Investigating 3D virtual world for adult basic education

Abstract

Das exponentielle Wachstum in der Entwicklung der Informations- und Kommunikationstechnologie in der letzten Dekade hat den Menschen eine Reihe an neuen Möglichke-iten eröffnet, eine davon betrifft die Bildung. Insbesondere die Rolle von Computer und dem Internet für Unterricht und Lernen ist weitgehend ausgebildet in der e-Learning Domäne. Die Nutzung dieser Werkzeuge unterstützt mittlerweile alle möglichen Formen des Lernens von der Entwicklung des Allgemeinwissens bis hin zu formalen Ausbildung auf allen Bildungsstufen. Unzählige Web-basierte Anwendungen sind für diesen Zweck im Internet verfügbar.<br />Noch wichtiger, in unserer Zeit ändern sich die Trends, und ein Übergang von 2-dimensionalen Anwendungen zu 3-dimensionalen virtuellen Welten findet statt. Universitäten und Institutionen verwenden 3D virtuelle Welten für Bildung und Pädagogik wegen der ihrer Überlegenheit über 2D Anwendungen, da 3D virtuelle Welten das Potential immersiver Umwelten anbieten, einfache Zusammenarbeit ermöglichen, anpassbar an Kultur und Kontext, eine Erfahrung bieten die sehr nah am Leben in der Realität bieten, wie z.B. "Learning by Doing" und Rollenspiel basierendem Lernen, etc. was in 2D Anwendungen schwer oder gar nicht möglich ist.<br />Die meisten Forschungsaktivitäten an Computerunterstütztem Lernen (sowohl 2D Anwendungen als auch 3D virtueller Welten) bisher konzentrieren sich auf etablierte Massenbildung. Nur wenige ernsthafte Versuche sind gemacht worden um das Problem des Analphabetismus im Erwachsenenalter durch Computerunterstützte Plattformen zu vermindern.<br />Diejenigen Plattformen die existieren, bieten e-Learning nur für funktionelle Analphabeten und decken verschiedene Bereiche, wie das General Education Development (GED) ab, Hochschule Diplome, Allgemeinwissen, Nachrichten, andere alltägliche Fertigkeiten, Neuigkeiten und andere Kulturferigkeiten. Anderseits sind die vorhandene Ressourcen die sich mit den Grundlagen beschäftigen für Kinder gemacht oder sehr Text-lastig. Die text-lastigen Ressourcen sind wiederum passend für funktionale Analphabeten, und die Ressourcen für Kinder meistens nicht ansprechend für Erwachsene. Diese Voraussetzungen führen zum Design einer angepassten Lernplattform für Basisbildung von Erwachsen (Adult Basic Education, ABE). Um die Parameter für die Anpassung der Computerunterstützten Lernplattform zu erforschen und eine optimale Nutzung neuer Technologien zu finden, ein Bezug zur modernen Lerntheorie ist nötig um die Ziele und Praxisumsetzung zum Erfolg führen zu können. Diese Doktorarbeit nutzt die Lerntheorie umwichtige Eigenschaften für erwachsene Lerner zu identifizieren und in ABE Programmen die richtigen Technologie auszuwählen und ausgewählte Funktionalität anzubieten.<br />Aufbauend auf dieser Basis, eine Architektur wird vorgeschlagen, die eine Computerunterstützte Lernplattform für ABE anpasst. Diese Architektur wird genutzt um eine Lernplattform in einer 3D virtuellen Welt umzusetzen, da hier mehrere Teile der Lerntheorie umgesetzt werden können. Es folgt eine Evaluation und ein Vergleich dieser Lernplattform.<br />Der Vergleich zu einer 2D Web-basierten Anwendung wurde entworfen und für ABE umgesetzt. Zuletzt, die Evaluation sowohl der 2D als auch der 3D Lernplattform wurde durchgeführt auf Basis ihrer Auswirkung auf 1) verschiedene Intelligenzarten von Lernern, 2) Den Lernfortschritt von Lernern, und 3) die Zufriedenheit von Lernern. Für den Vergleich und die Evaluation eine Studie wurde entworfen und durchgeführt wo quantitative und qualitative Daten erhoben wurden und für formative und summative Assessments genutzt wurden.<br />Weiters ist systematische Anpassungsfähigkeit in 3D virtuellen Welten für Multi-user ein Kriterium. Bisher, alle Versuche der Anpassung von 3D virtuellen Welten konzentrieren sich auf den einzelnen Benutzer;keine Anwendung ist in der Literatur bekannt, die Anpassungsfähigkeit in 3D virtuellen Welten für Multi-user umsetzt. InMulti-user 3D virtuellen Welten, da der gleiche 3D Raum von allen gleichzeitig verwendet wird, erfordert die Anpassung der Inhalte die Auflösung von Konflikten in der Präsentation (wie etwa die Überlappung von Inhalten) und führt zu neuen Herausforderungen. Ähnlich die Unterstützung der Navigation in deren Anpassung an die einzelnen Benutzer ist eine Herausforderung. Um diese Herausforderungen zu nutzen, ein Ansatz der angepassten Inhaltspräsentation und -Navigation in einer 3D virtuellen Welt für Multi-user wird vorgeschlagen und umgesetzt als eine Erweiterung des Designs der Lernplattform für ABE. Um die Wirkung von 2D und 3D Lernumgebungen auf die Lernenden im ABE Programmes herauszufinden, wurde eine empirische Studie in Pakistan durchgeführt. Die Ergebnisse sind vielversprechend. Die vorgeschlagene 3D Lernumgebung hat eine gute Wirkung auf den Lernfortschritt der Lerner gezeigt, es sind mehr positive Einflüsse auf die Entwicklung verschiedener Intelligenz-Aspekte festzustellen als in der vergleichbaren 2D Lernumgebung. In der Evaluation zeigten sich die Lernenden mehr angesprochen von der 3D Umgebung als von der 2D Umgebung.<br />

The exponential growth in the development of the Information and Communication Technologies over the last decade has provided numerous opportunities to the human, and one of them is education. More specifically role of computers and the internet for teaching and learning is well recognized on the landscape of e-learning. Exploiting these tools, now learning is possible from general knowledge development to the formal education at all levels. Countless, web-based applications are available on the internet for the said purpose. Moreover, in the present era trends are changing, and transition from two dimensional (2D) applications to three dimensional (3D) virtual worlds is in progress. Universities and institutions are adapting these 3D virtual worlds for education and pedagogy because of their superiority on 2D applications as 3D virtual worlds have potential to offer immersive environment, true collaborative activities, adept to imitate culture and context, and emulate experiences very close to real life such as learning by doing and role based learning etc., which is otherwise not possible through 2D applications. Unfortunately, most of the research studies on technology enhanced or computer-assisted learning (either through 2D applications or 3D virtual worlds) to-date seem to target main stream education. Few serious attempts have been made to exploit computer-assisted learning platforms for the adult literacy. However majority of these platforms offer e-learning opportunities to the functional illiterates only and they cover various domains such as General Education Development (GED), high school diploma, general knowledge, news, and other life skills. On the other hand the resources that are customized for the basic education are either text dominant or classified for children. The text dominant resources are again suitable to the functional illiterates, and the resources classified for children are rarely inspiring the adult absolute illiterate for their basic education. These indicators argue to design the customized learning platforms for the adult basic education (ABE). To explore the bases for this customization of computer-assisted learning platforms, and to optimally exploit the emerging technologies, there is a need to revisit the learning theories because theories provide guidance to realize the goals and practice without theory is blind. This thesis revisits the learning theories to select the features important for adult learners in ABE programs, and choose appropriate technologies that can provide the selected features. Consequently on these bases, architecture is proposed to realize the computer-assisted learning platforms customized for the ABE. Exploiting the proposed architecture a learning platform is implemented using 3D virtual world as it can offer more features selected from learning theories. Later on, evaluation and comparison of the realized learning platform is carried out. For comparison 2D web-based applications are designed and implemented for the ABE. Finally the evaluation of both 2D and 3D learning platforms is performed on the basis of their impact on; 1) multiple intelligences of the learners, 2) learning gain of the learners, and 3) satisfaction of the learners. For comparison and evaluation a study was designed and conducted where quantitative and qualitative data were collected and exploited for formative and summative assessment. Furthermore, adaptivity in 3D virtual worlds for multi-user is an issue.<br />In multi-user 3D virtual worlds, as the same 3D space is shared by more than one user simultaneously, adaptive content presentation for all users in the same 3D space raises conflicts in content presentation (like overlapping of contents). Similarly navigational support cannot be customized for an individual user because other users are sharing the same 3D space and demarcation in navigational cues for each individual user is a difficult job. To address these challenges, an approach for adaptive content presentation and navigation in 3D virtual world for multi-user is proposed, and implemented as an extension of the designed and developed platform for the ABE. In order to find impact of both 2D and 3D learning environments on the learners of ABE program, an empirical study was conducted in Pakistan.<br />The findings were quite promising. The proposed 3D learning environment had good impact on the learning gain of the learners, it positively influenced more intelligences of the learners than 2D learning environment, and the learners were more satisfied to work in 3D learning environment as compared to 2D learning environment.