18人)和9年级科学探究课程(8人)。
3:实验设备与材料清单:
HTC Vive和Vive Pro VR头显、运行Unity 2018及SteamVR的计算机、虚拟现实工具包(VRTK)、Unity内置后处理堆栈、Project Wilberforce开发的色盲效果资源,以及Maya建模与Unity资源商店的3D对象。
4:实验流程与操作规范:
用户佩戴VR头显探索三个虚拟环境:"矩阵"(强调视敏度与色觉差异)、"迷宫"(突出暗光条件下的视觉敏感度)和"婆罗洲雨林"(自然探索场景)。用户可切换人类/眼镜猴视觉模式,单次体验时长5分钟并配备引导。通过后期问卷评估学习成效。
5:数据分析方法:
对开放式问卷(9个问题)进行定性分析以评估用户理解与体验。根据预设标准(如识别学习目标、对差异的惊讶反应、光学原理表述)对回答进行评分。
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HTC Vive
Vive
HTC
Virtual reality headset used for immersive user experience in the VRLE, enabling visualization of simulated tarsier and human vision.
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HTC Vive Pro
Vive Pro
HTC
Virtual reality headset used for immersive user experience in the VRLE, providing enhanced resolution and comfort for extended use.
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Unity
2018
Unity Technologies
Game development platform used to build the VRLE, including environments, user interfaces, and visual effects.
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SteamVR
Valve
Software development kit and runtime for VR applications, used to interface with HTC Vive headsets in the VRLE.
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Virtual Reality Toolkit
VRTK
Open source library of scripts for VR development, used to create menu options and user teleportation in the VRLE.
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Colorblind Effect
Project Wilberforce
Asset used in Unity to simulate color vision deficiencies, such as red-green colorblindness in tarsier vision simulation.
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Maya
Autodesk
3D modeling software used to design and build GameObjects (e.g., trees, grass) for the virtual environments in the VRLE.
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