W ciągu ostatniej dekady meksykański system edukacji stanął w obliczu niezliczonych wyzwań, co sygnalizuje pilną potrzebę wprowadzenia istotnych zmian i reform w celu skutecznej poprawy jakości edukacji. Zgodnie ze standardami określonymi przez Organizację Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (OECD) od 2004 r. Meksyk stopniowo wdraża model edukacji opartej na kompetencjach (CBE) na różnych poziomach edukacji. Podejście to wspiera autonomiczny i niezależny rozwój umiejętności, uzdolnień i wiedzy uczniów, mając na celu podnoszenie ich kompetencji zarówno w życiu zawodowym, jak i codziennym. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod edukacyjnych, które skupiają się na punktach i ocenach, model CBE ocenia uczenie się w oparciu o czas i opanowanie kompetencji i umiejętności, promując odkrywcze, konstruktywne, aktywne, kontekstowe i refleksyjne podejście do uczenia się. W tym kontekście dziedziny edukacji związane z naukami ścisłymi, technologią, inżynierią i matematyką (STEM) badają różne metodologie, aby przezwyciężyć wyjątkowe wyzwania, jakie stawia meksykański krajobraz edukacyjny, w tym zapotrzebowanie na wyspecjalizowaną kadrę nauczycielską i dążenie do transformacji cyfrowej.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie Computers & Education: X Reality pod redakcją Brandona Cárdenas-Sainza i dr Maríi Barrón-Estrady, profesora Ramóna Zatarain-Cabady z Narodowego Instytutu Technologicznego Meksyku i profesor Marii Chavez-Echeagaray z Arizona State University zbadano integrację technologii rozszerzonej rzeczywistości (XR) w nauczaniu fizyki. Ten wspólny wysiłek zaowocował opracowaniem i oceną internetowej aplikacji do nauki XR, PhysXR, której celem było znaczne zwiększenie zaangażowania uczniów i zrozumienia fizyki, ze szczególnym uwzględnieniem mechaniki Newtona.
Dr María Barrón-Estrada opisuje rdzeń PhysXR: “PhysXR to internetowa aplikacja edukacyjna, która zapewnia interaktywne doświadczenia w środowiskach VR i AR. Wykorzystuje symulator do eksperymentów ze zjawiskami fizycznymi, takimi jak dynamika i kinematyka. PhysXR pokazuje uczniom różne tematy związane ze zjawiskami fizycznymi poprzez demonstracje i interaktywne ćwiczenia w XR.” Narzędzie to ma na celu przekształcenie tradycyjnego środowiska uczenia się, oferując uczniom wciągającą i wciągającą wirtualną przestrzeń, w której złożone koncepcje fizyki stają się bardziej dostępne i stymulujące.
Brandon Cárdenas-Sainz podkreśla znaczenie motywacji w procesie uczenia się, stwierdzając: „W badaniu tym uznano, że stymulacja motywacji do korzystania z narzędzi cyfrowych w edukacji jest ważnym aspektem podczas projektowania i rozwoju, który jest powiązany z kilkoma zmiennymi wpływającymi na uczenie się i jego skuteczność”. Wykorzystując model motywacji ARCS Johna Kellera, badanie podkreśla potrzebę, aby narzędzia edukacyjne nie tylko przekazywały wiedzę, ale także inspirowały i zachęcały uczniów do aktywnego odkrywania i uczenia się.
Metodologia została szczegółowo zaplanowana, aby skutecznie ocenić wpływ narzędzia PhysXR. Rozpoczęło się od rekrutacji studentów, których następnie losowo przydzielono do grup eksperymentalnych (VR i AR) lub kontrolnych. Korzystając z sesji zdalnych za pośrednictwem wideokonferencji i platform komunikacji online, zespół przeprowadził test wstępny, aby ocenić wcześniejszą wiedzę, oraz ankietę dotyczącą dostępności urządzeń. Następnie podczas sesji interwencyjnej uczniowie zapoznali się z aplikacją PhysXR, podczas której za pomocą interaktywnych demonstracji zajęli się tematami kinematyki i dynamiki. Skuteczność interwencji została później oceniona za pomocą ankiety posttestowej i ankiety motywacyjnej.
Badania Cárdenasa-Sainza i dr Barróna-Estrady kompleksowo potwierdziły pozytywny wpływ wdrożeń XR w meksykańskim kontekście edukacyjnym. Opracowanie przez nich internetowej aplikacji edukacyjnej PhysXR wykazało statystycznie istotny pozytywny wpływ na motywację uczniów, przy jednoczesnej poprawie ich osiągnięć w nauce. To innowacyjne podejście umożliwia uczniom rozwijanie umiejętności samodzielnego uczenia się i lepsze zrozumienie abstrakcji matematycznych leżących u podstaw mechaniki Newtona. Odkrycia dodatkowo podkreślają, że narzędzia do nauki XR szczególnie nadają się do nauczania mechaniki Newtona, wskazując, że wśród meksykańskich uczniów preferowane są implementacje XR, które zapewniają dostępność, przenośność i łatwość użycia na urządzeniach mobilnych. Rozwój PhysXR jako aplikacji internetowej pozwala mu funkcjonować jako wieloplatformowe narzędzie edukacyjne, zapewniające uczniom symulacje fizyki w czasie rzeczywistym w interaktywnych środowiskach o różnym poziomie zanurzenia. Takie podejście wzbogaca doświadczenia uczniów w zakresie samokształcenia, wykraczające daleko poza tradycyjne metody nauczania, co jest zgodne z ustaleniami innych ocen, które uwzględniają technologie XR w celach edukacyjnych i motywacyjnych.
ODNIESIENIE DO DZIENNIKA
BA Cardenas-Sainz i in., Evaluation of Extended Reality (XR) Technology on Motivation for Learning Physics Among Students in Mexican Schools, Computers & Education: X Reality, 3 (2023) 100036.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cexr.2023.100036.
O AUTORACH
María Lucía Barrón Estrada jest profesorem w TecNM – Instituto Tecnológico de Culiacán w Sinaloa México. Uzyskała stopień doktora informatyki na Florida Institute of Technology oraz tytuł magistra informatyki w Instituto Tecnológico de Toluca. Jej zainteresowania badawcze obejmują technologię edukacyjną, inteligentne i afektywne systemy edukacyjne, rzeczywistość rozszerzoną i wirtualną oraz rozwój oprogramowania. Dr Barrón jest członkiem 3. poziomu Krajowego Systemu Badaczy (SNII) w Meksyku oraz członkiem honorowym Systemu Technologów i Badaczy w stanie Sinaloa (SSIT). Była laureatką nagrody Sinaloa w dziedzinie nauki i technologii w 2018 r. Otrzymała także nagrodę za najlepszy artykuł na 3 różnych konferencjach międzynarodowych. Uczestniczy w komitetach technicznych kilku konferencji międzynarodowych. Jest stałym współpracownikiem kolumny AI&Education w czasopiśmie Komputer Sapiens. Jest wiceprezesem Meksykańskiej Akademii Informatyki i członkiem sieci badawczej Conacyt Applied Computational Intelligence Research Network (REDICA), Meksykańskiego Towarzystwa Informatyki (SMCC) i Meksykańskiego Towarzystwa Sztucznej Inteligencji (SMIA).
Ramón Zatarain Cabada jest profesorem i badaczem programów doktoranckich i magisterskich w dziedzinie inżynierii i informatyki w Instituto Tecnológico de Culiacán (ITC) w Meksyku. Uzyskał tytuł magistra i doktora. uzyskał tytuł doktora informatyki na Florida Institute of Technology odpowiednio w 1984 i 2003 roku. Jego główne zainteresowania badawcze obejmują sztuczną inteligencję w edukacji, inteligentne systemy nauczania, rzeczywistość rozszerzoną i informatykę afektywną stosowaną w edukacji. Jest stałym członkiem AMEXCOMP (Meksykańskiej Akademii Informatyki). Dr Zatarain-Cabada jest członkiem I stopnia w Krajowym Systemie Badaczy (Conacyt, Meksyk). Otrzymał nagrodę Sinaloa Award for Science and Technology w 2017 roku. Kieruje grupą akademicką i laboratorium informatyki afektywnej, a także corocznie organizuje międzynarodowe warsztaty na temat inteligentnych środowisk uczenia się (WILE). Jest członkiem Conacyt REDICA (Sieć Badań nad Inteligencją Stosowaną Obliczeniową), Meksykańskiego Towarzystwa Informatyki (SMCC) i Meksykańskiego Towarzystwa Sztucznej Inteligencji (SMIA).
Brandona A. Cardenas-Sainza urodził się w Culiacan, Sinaloa, Meksyk w 1994 r. Uzyskał tytuł licencjata z mechatroniki w 2017 r., tytuł magistra informatyki w 2019 r. oraz stopień doktora nauk inżynieryjnych w 2023 r. w TecNM-Instituto Tecnológico de Culiacan w Meksyku. Jego zainteresowania badawcze obejmują sztuczną inteligencję, widzenie komputerowe, interakcję człowiek-komputer, środowiska interaktywne i rzeczywistość rozszerzoną. Jest członkiem Conacyt REDICA (Sieć Badań nad Inteligencją Stosowaną Obliczeniową) i Meksykańskiego Towarzystwa Informatyki (SMCC).
Maria E. Chaves–Echeagaray jest wykładowcą informatyki i inżynierii oraz badaczem w dziale spraw akademickich i studenckich oraz w Szkole Informatyki i Inteligencji Rozszerzonej w Szkole Inżynierskiej Ira A. Fultona na Uniwersytecie Stanowym w Arizonie. Obszar badań dr Chaveza Echeagaraya koncentruje się na doświadczeniach użytkowników, klientów i osób uczących się, interakcjach międzyludzkich z przetwarzaniem danych, informatyce afektywnej, technologii edukacyjnej, edukacji inżynieryjnej, inteligentnych systemach nauczania i inżynierii oprogramowania.
