Een vrouw tuurt door een bril ingebed in een grote zwarte helm. Bosgeluiden komen uit verschillende hoeken van de kamer: een vogel die hier tjirpt, een briesje dat daar fluistert. Ze beweegt langzaam door de kamer. Aan de muur wordt een vlak digitaal bos geprojecteerd, zodat waarnemers een ruw idee kunnen krijgen van haar omgeving, maar in haar gedachten loopt deze student niet langer door een kleine, krappe kamer in een universitair laboratorium. Dankzij die zwarte helm loopt ze door het bos.
Binnen een minuut krijgt ze een joystick die eruitziet en trilt als een kettingzaag, en ze wordt gevraagd om een boom om te hakken. Terwijl ze de taak voltooit, voelt ze hetzelfde soort weerstand dat ze zou kunnen voelen als ze een echte boom zou omhakken. Wanneer ze dit bos verlaat en de 'echte' wereld weer betreedt, zal haar papierverbruik met 20 procent dalen en zal ze een meetbare voorkeur voor gerecycled papier tonen. Die effecten zullen de komende weken aanhouden en onderzoekers veronderstellen dat het een vrij permanente verschuiving zal zijn. Ter vergelijking: studenten die een video over ontbossing bekijken of een artikel over het onderwerp lezen, zullen tot die dag een verhoogd bewustzijn van papierverspilling tonen, maar tegen het einde van de week zullen ze terugkeren naar hun basisgedrag.
De boomkapstudie is een van de vele studies die Stanford University de afgelopen jaren in zijn Virtual Human Interaction Lab heeft uitgevoerd in een poging om erachter te komen in welke mate een gesimuleerde ervaring gedrag kan beïnvloeden. En het maakt deel uit van een groeiend aantal onderzoeken dat suggereert dat virtuele ervaringen een krachtige katalysator kunnen zijn voor anders apathische groepen om zich over kwesties te bekommeren en actie te ondernemen, inclusief over klimaatverandering. Dat is belangrijk omdat, hoewel bewezen is dat tijd in de natuur behoorlijk gunstig is voor de menselijke gezondheid, de vraag of mensen de gunst terugbetalen al dan niet afhankelijk is van het soort natuurervaringen dat ze in hun jeugd hebben. In een studie uit 2009, gepubliceerd in het tijdschrift PLoS ONE, ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Pretoria in Zuid-Afrika dat hoewel mensen die tijd doorbrachten met wandelen en backpacken, meer bereid waren om tien jaar of langer later instandhoudingsinspanningen te ondersteunen, degenen die nationale parken hadden bezocht of brachten tijd door met vissen omdat kinderen eigenlijk minder geneigd waren om iets te doen om het milieu te ondersteunen. In een eerdere (2006) studie over de relatie tussen natuurervaringen en milieuactivisme bleek dat hoewel degenen die hun jeugd in de "wilde" natuur hadden doorgebracht, gedefinieerd als wandelen of spelen in het bos, meer kans hadden op milieuactivisten als volwassenen, degenen die werden blootgesteld aan "gedomesticeerde" natuur - gedefinieerd als bezoeken aan parken, bloemen plukken, zaden planten of de tuin verzorgen - waren dat niet. Gezien de onwaarschijnlijkheid dat elk kind een 'wilde' natuurervaring heeft, zijn onderzoekers op zoek naar andere manieren om ecologisch verantwoord gedrag te cultiveren.
Een screenshot van de virtual reality-omgeving die werd gebruikt in de boomkapstudie aan de Stanford University. (Afbeelding: Virtual Human Interaction Lab / Stanford University) Het nieuwste werk met virtual reality bouwt voort op ongeveer een halve eeuw gedragsstudies die aangeven dat de bereidheid van mensen om gedrag te veranderen direct is gecorreleerd met ons gevoel van controle.
Klimaatverandering is, net als veel grootschalige milieuproblemen, een probleem waarop weinig mensen het gevoel hebben dat ze een directe impact hebben - in voor- en tegenspoed. Zoals onderzoekers Sun Joo (Grace) Ahn en Jeremy Bailenson in een aanstaande krant in het tijdschrift Computers and Human Behaviour schreven, kunnen individuele acties op microschaal, zoals het niet recyclen van papier of het ondersteunen van bepaald beleid, in de loop van de tijd bijdragen aan negatieve milieueffecten gevolgen, zoals ontbossing, die op zijn beurt klimaattrends gedurende vele jaren beïnvloedt. Maar de lange tijdframes en de enorme schaal zorgen voor een gevaarlijke loskoppeling. Terwijl 97 procent van peer-reviewed wetenschappelijk onderzoek wijst op menselijke activiteiten als een primaire bijdrage aan klimaatverandering, ziet slechts de helft van de Amerikanen het verband.
Voorstanders van virtual reality denken dat het zou kunnen helpen de gevolgen van klimaatverandering naar huis te brengen en mensen het gevoel te geven dat ze er iets aan kunnen doen. "Wanneer individuen het gevoel hebben dat hun gedrag rechtstreeks van invloed is op het welzijn van de omgeving, is de kans groter dat ze zich zorgen maken over en actief voor de omgeving zorgen", schreven Ahn en Bailenson.
Bailenson, een cognitieve psycholoog en oprichter van Stanford's Virtual Human Interaction Lab, ziet bijzondere waarde in virtual reality met betrekking tot klimaatverandering omdat het een combinatie van echte ervaring met onbegrensde mogelijkheden mogelijk maakt: de hersenen behandelen de virtuele ervaring als echt, maar tegelijkertijd weet dat alles mogelijk is in de simulatie.
"Men kan visceraal verschillende toekomsten ervaren en uit de eerste hand ervaring opdoen over de gevolgen van menselijk gedrag, " zei Bailenson.
Leraar Tech
Onderzoekers die werken aan zowel virtuele als augmented reality - waarbij mobiele apps op smartphones of tablets informatie over de realiteit overlappen - experimenteren steeds vaker met deze technologieën als leermiddelen. Meerdere universiteiten, waaronder Stanford, Harvard en MIT, testen het gebruik van deze augmented en virtual reality op middelbare en middelbare scholen. En musea, die meer flexibiliteit genieten, die buiten het bereik van curriculavereisten en testscores opereren, hebben het idee volledig omarmd. Wetenschapsmusea en dierentuinen aan beide kusten gebruiken de technologie in tentoonstellingen en implementeren augmented reality-apps die bezoekers kunnen gebruiken op hun telefoons of op mobiele apparaten in museumuitgaven om meer te weten te komen over wat ze zien.
"Het begrijpen van gecompliceerde kwesties zoals klimaatverandering vereist een verschuiving van perspectief in termen van hoe u bereid bent het probleem te zien, " zei Amy Kamarainen, co-directeur van de EcoMOBILE- en EcoMUVE-projecten van Harvard. “We proberen dat te doen door kinderen onder te dompelen in omgevingen met elementen die lijken op echte systemen, maar die enigszins vereenvoudigd zijn om kinderen te ontmoeten waar ze zijn. We plaatsen ze in complexe werelden, maar geven ze de tools om uit te pakken wat er gebeurt. "
EcoMUVE, een multi-user, desktopcomputer-gebaseerde virtuele omgeving met een gesimuleerd vijverecosysteem, werd ontwikkeld door Harvard University om studenten biologische basisprocessen zoals fotosynthese en ontleding te leren, evenals systemen die denken over complexe milieuproblemen. Het Harvard-team heeft onlangs EcoMOBILE gelanceerd, een bijbehorende augmented reality-app, waarmee studenten de EcoMUVE-ervaring mee kunnen nemen, gegevens in het veld kunnen verzamelen en kunnen "zien" wat er zich onder de oppervlakte afspeelt en wat er in het verleden in een ecosysteem is gebeurd. . EcoMUVE werd aanvankelijk getest op scholen in Massachusetts en New York, maar is nu beschikbaar voor download door elke school en wordt ook in de Verenigde Staten en in andere landen gebruikt, waaronder India en Mexico. EcoMOBIL wordt momenteel getest op scholen in Massachusetts en New York.
Een handvol middelbare scholen in Massachusetts hebben ook een door MIT ontwikkelde augmented reality-app genaamd Time Lapse 2100 getest, waarin gebruikers verschillende beleidsregels moeten instellen die van invloed zijn op het milieu en vervolgens laat zien wat er zou gebeuren als die beleidsregels zouden worden toegepast. Dit najaar zullen Bay Area-scholen Stanford's Coral Reef testen, een virtual reality-game waarin deelnemers een stuk koraal worden in een rif dat wordt aangetast door oceaanverzuring. Alle drie universiteiten werken ook samen met musea en wetenschappelijke leercentra om hun technologie in te zetten voor leerervaringen.
"Ik was aanvankelijk niet verkocht aan het idee van augmented reality", zei cognitiewetenschapper Tina Grotzer, een professor in Harvard's graduate school of education en co-hoofdonderzoeker voor zowel de EcoMUVE- als EcoMobile-projecten. Grotzer heeft zelf enkele jaren als docent gewerkt voordat hij naar Harvard ging om te onderzoeken hoe kinderen leren, vooral hoe ze wetenschap leren. Grotzer zei dat het de potentie van de technologie was om lessen in milieuwetenschappen naar huis te brengen die haar gewonnen hebben. "Met natuurkunde kun je een experiment doen en kinderen kunnen meteen zien waar je het over hebt. Met milieuwetenschappen probeerden we een ontbindingsexperiment te doen, maar je zette het experiment op en dan 12 weken later gebeurt er iets. Tegen die tijd de kinderen hebben hun interesse volledig verloren. "
Dat komt omdat het moeilijk is voor kinderen om iets te begrijpen dat ze niet onmiddellijk kunnen zien, legde Grotzer uit. Augmented reality stelt leraren in staat om die visie, of wat wetenschappers een aandachtsframe noemen, uit te breiden en het onzichtbare tastbaarder te maken. Leraren nemen bijvoorbeeld kinderen naar een nabijgelegen vijver en gebruiken EcoMOBILE om hen te laten zien hoe de stad daar 60 jaar geleden afval heeft gedumpt en bijna heeft ingevuld wat tegenwoordig een ongerepte, natuurlijke vijver is. De app laat zien hoe planten rond de vijver zonlicht in energie veranderen en onthult wat microscopisch vijverleven doet onder het wateroppervlak. Het leidt hen ook door de real-world verzameling watermonsters, die het hen helpt te analyseren.
"Ik heb meegedaan aan deze excursies en heb gezien hoe de technologie ze eigenlijk meer onderdompelt in de omgeving, in plaats van ze af te leiden, " zei Grotzer. Studenten gebruiken smartphones om foto's en notities te maken en te documenteren wat ze zien: de helderheid van het vijverwater, het weer, beschrijvingen van hun monsters, verschillende soorten insecten en vogels. En ze kunnen ook in hun eigen tempo leren. "Als een student tijdens een reguliere excursie een vraag had, zou hij dat moment dat de vraag aanspoorde moeten verlaten en de leraar gaan vragen, " zei Grotzer. “De leraar zou de behoeften van 30 kinderen faciliteren. Op deze manier kunnen ze zelf het antwoord vinden en in het moment blijven, bezig blijven met waar ze naar kijken. "
In Stanford's Coral Reef belichamen studenten een groot stuk paars koraal voor de kust van Italië, in de buurt van Ischia. In de loop van een 14 minuten durende les worden ze meegenomen in de ervaring van koraal in een watermassa die wordt aangetast door verzuring van de oceaan. In het begin is de omringende oceaan gevuld met een overvloed aan zeeleven. Golven rond het rif worden gesimuleerd door vloervibraties en oceaangeluiden. Een laborant raakt de deelnemer periodiek aan met een stok in gesynchroniseerde bewegingen om samen te vallen met wat hij ziet als een visnet dat het rif raakt. Dan begint de verzuring. Het leven in de zee begint overal af te sterven. Het rif begint zijn kleur te verliezen, net als het stuk koraal dat de deelnemer heeft belichaamd.
Bailenson en zijn team hebben de simulatie met universiteitsstudenten getest en aangetoond dat het ertoe leidde dat studenten meer zorg gaven aan wat er met koraalriffen gebeurt. Het team volgde die deelnemers wekenlang, vergeleek ze met een groep die eenvoudig een video had bekeken over hoe oceaanverzuring koraalriffen beïnvloedt, en ontdekte dat de verandering in houding gekatalyseerd door de virtual reality-ervaring langer duurde dan alle verschuivingen door de video.
Smartphones voor iedereen
Of scholen kiezen voor een augmented reality-tablet-app die studenten rond het schoolplein leidt, bijvoorbeeld het biologische proces dat aan het werk is in de composthoop, of een op het landschap gebaseerde smartphone-app (zoals EcoMOBILE of Time Lapse 2100) voor gebruik op een excursie, of een desktopervaring (zoals EcoMUVE) die kan worden gebruikt in het computerlokaal van de school, ze worden geconfronteerd met steile tabbladen voor zowel hardware als software. Hardware voor virtual reality-simulaties blijft onbetaalbaar voor de meeste scholen, hoewel de kosten dalen: virtuele headsets zoals de Oculus Rift kosten consumenten nu $ 350. Een school kan mogelijk een paar headsets aanschaffen voor een virtual reality-spel voor meerdere gebruikers dat vier studenten tegelijk kunnen spelen, terwijl de rest van de klas bezig is met een augmented reality-component op desktops in de buurt.
Ondanks een toenemende verscheidenheid aan opties en dalende prijzen staan scholen die deze technologieën in de klas willen gebruiken, toch voor een aantal uitdagingen.
Als virtuele en augmented reality een meetbare impact moeten hebben op hoe toekomstige generaties de klimaatverandering begrijpen en benaderen, is toegang in alle sociaaleconomische klassen cruciaal. Kamarainen zei dat in sommige schooldistricten met een hoger inkomen studenten hun eigen apparaten konden gebruiken.
In veel schooldistricten in het hele land hebben de meeste studenten echter geen smartphones. Mobiele telefoonmaatschappij Kajeet is begonnen dit probleem aan te pakken door scholen datapakketten aan te bieden die wifi voorzien van door school beheerde filtering, zodat ze tijdslimieten voor gebruik kunnen instellen, zodat kinderen schooltabletten mee kunnen nemen voor alleen schoolgerelateerd werk.
Op de scholen waar Kamarainen werkt, biedt Harvard studenten smartphones voor gebruik op schoolreizen en betaalt ze voor de wifi- en gegevensservice van Kajeet (twee tot drie cent per megabyte per apparaat). De Harvard-apps werken op zowel smartphones als tablets, dus het is mogelijk dat een van de duizenden Amerikaanse scholen die in de afgelopen twee jaar tablets hebben gekocht of bekroond, zich bij Kajeet kunnen aanmelden om het gebruik van deze apps op en buiten de campus mogelijk te maken . Industrieanalisten schatten dat Amerikaanse scholen eind 2014 nog eens 3, 5 miljoen tablets zullen kopen, en meerdere bedrijven, waaronder Intel, AT&T, Fox en Qualcomm, hebben non-profitinitiatieven gelanceerd om tablets op scholen uit te delen.
Het kantoor van de directeur
Zelfs als bedrijven als Kajeet erin slagen om hardware betaalbaarder te maken voor scholen, staan virtuele en augmented reality-ontwikkelaars nog steeds voor een lange weg om hun programma's breed geaccepteerd te zien worden in het onderwijs. Logistieke uitdagingen zijn onder meer het verkrijgen van financiering voor piloottests, budgettering van fondsen om nieuwe technologie aan te schaffen, training van personeel en het winnen van buy-in van ouders, leerkrachten en beheerders.
"Er zijn voortdurend botsingen tussen de realiteit van wat er in een klaslokaal gebeurt en wat onderzoekers graag zouden zien gebeuren in een klaslokaal, " zei Paul Olson, een outreach-specialist bij de Games Learning Society, of GLS, aan de Universiteit van Wisconsin in Madison, die meer dan drie decennia les gaf in de zevende klas. Hij zei dat veel van zijn tijd tegenwoordig wordt besteed aan het uitleggen van onderzoekers hoe het leven "in de loopgraven" is en het aanmoedigen van leraren om te experimenteren met GLS-games om die studenten te motiveren die "echt niet reageren op een lezing of een hoofdstuk in een boek maar programmeren overal iets. "
Dit is waar musea waarin deze technologieën zijn verwerkt, enkele lacunes kunnen opvullen. "Een museum heeft de vrijheid om buiten de rigide richtlijnen en vereisten te stappen waaraan scholen worden gehouden, " zei Dan Wempa, vice-president van externe zaken voor de New York Hall of Science in Queens, die ongeveer 1200 studenten per dag op schoolreizen ziet tijdens het schooljaar. De nieuwste tentoonstelling Connected Worlds van het museum, gemaakt met input van Kamarainen, zal bezoekers onderdompelen in een digitale, interactieve wereld die laat zien hoe hun acties de omgeving beïnvloeden. In een deel van de tentoonstelling voegen bezoekers water toe aan de omgeving en bloeit een plant. In een ander geval voegen ze teveel toe en veroorzaken overstromingen. Al met al brengt de tentoonstelling de natuur snel vooruit, zodat studenten kunnen zien hoe hun individuele en gemeenschappelijke acties het planten- en dierenleven, schoon water en frisse lucht schaden of ondersteunen.
"Studenten hebben de kiem om te weten dat water belangrijk is, maar ze zeggen:" Ik realiseerde me niet dat het zo belangrijk is, en ik realiseerde me niet dat wat ik hier doe iemand ver daarginds beïnvloedt, "" zei Wempa.
De PTA
"Ik wil niet dat mijn kinderen worden ondergedompeld in dit soort technologie", zegt Megy Karydes, een marketingconsulent en moeder van twee (7 en 9 jaar oud) in Chicago. "We beperken de elektronicablootstelling van onze kinderen heel erg, omdat ik niet wil dat ze verslaafd zijn. Anderzijds realiseer ik me dat ze zich ook bewust moeten zijn van wat er in de wereld gebeurt. Ik breng het in evenwicht, maar als ik me moet vergissen aan de andere kant, ik heb liever dat we gaan wandelen dan dat ze naar een scherm staren. "
De zorgen van Karydes komen veel voor bij ouders. "Er zijn twee manieren waarop ouders de neiging hebben om naar deze spellen te kijken, " zei Eric Klopfer, die het Scheller Teacher Education Program van MIT leidt, Time Lapse 2100 ontwikkelde en sinds 2009 onderzoek doet naar het gebruik van augmented reality in het onderwijs. " "Geweldig. Mijn kind is buiten, maar hij heeft nog steeds de telefoon in zijn hand, " en de andere is dat het mobiele apparaat en de game hun kind daadwerkelijk naar buiten brengen. "
Kamarainen en Grotzer hebben ook gehoord dat ouders zich zorgen maken over de technologie die de natuurbeleving van kinderen onderbreekt, en ze hebben hard gewerkt om games te ontwerpen waarvan ze denken dat ze een relatie met de natuur aanvullen in plaats van er afbreuk aan te doen.
Tot de EcoMOBILE-pilot behoren tot nu toe ongeveer 1.000 studenten, en Kamarainen zei dat ze consequent praten over hoe het augmented reality-stuk hen helpt dingen te zien gebeuren in hun gemeenschappen waar ze nooit eerder op hebben gelet. "Ze zeggen dat dit helpt om hun ogen te openen voor de omgeving die om hen heen is, " zei Kamarainen. "Ze zijn zich er meer en meer van bewust en besteden meer aandacht aan de natuurlijke wereld."
Voorstanders zeggen uiteindelijk dat deze games niet alleen de relatie van studenten met de natuur aanvullen en verbeteren, maar hen ook leren hoe ze systematisch moeten denken en hun eigen rol moeten zien in het beschadigen of verbeteren van hun wereld.
"De jongere kinderen zeggen: 'Ik mag een wereld creëren!'" Zei Wempa, "en de oudere kinderen zeggen:" Ik vind dit leuk omdat het voelde alsof ik de controle had en als kind nooit de controle heb van wat dan ook.' Dat gaat door. Ze begrijpen dat acties consequenties hebben en dat ze de uitkomsten kunnen beïnvloeden. "
Dit artikel is geproduceerd door Climate Confidential en vrijgegeven voor hergebruik onder een Creative Commons Attribution 4.0 International License.
