VIRTUÁLIS VALÓSÁG – SEGÍTSÉG A TÉR- ÉS MÉLYSÉGÉSZLELÉSHEZ VIRTUAL REALITY FOR HELPING THE PERCEPTION OF SPACE AND DEPTH Buday Endre,
[email protected] Teleki Blanka Gimnázium Sikné Dr. Lányi Cecília,
[email protected] Veszprémi Egyetem
1.
Bevezetés
A megfelelő térlátás nem csak bizonyos foglalkozásokhoz nélkülözhetetlen, de a mindennapi életben is nagyon fontos. Többek között szükséges a világ megismeréséhez, és a benne való tájékozódáshoz is. A legtöbb szerző azon a véleményen van, hogy a tér- és mélységészlelés az életünk első 15-16 éve alatt fejleszthető, és a gyermekkorban való fejleszthetőséget a gyakorlat is alátámasztja. Vizsgálatunkban arra a kérdésre kerestük a választ, hogy fejleszthető-e a térlátás virtuális valóságon alapuló képességfejlesztő program segítségével? Ha a válasz igen, akkor milyen mértékű lehet a javulás? A tesztünkben 139 középiskolás tanuló vett részt két iskolából. Először hagyományos, papír alapú tesztet kellett megoldaniuk, majd minden egyes tanulócsoportnak körülbelül a fele gyakorolhatott egy virtuális valóság programmal [1], [2]. Ez a program − többek között − a papíros tesztfeladatokhoz hasonló feladatokat tartalmaz, azok animációval egybekötött helyes megoldásaival együtt. A gyakorlás után a papír alapú tesztfeladatokat újból meg kellett oldani, azon tanulóknak is, akik gyakoroltak a virtuális valóság programmal, és azoknak is, akik csak a papír alapú tesztet használták. Ezután az eredményeket összehasonlítottuk az első teszt eredményeivel. 2.
A papír alapú teszt
Az eredeti papír alapú tesztfeladatokat Kárpáti Andrea, Séra László és Gulyás János állította össze az Eötvös Loránd Tudományegyetemen [3]. Ezekből kiindulva, olyan feladatokat dolgoztunk ki, amelyek összhangban vannak a fent említett számítógépes program feladataival. A feladatokat két képességfaktor alapján csoportosíthatjuk, ekképpen két részképességet feltételezünk. Ezeket felismerésnek, illetve manipulációnak nevezhetjük Eliot kifejezéseivel [4]. Ő alkalmazta ugyanis ezeket az elnevezéseket az általa használt tesztek csoportosítására. A tapasztalatunknak megfelelően ezek a kifejezések nem csak a tesztek közti különbségeket írják le nagyon világosan, hanem a megoldásukhoz szükséges részképességeket is. A vizsgálatunkban alkalmazott feladatok további típusokba sorolhatók be: vetületképzés, rekonstrukció, szerkezetlátás, alakzatok képzeleti transzformációja, és dinamikalátás.
3.
A képességfejlesztő program bemutatása
A program elkészítéséhez a következő programozási eszközök kerültek felhasználásra: Visual Basic 6.0 (ActiveX, DirectDraw), Visual C++ 7.0 (DirectX), VRML, AliasWavefront Maya 4.5, Adobe Photoshop 7.0. A program a személyes adatok regisztrációjával kezdődik. Ezután a főmenüt láthatjuk. Az első menüpont (Képességmérő Tesztek) kiválasztása után a feladatok listáját kapjuk. A feladatokat a lista szerinti sorrendben lehet megoldani. Minden egyes résznél lehetőség van a felhasználó interaktív részvételére. A feladatokra adott megoldásait rögtön ellenőrizheti is a Megoldás gombra történő kattintással. Az aktuális feladat rövid leírását a Leírás gomb szolgáltatja. A Következő gomb eredményezi a következő feladatot, míg az Előző gomb hatására az előző képernyőhöz, illetve feladathoz juthatunk. A pontozásba azonban a feladatnak csakis a legelső megoldása számít bele. A Kilépés gombra kattintva visszajutunk a Képességmérő tesztek kezdőképre, míg bizonyos képernyőképeken az Összesítés gomb kiválasztásával megkaphatjuk a végeredményt (1. ábra).
1. ábra
„Lesz-e kocka az alaprajzból?” feladat A programban fellelhető animációk segítik a feladatok helyes megoldásának megtalálását. A „Lesz-e kocka az alaprajzból?” feladatban például, a tanulók az egér segítségével hajtogathatták, vagy forgathatták el a hálózati diagramokat (1. ábra). Az igenlő, vagy tagadó válaszukat a megfelelő gomb megnyomásával rögzíthették. Az „Azonos-e a hasonló alakzat?” feladatban a gyerekeknek azt kellett megtalálniuk, hogy az alul látható öt kocka közül melyek azonosak a felül látható kockával? Az egér segítségével elforgathatták a felső kockát, hogy meg tudják nézni különböző irányokból (2. ábra). A „Lesz-e kocka az alaprajzból?”, és az „Azonos-e a hasonló alakzat?” feladatok az alakzatok képzeleti transzformációja feladattípusba tartoznak.
2. ábra
„Azonos-e a hasonló alakzat?” feladat A negyedik feladat az ún. „Lesz-e csomó a zsinóron?” feladat. Ez a dinamikalátás feladattípushoz tartozik. A tanulóknak itt azt kellett elképzelniük, hogy mi történne akkor, ha a cipőfűző két végét meghúznák: keletkezne rajta csomó, vagy nem (3. ábra)? A forgatható minta itt is segíti a döntést.
3. ábra
„Lesz-e csomó a zsinóron?” feladat Az „Átfér-e az alakzat a nyíláson?” feladatban a tanulóknak meg kellett találniuk azokat az alakzatokat, amelyek átférnek a falban található lyukon. Mind a fal, mind az alakzatok az
egérrel forgathatók. A Megoldás gomb hatására az alakzatok lyukon való áthaladása, illetve megakadása is végignézhető (4. ábra).
4. ábra
„Átfér-e az alakzat a nyíláson?” feladat Ennek a képességfejlesztő programnak vannak további újdonságai is. Kísérleti céllal új típusú teszteket is tartalmaz: komplex figura tesztet, és labirintust. Alkalmaz továbbá anagliph ábrákat (a 3. ábrán látható Anagliph feliratú gomb), és felkínál menüpontokat 3D szemüveghez, illetve VR sisakhoz. A program néhány további jellemzője: felhasználók regisztrálása, feladatok pontozása, mentési lehetőség, felhasználó-barátság, fejleszthetőség, és bővíthetőség. 4.
A vizsgálat menete
139 középiskolás tanuló vett részt a tesztünkben, két iskolában: 112 hetedik, kilencedik és tizenegyedik évfolyamos tanuló Székesfehérváron, és 27 tizenkettedik és tizenharmadik évfolyamos tanuló Zalaegerszegen (1. táblázat). Először ki kellett tölteniük a papír alapú tesztet, utána egy másik órán a tanulóknak körülbelül a fele gyakorolhatott a számítógépes tesztekkel, és végül a harmadik órán mindannyian ismét kitöltötték a papír alapú tesztet. Ezek után lehetővé vált, hogy összehasonlíthassuk az első teszt eredményeit a másodikéval. Meg lehetett vizsgálni, hogy vajon a virtuális valóság feladatok segíthetnek-e jobb pontokat elérni a második tesztben? Másrészt, a lányok és a fiúk eredményeit is párhuzamba lehetett állítani. Emellett, vizsgálni lehetett a tanulók eredményeit a specializáció (matematika, idegen nyelvek, építészet) szerint is. 5.
A kiértékelés
A virtuális valóság feladatokkal történő gyakorlás előtt, illetve után megíratott tesztet kiértékeltük, és összehasonlítottuk. A második teszt ugyanaz volt, mint az első. A tanulóknak 8 feladatot kellett megoldaniuk. A kiértékelésben végül is az összes pontszám/maximális pontszám hányadost alkalmaztuk.
Csoport
Korcsoport
Specializáció
Létszám
Lányok
Fiúk
A
7. évfolyam, 13 éves tanulók
Idegen nyelvek
31
17 (55%)
14 (45%)
B
7. évfolyam, 13 éves tanulók
Matematika
31
10 (32%)
21 (68%)
C
9. évfolyam, 15 éves tanulók
Matematika
33
13 (39%)
20 (61%)
D
11. évfolyam, 17 éves tanulók
Idegen nyelvek
17
16 (94%)
1 (6%)
E
12. évfolyam, 18 éves tanulók
Építészet
16
3 (19%)
13 (81%)
F
13. évfolyam, 19 éves tanulók
Építészet
11
0 (0%)
11 (100%)
139
59 (42%)
80 (58%)
Együtt
1. táblázat
A tesztben résztvevő tanulók kora, specializációja és neme Több lehetőség is nyílt az eredmények összehasonlítására (2. és 3. táblázat). A nemek szerinti eredmények tekintetében megfigyelhető, hogy a fiúk mindkét tesztben jobb eredményt értek el, mint a lányok. A fejlődés mértéke viszont a lányoknál volt nagyobb. A speciális matematika tagozatra járó tanulók (B és C csoport) lényegesen jobb eredményt értek el, mint az idegen nyelvi tagozatra járók (A és D csoport), a növekedés mértéke pedig az utóbbiaknál volt nagyobb, különösen az idősebb korcsoportnál (D). Az építőipari középiskolába járó tanulók (E és F csoport) jól teljesítettek, különösen a 13. évfolyamosok, a fejlődés mértéke viszonylag kicsi volt. Csoport
Fiúk
Lányok
Teszt 1
Teszt 2
Változás
Teszt 1
Teszt 2
Változás
A
57,14%
65,84%
8,70%
61,51%
66,88%
5,37%
B
74,02%
80,54%
6,52%
70,22%
76,96%
6,74%
C
79,46%
83,48%
4,02%
76,92%
83,95%
7,03%
D
80,43%
82,61%
2,18%
59,51%
68,48%
8,97%
E
70,74%
72,74%
2,00%
64,49%
65,94%
1,45%
F
91,70%
91,90%
0,20%
-
-
-
Együtt
74,40%
79,02%
4,62%
66,82%
73,41%
6,59%
2. táblázat
Az egyes csoportok nemek szerinti eredményei Összehasonlítva a két legnagyobb csoportot: azok a tanulók, akik gyakorolhattak a számítógépes programmal, jobb eredményt értek el a második tesztben (a növekedés 5,99%-os volt), mint azok, akik nem gyakoroltak (a növekedés 5,06%-os volt). A kis
Csoport
Tanulók (csak papíros tesztek)
Tanulók (+számítógépes tesztek)
Teszt 1 Teszt 2 Változás Teszt 1 Teszt 2
Változás
Együtt Teszt 1 Teszt 2 Változás
A
61,01% 66,98%
5,97%
57,97% 65,80%
7,83%
59,54% 66,41%
6,87%
B
70,43% 76,81%
6,38%
75,00% 81,79%
6,79%
72,79% 79,38%
6,59%
C
76,33% 82,13%
5,80%
81,01% 85,51%
4,50%
78,46% 83,66%
5,20%
D
58,94% 65,94%
7,00%
62,77% 73,10%
10,33%
60,74% 69,31%
8,57%
E
69,25% 69,88%
0,63%
69,81% 72,71%
2,90%
69,57% 71,47%
1,90%
F
91,74% 90,00%
-1,74%
91,67% 93,48%
1,81%
91,70% 91,90%
0,20%
Együtt 69,72% 74,78%
5,06%
71,96% 77,95%
5,99%
70,83% 76,35%
5,52%
3. táblázat
Az egyes csoportok gyakorlás szerinti eredményei különbség ne tévesszen meg senkit: nagymértékben a feladatok pontozásából fakad. Másrészt, technikai, és szervezési okok miatt körülbelül 35 perc jutott a számítógéppel történő gyakorlásra, és a még nagyobb hatékonyság eléréséhez nyilvánvalóan több idő szükséges. A vizsgálatunk mindenesetre így is megmutatta, hogy megfelelő virtuális valóság programok segíthetik a gyerekek térlátásának fejlesztését. A módszer hatékonysága nagyobb fiatalabb gyerekeknél, illetve azoknál, akik nem reál beállítottságúak, vagy nem túl jó képességűek (a tesztben részt vett gyerekek túlnyomó része nagyon jó képességű). 6.
Összegzés
A térlátás gyermekkorban fejleszthető. Kísérletünkben virtuális valóság alkalmazásokat is használtunk 13-19 éves tanulók tesztelésére. Először meg kellett oldaniuk hagyományos papír alapú tesztet, majd körülbelül a tanulók fele gyakorolhatott egy virtuális valóság programmal. A gyakorlás után a papír alapú tesztet újból meg kellett oldaniuk. A vizsgálataink megmutatták, hogy megfelelő számítógépes programok jobb térlátáshoz segíthetik a gyerekeket. A számítógép, és a virtuális valóság használatának nagy előnye többek között, hogy interaktív, változatos, hosszabb időre képes fenntartani a gyerekek érdeklődését, és sikerélményt okozhat a számukra. Örvendetesnek tartanánk, ha ilyen jellegű programok használata szerepelne a fiatalabb korosztályok tanterveiben. Irodalomjegyzék [1] Gergely Ákos: Számítógéppel támogatott térlátásfejlesztés (Anagliph szemüveggel és virtuális valóság sisakkal), Diplomamunka, Veszprémi Egyetem, 2003. [2] Toldi Zsolt: Számítógéppel segített térlátásfejlesztés (Anagliph és VR szemüveggel), Diplomamunka, Veszprémi Egyetem, 2003. [3] Séra László, Kárpáti Andrea, Gulyás János: A térszemlélet fejlődése és iskolai fejlesztése, Comenius Kiadó, Pécs, 2002. [4] J. Eliot: Models of psychological space: Psychometric, developmental and experimental approaches, New York, Springer, 1987
