Examensarbete
15 högskolepoäng, grundnivåAugmented reality & virtual reality
som studiehjälpmedel inom
naturvetenskapliga ämnen
Augmented reality & virtual reality as a tool for
educational purposes within science subjects
Anton Titoff
Examen: Kandidatexamen 180 hp Examinator: Thomas Pedersen Huvudområde: Medieteknik Handledare: Maria Engberg Datum för slutseminarium: 23/6-18
enormt snabb under de senaste åren. Det är också tekniker som blir allt mer tillgängliga för allmänheten och kan användas genom moderna mobiltelefoner vilket gör det
portabelt.
Denna studien syftar till att undersöka hur dessa tekniker kan användas i ett
utbildningssyfte inom naturvetenskapliga ämnen och mer specifikt genom användning av två olika mobila applikationer. För att undersöka hur dessa tekniker kan tillämpas används några applikationer som visar en del av dess potential. Studien är en kvalitativ studie och en intervju och en fokusgrupp genomfördes för att undersöka elever samt lärares inställning till ny teknik i utbildningssyfte genom att använda sig av de två utvalda applikationerna
Resultatet från studie visar på hur AR och VR kan tillämpas för att skapa nya virtuella miljöer men också öka motivationen för elever inom naturvetenskapliga ämnen. De virtuella miljöerna kan användas genom att man inte längre är beroende av fysiska laboratorier och få en säkrare laborationsmiljö. Detta resulterar i en omogen teknik för de flesta personerna och vikten av en teknikintresserad lärare är viktig för
implementeringen av teknikerna i utbildningen.
Nyckelord
Augmented reality, virtual reality, mixed reality, utbildning, kemi, fysik, mobila enheter, digitalisering
developed very fast in recent year. It is also technologies that are becoming more and more accessible to the public and can be used through modern mobile phones, making it very portable.
This study aims at investigating how these technologies can be used for educational purposes in science subjects and more precise with the use of two selected mobile applications. To investigate how these technologies can be applied, some applications are used to show some of its potential. The study is a qualitative study and an interview and a focus group were conducted to investigate students as well as teachers attitude towards new technologies for educational purposes with the help of the two selected applications.
The result of the study shows how AR and VR can be applied to create new virtual environments, but also to increase the motivation for students in natural science. The virtual environments are no longer dependent on physical laboratories and providing a safer laboratory environment. This results in a technology that is immature to most people and a need for a technology interested teacher is vital for the implementation of these technologies.
Keywords
Augmented reality, virtual reality, mixed reality, education, cheistry, physics, mobile devices, digitisation
1.2 Tidigare forskning ... 3 1.3 Syfte ... 4 1.4 Frågeställning ... 4 1.5 Preliminära avgränsningar ... 4 1.6 Målgrupp ... 4 2 Metod ... 5 2.1 Urval ... 5 2.1.1 Respondenter ... 5 2.1.2 Applikationer ... 6 2.2 Arbetssätt ... 6 2.3 Metodteori ... 7 2.3.1 Kvalitativ metod ... 8 2.3.2 Intervju ... 8 2.3.3 Observation ... 10 2.3.4 Fokusgrupp ... 10
2.3.5 Validitet & reliabilitet ... 10
2.4 Tillvägagångssätt ... 11 2.5 Metodval ... 11 3 Teori ... 13 3.1 Augmented Reality ... 13 3.2 Virtual Reality ... 13 3.3 Mixed Reality ... 14 3.4 Kategorisering ... 14
3.5 Kriterier för Augmented Reality... 16
3.6 Spatial skala ... 17
3.7 Technology readiness level ... 19
3.8 Motivation och resurser ... 19
3.9 Digitaliseringskommissionen ... 22
3.10 Digitalt utanförskap ... 23
4 Applikationer ... 24
4.1 Arloon Chemistry ... 24
5.1.2 Användningsområden ... 30 5.1.3 Utbildningssyfte ... 30 5.1.4 Demo ... 30 5.2 Workshop / Fokusgrupp ... 31 5.2.1 Introduktion ... 31 5.2.2 Användningsområden ... 31 5.2.3 Utbildningssyfte ... 32 5.2.4 Etik ... 32 5.2.5 Utbildning ... 33 5.2.6 Demonstration ... 33 6 Diskussion ... 35 6.1 Teknikernas mognad... 35 6.2 Skolans resurser ... 36 6.3 Användarens attityd ... 36 6.4 Vidare studier ... 37 7 Slutsats ... 39
Ordlista
AR – Augmented Reality VR – Virtual Reality MR – Mixed Reality
Head Mounted Display (HMD) – Display som visas framför synfältet på huvudet. Chromebook – Bärbar dator från Google.
Macbook – Bärbar dator från Apple.
1
Inledning
Digitaliseringsprocessen av skolan har pågått i över 40 år och sedan 1990-talet har användandet av digitala verktyg och utvecklingen av dessa ökat. Det investeras i allt högre grad i trådlösa nätverk och elever och lärare utrustas med ny teknik, i ett globalt perspektiv är svenska skolor välutrustade ifråga om teknisk infrastruktur. (Karlsohn, 2009; Riis, 2000) Digitaliseringen har påverkar många av samhällets olika delar och när digital teknik ska implementeras medför det ofta att yrkesutövningen ändras (Castells, 2011). Sverige var tidigt ute med införande av ny digital teknik i skolan och
satsningarna har inneburit höga förväntningar på förändring av undervisningspraktiken och det är inte längre en fråga om hur och inte om digital teknik ska användas i
undervisningen (Willermark, 2018).
Augmented Reality (AR) och Virtual Reality (VR) är tekniker som har blivit populära de senaste åren och med en teknikutveckling som går snabbt framåt är teknikerna mer lättillgängliga för allmänheten. Är det en självklarhet att ny teknik ska användas i skolan, kan det skapa skillnader i hur vi lär oss och är skolan beroende av ekonomiskt tillskott för att kunna hänga med i utvecklingen?
1.1
Bakgrund
En digitalisering av utbildningsformerna är en nödvändighet för att skolan ska utvecklas i samma takt som det övriga samhället. Det digitala lärandesättet öppnar nya
möjligheter till individuellt lärande och effektivisering av särskilt stöd till elever som behöver det. (Wihlborg, 2017). Enligt Sveriges Kommuner och Landsting, SKL, behöver skolan prioriteras när det kommer till att arbeta med IT, det inkluderar både lärare och elever. Framtidens samhälle är i behov av digitalt kompetenta medborgare. (SKL, 2015)
AR, förstärkt verklighet, är framtiden för mobila applikationer, säger Martin Forsling, vd för Bontouch som är ett digitalt innovationsföretag med fokus på strategi, produktion förvaltning av konsumentprodukter för mobila enheter. Tekniken för AR har utvecklats framåt senaste tiden både när det kommer till prestanda och pris. Virtuella miljöer och
nya verktyg bidrar till att skapa nya möjligheter för både studenter och lärare. (Ozdamli, 2017)
Elevers brukande av mobiltelefoner i skolan har sedan slutet av 1990-talet skapat diskussion och har kopplats samman med mobbning, fallande resultat och dålig
arbetsro. Samtidigt som debatten fortgår kring hur elever ska få eller inte få använda sig av mobiltelefoner i skolan har samtidigt många skolor gjort satsningar och investeringar i att förse skolor och elever med digital teknik. Mobiltelefoner och teknik som finns i skolan påverkar elevernas arbete, men de påverkar inte alla elever på samma sätt utan mobiltelefoner kan vara både störande och utvecklande för skolarbetet. (Skolverket, 2018)
Skolverket menar i sin rapport att elever som presterar resultatmässigt sämre i skolan kommer ofta från socioekonomiskt svagare grupper i samhället. Mobiltelefonägande är inte och ska inte ses en klassfråga men utbildningens likvärdighet kan inte vara
beroende av tillgång till ny teknik. (Skolverket, 2018)
1.2
Tidigare forskning
Det finns flertalet studier som har undersökt hur AR kan användas i utbildningssyfte inom naturvetenskapliga ämnen som kemi och fysik. En studie genomförd av Yu-Chien Chen vid University of Washington undersöker hur personer kan interagera med
molekyl-modeller. Tidigare har dessa modeller studerats på papper. Vid studien användes en dator med en kamera för att fånga handrörelser. (Chen. Y, 2016)
En annan studie genomförd av Alexander M. Teichner undersöker hur studiematerial kan visualiserad med hjälp av AR-teknik för att öka intresset och nyfikenheten hos studenter. Vid studien användes en mobiltelefon som med hjälp av kameran och QR-koder kunde identifiera olika objekt som sedan visualiserades. (M. Teichner,
1.3
Syfte
Det övergripande syftet med detta arbete är att undersöka möjligheterna till att använda den digitala tekniken AR och VR i ett utbildningssyfte och mer specifikt med målet att underlätta och öka motivationen till studier inom naturvetenskapliga ämnen. Uppsatsen ska bidra till en bättre förståelse kring vilka verktyg det finns att tillgå sam hur tekniken, AR, fungerar.
1.4
Frågeställning
Hur kan teknikerna AR och VR användas i ett utbildningssyfte för att öka förståelse och motivering till studier inom naturvetenskapliga ämnen på en grundnivå.
1.5
Preliminära avgränsningar
Uppsatsen kommer att beröra teknikerna VR och AR och hur dessa med fördel kan användas inom utbildning inom naturvetenskapliga ämnen. Genom att använda program som finns tillgängliga för Apples mobila operativsystem iOS sker det en avgränsning där, likaså avgränsas studien i vilka applikationer som används.
1.6
Målgrupp
Den primära målgruppen för denna uppsatsen kommer att vara intressenter för ämnena VR och AR. Eftersom studien kommer att basera sig på elever och lärares åsikter och analys riktar sig resultatet till studenter och forskare inom området lärande och teknik. Mer specifikt kan resultatet kopplas till naturvetenskaplig undervisning och riktar sig till lärare som undervisar i dessa ämnen.
2
Metod
Nedan presenteras de olika metoderna som kommer tillämpas i denna uppsats med fokus på dess syfte.
2.1
Urval
Denna studien grundar sig i ett urval av respondenter till en fokusgrupp, en respondent till en enskild intervju samt tre applikationer. Nedan presenteras metoden för urvalet av respondenter samt applikationer.
2.1.1
Respondenter
För att kunna hitta personer som är intressanta för studien sker en urvalsprocess. Målet med att utföra en urvalsprocess är att respondenter ska väljas ut baserat på deras kunskaper inom studiens område. (Denscombe, 2014) Populationen utgörs av samtliga respondenter som är intressanta för studien. Eftersom det med studiens omfattning skulle vara ogenomförbart att intervjua alla respondenter i den valda målgruppen används en metod som gör att man kan ”sampla” ut personer, dvs. välja ut, personer ur en population. Dessa personer ska sedan spegla populationen. (Harboe, 2013)
De deltagande respondenterna har valts ut genom två urvalsmetoder, ändamålsenligt urval samt bekvämlighetsurval. Ett ändamålsenligt urval innebär enligt Hartman (2004) att de respondenter som valts ut baseras på förvalda kriterier som tidigare har
specificerats. De kriterier som låg till grund för urvalet av personer till fokusgruppen var: nuvarande studenter, ålder 15 – 18 år, kontakt med naturvetenskapliga ämnen i skolan. De kriterier som låg till grund för intervjupersonen var: lärare inom
naturvetenskapliga ämnen. Bekvämlighetsurvalet grundar sig i de objekt som ligger nära till hands för forskaren. Enligt Denscombe (2014) är det fördelaktigt att använda sig av bekvämlighetsurvalet i mindre studier eftersom ekonomi samt tidsomfattning ofta är begränsade.
Urvalet resulterade i en intervjuperson som är verksam lärare i naturvetenskap på
i Malmö som deltog i en fokusgrupp. Bekvämlighetsurvalet gjorde att jag har en personlig relation till en av respondenterna i fokusgruppen.
2.1.2
Applikationer
Samtliga applikationer som används i studien finns för nedladdning genom Apples Appstore. Genom att utföra sökningar med valda sökord har applikationerna hittats och efter det har en genomgång av applikationerna gjorts. Genomgången består av vilka tekniker som applikationer använder och om dess syfte stämmer överens med studiens syfte. Sökord som har använts är: augmented reality, virtual reality, education,
chemistry och science. Dessa sökord har även använts i kombination för att specificera sökningen ytterligare. Det var tydligt under sökningen att det inte finns ett utbud av svenskspråkiga applikationer och därför har engelska använts.
2.2
Arbetssätt
Enligt Backman et. al. kan en studie kan delas in i fyra faser: planeringsfasen,
datainsamlingsfasen, databearbetningsfasen och slutsatsfasen. (Backman, et. al. 2012) Dessa faser har använts vid studien för att på ett strukturerat och planerat sätt arbeta med studien.
Under den första fasen formuleras studiens syfte och frågeställning och här väljs vilken tes man kommer att förhålla sig till eller vilken hypotes som man ämnar testa. I denna fasen sker även planering och utformning av studien och datainsamlingen. Även forskningsetiska frågor tas upp och man tar ställning till och besvarar dessa frågor. (Backman, et. al. 2012)
Data samlas in på de sätt och metoder som anses bäst lämpade för studien, detta ligger till grund för datainsamlingen och sker under den andra fasen, datainsamlingsfasen. I empirisk vetenskap samlas data från omvärlden eftersom denna ska studeras. För att till slut kunna dra en slutsats är det viktigt att komma i kontakt med hur något är beskaffat, data som samlas in ligger till grund för att kunna argumentera och komma till en slutsats. Det finns flera olika sätt att samla in data på och det är ofta inte en helt
problematisk process. Datainsamling beror på vetenskapliga antaganden och teorier och valet av datainsamlingsmetod är sammankopplat med syfte, frågeställning och den grundläggande teorin i studien. Vid fall där det inte går att göra teorineutrala
observationer utan slutsatser dras grundade på trosföreställningar som uppkommit före studien ses detta inte som en datainsamling. Att från start vara noggrann med
dokumentering och katalogisering av data är viktigt för att kunna få ett riktigt resultat, det bidrar även till att mätfel och tolkningsfel inte uppstår under nästa fas. (Backman, et. al. 2012)
Nästa fas är databearbetningsfasen där den insamlade och genererade data ska
analyseras och bearbetas (Backman, et. al., 2012). Data har registrerats i någon form för att kunna underlätta för bearbetning och analys och för att förenkla vidare arbete bör data organiseras, struktureras och tolkas. Tolkningsmomentet ska ge insikt och innebörd åt data och observationerna och kräver kunskap, insikt och sensitivitet. (Backman, 2008) Vid empirisk forskning samlas bevis genom observationer och situationer som kan bedömas, kontrolleras och prövas. Begrepp som relevans, reliabilitet och validitet är i centrum för att kunna tolka och analysera data. (Andersen, 1994)
I den avslutade fasen, slutsatsfasen, dras slutsatser som grundar sig i den bearbetade data från föregående fas. Studiens resultat ska sättas i ett större perspektiv, jämföras med annan forskning och en diskussion som tar upp konsekvenser etc. ska finnas med. Den insamlade data prövas mot hypotesen för att se om det finns stöd för denne, om teorin anses falsifierad och hur forskningsfrågan besvaras utifrån insamlade data. (Andersen, 1994)
2.3
Metodteori
Metodvalet utgår i första hand från problemformuleringen. Detta innebär att den metod som bidrar bäst till att belysa det formulerade problemet, men i verkligheten finns det faktorer som påverkar metodvalet på olika sätt. Som Harboe (2013) visar kan det finnas situationer där en viss metod utesluts på grund av säkerhetsskäl även om den önskade metoden hade varit mest lämpad för problemställningen. Andra faktorer som spelar in i ett metodval är tid och resurser som behöver anpassas till projektets omfattning.
(Harboe, 2013) Den valda metoden som innebär att utföra en intervju och ha en
fokusgrupp kan ses som att informationskällorna är få men sett till studiens omfattning och tid så är det mer rimligt med denna mängd. Det som kräver tid och planering är framförallt fokusgrupper och transkribering av respondenternas svar. (Harboe, 2013)
2.3.1
Kvalitativ metod
Kvalitativa metoder kännetecknas av att de explorativa, vilket innebär att de är både undersökande och utforskande. Begreppet explorativ är vanligt att använda inom samhällsvetenskapliga studier där nya områden och fält undersöks och målet är okänt. Standardiserade metoder förutsätter att man till viss del vet resultatet av forskningen, därför kan en sådan metod inte användas i en kvalitativ metod utan måste vara flexibla och förändringsbara för att kunna anpassas till olika situationer som kan uppstå. Detta innebär att explorativa metoder är öppna för ny och oväntad informationsupptagning, denna skillnaden kännetecknar en kvalitativ metod. (Harboe, 2013) Grunden för en kvalitativ metod är att varje forskningsobjekt består av kvaliteter och egenskaper som kombineras och gör det därför svårt att kunna mäta det. (Andersen, 1994)
Den kvalitativa undersökningen går på djupet inom ett på förhand utvalt och avgränsat område. Metoden inkluderar normalt få respondenter i undersökningen och målet är inte att generera data som kan generaliseras till stora befolkningsgrupper utan det primära syftet med en kvalitativ metod är att samla in detaljerade och nyanserade data och analysera dessa i relation till kontexten. (Harboe, 2013)
2.3.2
Intervju
Användning av intervjuer som datainsamlingsmetod är mycket vanligt inom den kvalitativa forskningen. För att kunna återskapa och memorera en intervjus frågor och svar är det vanligt att intervjun spelas in genom ljudupptagning och därefter
transkriberas texten. Transkribering ses ofta som en mycket tidskrävande process och detta ska forskaren ha i åtanke vid genomförandet av interjuver som
datainsamlingsmetod. Eftersom intervjuer är tidskrävande kan detta påverka omfattningen på antalet intervjuer som kan genomföras. (Backman, et. al., 2012)
Det finns olika typer av intervjumetoder, en av dessa är just strukturerad intervju och motsatsen till den är ostrukturerad intervju. Däremellan finns det semistrukturerad intervju. (Backman, et. al., 2012)
En strukturerad intervju är väldigt lik enkäter men respondenten framför sina svar muntligt istället för skriftligt. Denna metoden uppmanar till relativt korta svar eftersom intervjun är som en form av utfrågning. En fördel med denna intervjumetoden är att relativt enhetliga data kan utläsas från resultatet, vilket gör det lättare att senare jämföra svaren. (Backman, et. al., 2012)
I en semistrukturerad intervju finns det ett anta förbestämde frågor till respondenten men följden av dessa frågor kan anpassas efter hur intervjun förändras. Denna metod tillåter oftast längre och mer fria svar jämfört med en strukturerad intervju. (Backman, et. al., 2012)
Den ostrukturerade intervju kännetecknas av att intervjuaren har ett antal frågor inom ett visst tema som intervjun kretsar kring. Respondenten uppmanas till att utveckla sina tankar och svar och intervjuaren kommer ofta med följdfrågor på respondentens svar. (Backman, et. al., 2012)
Mycket likt enkäter kan intervjuer innehålla svar som har fasta svarsalternativ och frågor som tillåter mer öppna svar. Ofta används ett intervjuupplägg för att få
respondenten att utveckla sina svar och då är fasta svarsalternativ inte att rekommendera utan då ska en enkät användas istället. En fördel med intervjuer är att
intervjusituationerna tenderar att gå djupare än vid en enkätundersökning på grund av att respondenter inte orkar eller har möjlighet att skriva ner sina tankar med ord utan då är det enklare att framföra känslor och tankar muntligt. Dessutom ger intervjuer
möjligheten till att ställa följdfrågor om en öppnare intervjumetod används. Ett problem som kan uppstå vid användning av intervju som datainsamlingsmetod är att intervjuaren kan påverka respondenten vid intervjusituationen. Denna påverkan kan vara stor i situationer där respondenten känner sig underlägsen eller överlägsen intervjuaren och bör tas i beaktning vid en senare analys av den insamlade data. (Backman, et. al., 2012)
2.3.3
Observation
Inom forskning brukar man skilja på två typer av observation. Den första typen av observation är den där forskaren är delaktig eller deltagande och den andra typen är den där forskaren inte är delaktig i det som ska observeras. (Andersen, 1994) De olika metoderna har olika för- och nackdelar. En problematik vid deltagande observation är att forskaren kan påverka resultatet och en annan är att resultatet kan påverkas negativt av deltagandet. Vid icke deltagande observation kan forskaren gå miste om saker som denne hade kunnat ta del av vid deltagande observation. Olika typer av observation kan alltså ha olika fördelar och nackdelar beroende på situationen. (Backman, et. al., 2012) Backman, et. al., 2012 beskriver detta genom att använda ett exempel som går ut på att forskaren ska studera fotbollsspelares attityd gentemot varandra under en fotbollsmatch. Vid en icke deltagande observation skulle forskaren kunna gå miste om situationer på grund av att denne inte är tillräckligt nära situationen. Samtidigt vid en deltagande situation hade forskaren kunnat påverka situationens utgång genom sitt deltagande. (Andersen, 1994)
2.3.4
Fokusgrupp
Fokusgrupper kan ses som en typ av kvalitativ datainsamlingsmetod som kan
kategoriseras mellan ostrukturerade intervjuer och deltagande observationer (Morgan, 1977). En fokusgrupp definieras av tre kriterier: Syfte att samla in kvalitativa data, fokusgruppen består av deltagare med gemensamt intresse som är aktuellt för ämnet, deltagaren diskuterar och analyserar ett specifikt fokus. Målet med en fokusgrupp är att kunna fånga förståelse, perspektiv och erfarenheter som inte kan utryckas i siffror och denna metoden kan användas både som en självständig metod och i kombination med andra metoder för datainsamling. (Breakwell, Hammond, Fife-Schaw & Smith, 2006)
2.3.5
Validitet & reliabilitet
Validitet och reliabilitet är två begrepp som man talar om kvaliteten i ett arbete. Det första begreppet, validitet, betecknar hur alla delar i ett projekt är relaterade till
problemställningen. Reliabilitet, det andra begreppet, betecknar om den insamlade data är tillförlitlig eller inte. (Harboe, 2013)
Reliabiliteten hade kunnat ökas om fler respondenter deltog i studien (Harboe, 2013). Samtidigt menar Bryman (2011) att det kan finnas risk att samma svar hade kunnat utläsas från flera respondenter, detta gör att reliabiliteten inte ökas.
2.4
Tillvägagångssätt
För att besvara frågeställningen på så bra sätt som möjligt genomfördes det en enskild intervju med en lärare som är insatt i utlärning av naturvetenskapliga ämnen. Intervjun baserades på en semi-strukturerad intervjumetodik där det fanns några förbestämda frågor på förhand men att svaren ska leda till nya frågor och tankar. För att kunna återberätta och enklare memorera svar från intervjun användes en diktafon för att kunna bibehålla fokus på respondenten och inte på att skriva ner svaren. Den avslutade delen på intervjun bestod av tester av de valda applikationerna där respondenten fritt fick testa sig fram och intervjuaren observerar beteende och tankar från respondenten.
Under fokusgruppen fungerar författaren som moderator och kan driva på diskussioner med nya tankar. Målet var att kunna skapa en diskussion mellan deltagarna för att kunna få mer djup i svaren. En semi-strukturerad intervju-metod låg till grund för frågorna till fokusgruppen. Den avslutande delen bestod av tester av de valda applikationerna och en observation tillämpades för att kunna registrera tankar, uttryck och beteende hos
deltagarna.
Efter intervjun respektive fokusgruppen transkriberades det inspelade materialet för att kunna underlätta fortsatt arbete med materialet.
2.5
Metodval
Metoden som kommer att användas för att besvara frågeställningen går ut på att
undersöka och analysera verktyg, mjukvara och hårdvara som finns på marknaden idag. Detta kommer att ske enligt följande modeller.
Studien kommer att ha ett kvalitativt perspektiv med en datainsamling som bidrar till huvudmaterialet i uppsatsen. Datainsamlingen ska bidra med kvalitativa data, det vill säga data som inte är numerisk utan kan beskriva hur något är och vilka egenskaper
något har. (Backman, 2012) Eftersom att en undersökning av tidigare studier och verktyg kommer att genomföras kommer en dokumentstudie att genomföras som ligger till grund för datainsamlingen. En dokumentstudie kommer att användas då den är lämplig för omfattningen av uppsatsen. (Andersen, 1994)
Vid bedrivande av en dokumentstudie är det viktigt att finna relevant litteratur. (Andersen, H. o., 1994) En metod för att hitta relevant och aktuell information är via databaser på internet. Universitet och högskolor har bra resurser att tillgå i form av access till databaser och kompetent personal (Backman, Y. a, 2012). Databaser som IEEE och ACM kommer att bidra med grunden till dokumentstudien då Malmö
Universitet har tillgång till bägge databaserna. I princip all sorts text kan användas som data i forskning, beroende på forskningsfråga. (Backman, Y. a, 2012)
Vid genomförandet av fokusgrupper eller workshops kommer deltagande observation att tillämpas på grund av att deltagarna troligen behöver handledning i hur tekniken ska användas. Om deltagarna kan hantera tekniken självständigt kan en icke deltagande observation göras för att på så litet sätt som möjligt påverka situationen och därmed påverka resultatet. Nackdelen med att utföra en deltagande observation är att jag som observant riskerar att identifiera mig med gruppen, detta kan påverka resultatet (Andersen, 1994). En begränsning kan vara att jag som ensam observatör endast kan fånga begränsad antal data och vissa data kan jag gå miste om, detta är enligt Andersen, 1994 en av de främsta nackdelarna med metoden.
Enligt Bryman (2011) kan det uppstå problem vid fokusgrupper som normalt sett inte uppstår vid en enskild intervju. Ett av dess problem kan vara att deltagarna i
fokusgruppen pratar i mun på varandra, detta kan bidra till att åsikter och meningar blir svåra att uppfatta. Vid tillfället för fokusgruppen klargjordes det att låta alla deltagare få utrycka sin åsikt och prata till punkt. Detta var inget problem som yttrade sig i någon större mening i genomförandet av fokusgruppen.
Bryman (2011) menar att det är intressant att under en kvalitativ studie veta vad intervjupersonerna har sagt och hur det säger något. Det kan dock vara svårt att fullständigt förmedla uppfattningar och kroppsspråk vid inspelning av ljud och transkribering och en viss skevhet kan bildas (Bryman, 2011)
3
Teori
Nedan presenteras den teori som är relevant för studiens syfte och problemformulering. Först presenteras och förklaras de olika teknikerna AR och VR sedan presenteras det en djupare analys.
3.1
Augmented Reality
Begreppet AR ses ofta som en ny teknik och begreppet myntades så sent som på tidigt 1990-tal av Caudell och Mizell, 1992, men tekniken att använda en ”Head Mounted Display” (HMD) skapades redan 1968 av Sutherland. Tekniken användes senare främst i flygplan för att ge instruktioner till arbetare och idag har tekniken flera
användningsområden inom instruktioner, mycket tack vare att enheter blir mindre och mer portabla är tidigare. (The Primacy, 2014)
Augmented Reality är en teknik som lägger till dator-genererad grafik ovanpå en användares uppfattning av den verkliga världen, detta sker i realtid. Ett system som använder sig av AR-tekniken kompletterar alltså den verkliga världen med
datorgenererad grafik som gör att dessa två världar verkar samman som en enhet. (Juan, YuLin, Dian W, Eei, 2018)
Enligt Dunleavy & Dede (2014) finns det två olika typer av AR, location-aware och motion-based. Location-aware AR använder en enhets GPS-funktion för att kunna visa relevant information för användaren när en specifik geografisk plats besöks. AR som är så kallat motion-based använder till skillnad från location-aware enhetens kameror för att genom dessa kunna presentera för användaren relevant information. (Dunleay, Dede 2014).
3.2
Virtual Reality
Den allmänna definitionen på Virtual Reality (VR) är när användaren är totalt omringad av en virtuell värld. Detta innebär att allt som finns inom användarens synfält är
verkliga världen men behöver inte verkar inom samma område för fysiska lagar utan tid, gravitation och material kan skilja sig.
3.3
Mixed Reality
Milgram et. al. (1994) Har valt att beskriva de olika koncepten som en liggande skala, ett så kallat kontinuum och visualiserat det enligt nedan. Mixed Reality (MR) är ett samlingsnamn för olika typer koncept där VR och AR är två av dess koncept.
Figur 1, Mixed Reality kontinuum (baserat på Milgram et. al., 1994)
Till vänster i figur 1 finns de miljöerna som enbart består av verkliga objekt och verklig miljö På höger sidan finns miljöer som består enbart av virtuella objekt och virtuella miljöer. Enligt detta kontinuum blir det enklare att definiera MR eftersom det är en blandning av de bägge tidigare beskrivna miljöerna som befinner sig på vars en sida av kontinuumet. Det finns ingen tydlig gräns där AR övergår till att vara Augmented Virtuality utan det kan ses som en steglös skala. (Milgram, Takemura, Utsumi & Kishino, 1994)
3.4
Kategorisering
Enligt Milgram et. al. 1994 kan AR kategoriseras in i två kategorier som karakteriseras av vilken typ av display som används.
Den första kategorier karakteriseras av en ”see-through”-display som innebär att användare kan ta del av saker på skärmen samtidigt som den verkliga världen också syns. De datorgenererade bilderna visas på en glasskärm för att kunna visa den verkliga världen bakom och det ger en känsla av att virtuella objekt läggs till i den verkliga
världen eftersom glasskärmen är genomskinlig. (Milgram et. al., 1994) I figur 2 visas ett exempel på en ”see-through”-display
Figur 2, exempel på en ”see-through”-display (Telstar Logistics)
Ett projekt som startades av Google 2011, Google Glass, visar hur denna tekniken skulle kunna användas. Google Glass består av ett par glasögon som upp i högra hörnet har en genomskinlig display som kan visa allt från text-meddelanden till kartor. Denna funktionalitet ger användaren information direkt i synfältet och möjlighet att interagera med enheten via röst och rörelser. (CNN Money, 2012)
Tidigare problem med denna tekniken har varit exaktheten i placeringen av objekt på skärmen, tillräckligt snabb rörelseigenkänning, storleken på synfältet och en tillräckligt bekväm produkt att ha på sig. (Milgram et. al., 1994) Till exempel vägde den första prototypen från 2011 av Google Glass 3,5 kg (Business Insider, 2013). En del av
ovanstående problem kan lösas genom att använda sig av ett video-baserat ”HMD” som genom en kamera på framsidan kan visa en direkt avbildning av den verkliga världen. Även inom denna tekniken finns det utmaningar som att utveckla en kamera som direkt utan fördröjning och misstolkning kan avbilda den verkliga världen. (Milgram et. al. 1994).
Den andra kategorin karaktäriseras av att datorgenererade bilder överlappar live eller sparad video. Milgram et. al. (1994) beskriver denna typen av skärm som ”window-on-the-world” (WoW) och det finns ett stort användningsområde för applikationer som visas genom stereoskopisk teknik.
Barba & MacIntyre (2011) menar att utformningen och definitionen av Mixed Reality (MR) behöver breddas för att inkludera perception som en del av beskrivningen utöver den visuella miljön, detta inkluderar faktorer som orientering och rörelse. För att kunna definiera MR fullt ut krävs det kunskap om användarens kognitiva förmåga som är baserad på dennes kultur och erfarenheter.
3.5
Kriterier för Augmented Reality
Enligt Azuma (1997) finns det tre kriterier som ska uppfyllas för ett Augmented Reality-system. Kombinera den verkliga och virtuella världen, interaktivt i realtid och 3D-rendering.
Det första kriteriet är det mest simpla och tydliga kriteriet, verklig och virtuell verklighet ska kombineras. Även om det ses som ett enkelt kriterium kan det uppstå problem vid definitionen av verklig och virtuell värld. Enligt Azuma (1997) bedöms verkliga miljö som fysiska objekt och miljöer som kan uppfattas utan hjälp av någon teknisk lösning och den virtuella världen karakteriseras av element som är tillgängliga via någon form av teknisk lösning.
En förklaring till hur fysiska och virtuella element kombineras kan visas med Milgram et. al, 1994, kontinuum. På den ena sidan av kontinuumet visas virtuella element i den verkliga världen och i den andra delen läggs verkliga element in i den virtuella miljön. Det andra kriteriet, Human-Computer Interaction, består av två faktorer som behöver ha i åtanke, interaktion och realtid. Analys av interaktion mellan människor och teknik är en central del i området HCI (Human-Computer Interaction) som under senare tid har blivit ett allt bredare och djupare område som idag behöver lösa sociala och kulturella problem som kan uppstå vid en allt mer större integration av datorer i samhället. Detta
innebär att MR behöver sättas i ett större perspektiv och ses som ett socio-tecnical system som blir påverkat av mänsklig interaktion på olika sätt. (Milgram et. al., 1994) Det andra kriteriet består förutom interaktion är även av att händelser ska vara i realtid. Azuma (1997) syftar på att saker ska ske direkt och att skillnaden ska visualiseras. Tid är en enhet som kan bestå och beskrivas med hjälp av olika skalor som sträcker sig mellan små beräkningar i mikroprocessorer till stora geografiska förändringar, bägge dessa skalor är och sker i realtid men dessa skalor ska inte användas i skalan för MR då det inte är relevant. Tidsskalor som sekunder, minuter och timmar är relevant och bör användas vid beskrivning av realtid inom MR. (Milgram et. al., 1994)
Det tredje kriteriet, 3D-registrering, är en grundpelare i AR-upplevelser och syftar på att allting som visas för användare ska visas i 3D. (Milgram et. al., 1994)
3.6
Spatial skala
Milgram och Kishino baserar sin klassificering av MR genom likheter i vilken teknik som används medans Barba och MacIntyre vill ta bort kategoriseringen och beskriver en annan klassificering och ett sätt att gruppera olika MR-upplevelser. Ett alternativ som Barba och MacIntyre menar inte skulle fungera är att dela in i olika
användningsområden, till exempel sjukvård och turism. En anledning till att detta systemet inte hade fungerat fullt ut är att det ignorerar faktumet att interaktioner kan variera inom det valda användningsområdet. Ett exempel som Barba, MacIntyre beskriver är att sy ett sår är mycket mer likt att sy en knapp på en skjorta än att bota diabetes. Med den förklaringen behövs ett system som tillåter oss att klassificera MR-system baserat på vilken typ av interaktion som genomförs. (Milgram et. al., 1994) ”Spacial scale” visar endast på ett sätt hur rumslig kognition kan uppfattas men den är viktig för att kunna förstå olika MR-system för den är baserad på teorin om att
människor använder sig av olika kognitiva förmågor för att förstå rum i olika skalor. (Milgram et. al., 1994)
Forskning om rumslig kognition hittas i arbeten av Lynch (1960) som beskriver uppfattade bilder av städer från en observatörs synvinkel. Men den första förklaringen
av rumslig kognition kommer från Ittelson (1970) som skrev om den stora betydelsen av att förstå miljökognition till skillnad från objekt rymd som tidigare har studerats av framförallt psykologer. Ittelson (1970) beskriver skillnaden som förkroppsligad uppfattning som grundas sig i förhållandet mellan den fysiska kroppen och i rummet den kommer att studeras. (Milgram et. al., 1994)
Barba & MacIntyre (2011) baserar sin förklaring på Montellos (1993) arbete som består av fyra kategorier av skalan som gör det till en av de enklare föreställningarna. Detta visualiseras i figuren nedan.
Figur 3, Spatial Scale. (Barba & MacIntyre, 2011)
Det som gör Montellos beskrivning så övertygande användbar inom AR är att varje skala kan kopplas till specifika positioner, rörelser och handlingar av den mänskliga kroppen som gör att den passar in på Ittelson (1970) förkroppsligade uppfattning. (Barba & MacIntyre, 2011)
Figural space: Objekt som är lika stora eller mindre än den mänskliga kroppen och som syns utan rörelse Vista Space: Objekt som är lika stora eller större än den mänskliga kroppen och som syns utan rörelse. Environmental Space: Objekt större än den mänskliga kroppen och kan inte uppfattas utan rörelse och insamling av information över tid. Geographical Space: Objekt större än den mänskliga kroppen som inte kan direkt uppfattas utan behöver visas på en karta eller modell. (Barba & MacIntyre, 2011) Barba och MacIntyre (2011) anser att det så kallade ”vista” behöver förändras för att kunna addera ”Panoramic” till skalan. ”Vista” blir en underkategori till panoramic och
är ett urklipp ur panoramic. För att kunna applicera skalan på Mixed Reality krävs det att vista ses just som en underkategori till panoramic. För att användaren ska kunna uppleva ”panoramic-scale” krävs det att användaren roterar sin kropp eller huvud medans vista specificerar det område som är i användarens synvnikel. Detta illustreras i figur 3. Panorama är också en specifik MR-teknik som kan användas för att skapa en virtuell värld som omringar användaren men är oberoende av dennes position. (Barba & MacIntyre, 2011)
3.7
Technology readiness level
Varje teknik eller produkt genomgår ett antal faser innan det når slutet på utvecklingen Technology readiness level (TRL) är ett typ av system som används till att mäta mognadsnivån på en specifik teknik. Det kan användas för strategisk planering av forskning och utveckling och för att följa en enskild teknologis utveckling.
Utvecklingen av tekniken jämförs med en skala som består av nio nivåer, dessa kallas TRL 1 till och med TRL 9 där TRL 9 är den högsta nivån på skalan och innebär att tekniken är testad och utvecklad så pass mycket att den kan användas. (NASA, 2012) TRL uppfanns av den USA:s federala myndighet för luft- och rymdfart, NASA, efter de första misslyckanden med Apollo-programmet. (Nexos, 2014)
Nedan beskrivs nivåerna på skalan mer ingående: TRL 1 – Grundläggande principer observerade. TRL 2 – Teknologikoncept är formulerat. TRL 3 – Koncept bevisat i experiment.
TRL 4 – Teknologin validerad i laboratoriemiljö. TRL 5 – Teknologin validerad i relevant miljö. TRL 6 – Teknologin demonstrerad i relevant miljö.
TRL 7 – Systemprototyp demonstrerad i operationell miljö. TRL 8 – Färdigt system kvalificerat för användning.
TRL 9 – Implementerat system fungerar i operationell miljö. (Nexos, 2014)
3.8
Motivation och resurser
Digital kompetens i skolan är viktig för elever och lärare men även för stadens utveckling och kompetens. Med en utökad möjlighet till att använda IT-stöd i
(Grönlund, 2014) Forskare och lärare är överens om att studenter som är motiverade till att lära sig har ett ökat engagemang, vilja och utökat driv inom problemlösning jämfört med elever som är omotiverade. (Yen, et al., 2010) AR är en teknik som kan användas för att bidra till ökat intresse och motivering hos studenter. (Billinghurst, Duenser, 2012)
Vetenskapliga experiment är en aktivitet som kräver användning av speciell utrustning och verktyg för att fullständigt förstå fysikens och kemins lagar. Experiment är en viktig del av naturvetenskaplig undervisning för att träna och utveckla kunskapsnivån hos studenter som studerar ämnet. Vid experiment-baserad utbildning krävs det ett typ av samarbete mellan den fysiska hanteringen och den psykiska hanteringen, det krävs också en kombination av teori och applicering av teorin. Att utföra experiment
adresserar inte endast det vetenskapliga problemet utan det stimulerar även studentens intresse och motivering till att lära sig mer om naturvetenskap och bygger upp
erfarenhet kring vetenskapligt tänkande och attityd kring ämnet. Även om experiment inom naturvetenskap spelar en viktig roll för resultatet av utbildningen finns det ofta negativa fenomen kring naturvetenskapliga experiment. (Pengcheng, Mingquan & Xuesong, 2011)
Dessa kan vara:
• Somliga studenter vill inte delta på grund av bristande intresse.
• Somliga lärare ignorerar det på grund av tidsbrist hos förberedelser för experimentet.
• Somliga skolor lägger inte fokus på det på grund av för höga kostnader. • Somliga föräldrar vill inte att ens barn deltar på grund av skaderisker.
(Pengcheng, et. al., 2011)
Utifrån dessa problem kan följande problem utläsas:
Precis som beskrivet tidigare baserar sig AR på att kombinera det verkliga och det virtuella, interaktion i realtid och visualisering i 3D. Genom att utföra
naturvetenskapliga experiment i en verklig miljö samtidigt som virtuella objekt adderas kan det abstrakta bli konkret. Detta kan bidra till en ökad entusiasm och högre
motivering hos studenter. (Pengcheng, et. al., 2011)
• Hur kan förberedelse och genomförande av experimenten göras mer tidseffektiv?
Mängden material som kommer att behövas minskas drastiskt. Istället för att visa fysiska modeller på exempelvis grundämnen kan dessa visas digitalt. Detta bidrar till att läraren kan fokusera på design och analys av experimenten och slippa bli distraherad av annan laborationsutrustning och experiment och laborationer kan bli effektivare och utnyttja tiden på ett bättre sätt. (Pengcheng, et. al., 2011)
• Hur kan kostnader reduceras?
Eftersom material inte behöver köpas in i samma mängd som tidigare kommer kostnaderna för undervisningen att minska. Det material som skulle behövas köpas in skulle vara digitala enheter som kan hantera program som kan utnyttja AR i det korrekta syftet. För skolor i mindre utvecklade länder kan detta vara en ingång till
laborationsmöjligheter som tidigare verkade lång bort i utvecklingen. (Pengcheng, et. al., 2011)
• Hur kan säkerheten ökas och garanteras?
För att kunna erhålla en hög säkerhet kring experiment och under laborationer krävs det mycket resurser. Eftersom kemiska reaktioner som är farliga för människan kan
förekomma behövs det säkerhetsutrustning som hjälper till mot skador och kan skydda studenter och lärare. I en virtuell miljö där exempelvis kemiska reaktioner sker digitalt finns det inte längre ett säkerhetsproblem ur den aspekten. (Pengcheng, et. al., 2011) För att kunna utföra laborationer och experiment i en virtuell miljö krävs det teknisk utrustning. Det finns olika typer av skärmar som kan visualisera det som sker, alltså en kombination av den verkliga världen med virtuella inslag. Milgram, Kishino nämner två
typer av skärmar som kan användas för att arbeta med AR, ”see-through” och ”monitor-based”. Som tillägg till detta nämner Pengcheng, Xuesong att mobila enheter kan användas då mobila enheter har utvecklats mycket de senaste åren. Positiva egenskaper med den mobila enheten är att den är mycket portabel och kan användas på olika platser med enkelhet. Andra enheter som baserar sig på ”see-through” och ”monitor-based” teknikerna är mer beroende av en stationär arbetsplats för att fungera full ut.
(Pengcheng, et. al., 2011)
3.9
Digitaliseringskommissionen
I mitten av 2012 tillsatte regeringen en kommitté som har som uppgift att förverkliga de mål som finns i strategin IT i människans tjänst – en digital agenda för Sverige.
Digitaliseringskommissionens (DK) syfte är att främja digitaliseringen i Sverige och att arbeta för att nå det IT-politiska mål som säger att Sverige ska vara bäst i världen på att använda digitaliseringens möjligheter. Mellan 2012 och 2015 har arbetet till stor del varit att genomföra en slags omvärldsanalys genom att identifiera strategiska områden inom politiken som kräver beaktning för digitaliseringen. Under 2016 har DK redovisat data om digitaliserings effekter på individer och samhälle.
För att uppnå målet att Sverige ska vara bäst i världen på att använda digitaliserings möjligheter behövs ett sätt att kunna mäta detta och jämföra med andra länder, ett index över digitalisering. DK har utgått från och använt flera olika index för att kunna göra en neutral bedömning. Utifrån dessa index står det klart att Sverige ligger i framkant bland länder i världen som är främst på att ta till vara på digitaliseringens möjligheter och har historiskt sett gjort så under längre tid. Sammanfattningsvis har Sverige länge presterat högt i dessa index men andra länder har under senare år haft en ökad utvecklingstakt och ligger på samma nivå som Sverige och är på väg förbi inom vissa områden. Vid tolkning av de resultat som dessa index genererar ska man vara medveten om att det endast visar om det finns förutsättningar att ta vara på digitaliserings möjligheter och inte att detta faktiskt genomförs.
Under rubriken Prioritera utvecklingen av digitala pedagogiska verktyg högre skriver Regeringen att det behövs nya digitala verktyg som gör att studenter är oberoende av tid
och rum vid samarbete. Det pågår även utveckling kring hur data om arbetssätt,
kunskaper och kunskapsluckor kan samlas in genom digitala verktyg för att kunna ge en detaljerad återkoppling till studenten och läraren. I rapporten nämns det även att nya artefakter och produkter öppnar upp för nya möjligheter så som virtuell verklighet, spelifiering (gamification) och annan teknik som öppnar upp för användning av fler sinnen i lärandet och för nya inlärningsformer.
3.10 Digitalt utanförskap
I takt med att IT i samhället växer snabbt finns det segment i samhället som är bortkopplade från denna trend. (Mossberger, 2003) Digitalt utanförskap eller digital
divide är ett koncept som används för att beskriva de klyftor som bildas vid varierande
tillgång till digitala verktyg. Det digitala utanförskapet förändras ständigt i takt med den snabba tekniska utvecklingen och det finns idag utöver tillgång till en
internetuppkoppling mer faktorer som spelar in i hur digitalt utanförskap bildas. Idag har andra socio-ekonomiska problem som grundar sig i inkomst, utbildning och ålder blivit en del av det digitala utanförskapet eftersom digitaliseringen är så utbredd. (Wihlborg & Engström, 2017) Tillgången till information har sedan internets uppkomst förändrats drastiskt och det finns bredare och mer information att hämta genom internet idag. Steyaert (2002) menar att detta inte bara ska ses som en framgång utan att varken kvantiteten eller det breda spektrumet av information gör den bättre på något sätt. (Steyaert, 2002)
4
Applikationer
Nedan presenteras de applikationer som har använts i studien. Dessa är Arloon
Chemistry och AR VR Molecules Editor.
4.1
Arloon Chemistry
Arloon Chemistry är en applikation till iOS-enheter som låter användare bygga modeller
av kemiska föreningar och molekyler. Varje sammansättning beskrivs med en enkel text, kemisk betäckning. Det finns ett interface som gör att man genom att dra
grundämnen tillsammans kan skapa molekyler och det finns färdiga test för att testa sina kunskaper eller övningar för att bygga kunskap. Varje molekyl och kemisk
sammansättning kan sedan visualiseras genom AR-teknik och det krävs ett utskrivet kort med en QR-kod på för att enheten ska veta var objektet ska placeras. (Common Sense Media, 2017)
Nedan visas skärmbilder som är tagna från den mobila enheten.
Bilden visar hur användaren kan träna på att skapa molekyler genom att lägga till valfri molekyl som väljs genom en bild på det periodiska systemet.
Bilden visar hur det ser ut när en korrekt molekyl har skapats av användaren, i detta fallet en vattenmolekyl. Vill användaren se denna molekylen genom AR finns det valet i menyn till vänster genom att trycka på ikonen som ser ut som ett öga.
Bilden visar hur det ser ut när molekylen visas i AR. Kameran använder en på förhand känd bild för att veta var molekylen ska placeras.
För att få en ännu bättre översikt hur Arloon Chemistry fungerar bifogas en länk till en video. Stilla bilder ger inte en fullständig och rättvis bild av hur de fungerar.
https://www.youtube.com/watch?v=FVxFrsVe3GE
4.2
AR VR Molecules Editor
AR VR Molecules Editor (AVME) fungerar som ett komplett kemilaboratorium. Användaren kan bygga och manipulera molekylmodeller av organiska och oorganiska föreningar. Laborationsmiljön visas genom VR och molekylmodeller kan visualiseras genom AR. Applikationen används genom ett VR-headset som har möjlighet att
använda sig av enhetens kamera för att utnyttja AR-tekniken i applikationen. (PR, 2017) Nedan visas skärmbilder som är tagna från den mobila enheten.
Bilden ovan och nedan visar hur användaren ser den virtuella världen.
För att få en ännu bättre översikt hur AR VR Molecules Editor fungerar bifogas en länk till en video. Stilla bilder ger inte en fullständig och rättvis bild av hur de fungerar. https://www.youtube.com/watch?v=oJ5tIi1JDd8
5
Studie
Nedan följer en redogörelse och beskrivning över studiens genomförande samt en översikt över deltagarna. Först följer en genomgång av fokusgruppen och sedan följer en genomgång av den enskilda intervjun.
5.1
Fokusgrupp
Fokusgruppen planerades tidigt för att det ansågs vara en viktig del av studien. Genom att intervjua elever som har erfarenhet av traditionell utbildning och sedan jämföra de metoderna för lärande med nya metoder som inkluderar användning av de utvalda applikationerna kan man tydligt se skillnaderna. Eleverna benämns med D1, D2 och D3. D1 är 16 år och läser handelsprogrammet på Malmö Idrottsgymnasium och läser inte någon naturvetenskaplig kurs inom det programmet utan har endast varit i kontakt med det på grundskolan. D2 är också 17 år och läser samhällsprogrammet på Malmö
Borgarskola med en engelskspråkig inriktning och läser naturvetenskap 1b i skolan. D3 är 17 år och läser samhällsprogrammet med inriktning på beteende på Hermods
gymnasium i Malmö, även denna deltagaren läser kursen naturvetenskap 1b på sin nuvarande utbildning. Först fick samtliga deltagare svara på allmänna frågor kring deras utbildning och vilka verktyg som används idag. Sedan följde tester av de olika
applikationerna där deltagarna turades om att testa. Efter testerna genomfördes en analys av applikationerna som inkluderade diskussion mellan deltagarna för att få fram olika synvinklar.
5.2
Intervju
Deltagaren i den enskilda intervjun benämns som R1. R1 har dagligen kontakt med studenter inom området naturvetenskap och har flera års erfarenhet av lärande. Intervjun bestod av en semistrukturerad intervju där några frågor fastställdes på förhand för att kunna ha en grund att stå på. Intervjun var uppdelad i tre delar där frågor kring dagens utbildningsformer behandlades först. Efter frågorna genomfördes en test av de utvalda applikationerna där samtliga testades i tur och ordning. Efter testerna flöjde en analys och utvärdering av applikationerna.
6
Resultat
Informationen som har genererats genom att genomföra en intervju samt en fokusgrupp kommer att vara grunden för detta resultatkapitel. Nedan är resultatet uppdelat i två olika kapitel som kommer beröra intervjun sam fokusgruppen och efter de två kapitlen följer en jämförelse för att kunna se eventuella likheter eller skillnader.
Det tre personerna som deltog under fokusgruppen kommer jag att benämna som D1, D2 och D3. Detta görs för att kunna skilja på vem som har sagt vad och underlättar för den kommande analyseringen av resultatet. Personen som jag har intervjuat kommer att benämnas som R1 i följande kapitel.
6.1
Intervju
Nedan följer en redogörelse för resultatet från intervjun. Resultatet är uppdelat i delar enligt de ämnen som ligger till grund för intervjun.
6.1.1
Introduktion
R1 beskriver hur första kontakt har varit med VR genom en kompis som har köpt ett VR-headset till sin spelkonsol och spelat spel som har en VR-funktion. Vidare berättar R1 att definitionen och skillnaderna på VR och AR är lite svår men erkänner att det är något som är bekant vid en snabb redogörelse från av teknikerna. Vid frågan om hur framtida användning av AR och VR rent generellt ser ut ges ett relativt övertygande svar på att inom en snar framtid kan det användas utan att det märks. R1 beskriver en jämförelse med dagens glasögon som är en naturlig del av ett vardagligt liv men ändå är ett hjälpmedel som används i stor omfattning av många personer. Spelindustrin är något som nämns flertalet gånger som en bransch där VR och AR har fått tydliga
användningsområden i form av underhållningssyfte och R1 tror att det finns mycket information och idéer att hämta därifrån.
R1 säger att båda teknikerna befinner sig i början av en tidig utveckling och dess fulla potential inte är nådd. På frågan om det finns en kostnadsaspekt i utvecklingen och spridningen på teknikerna säger R1 att det är svårt att svara ja eller nej på frågan och
beskriver hur det troligen handlar om att tekniken är dyr att utveckla och att den relativt småskaliga produktionen av produkter bidrar till ett högt pris.
6.1.2
Användningsområden
R1 har svårt att komma på ett konkret moment där teknikerna skulle kunna användas specifikt inom utbildning i naturvetskap men är beskriver det som ett moment att kunna locka elever till klassrummet, något som är ett viktigt första steg. För att få elever att bli mer motiverade och faktiskt komma till lektioner kan det användas som ett verktyg men att använda det som ett verktyg för att förbättra studieresultatet är R1 inte lika säker på att det hade gjort.
6.1.3
Utbildningssyfte
För att kunna ersätta fysiska verkliga moment, så som experiment eller laborationer med digitala lösningar tycker R1 att det behövs mer utveckling av dagens teknik. R1
beskriver vikten av att kunna fysiskt känna saker som en viktig del av exempelvis en kemilaboration för att lättare kunna relatera och memorera saker senare. Vid en första tanke på att använda sig av helt digitala miljöer tror R1 att det kan bli svårt att återskapa en miljö som är helt lik den fysiska när det kommer till faktorer som lukt, känsel och hörsel. R1 beskriver av egen erfarenhet hur detta kan påverka lärandet genom
laborationer och experiment negativt.
R1 tar upp och pratar negativt om den långdragna process som krävs för att kunna ändra en utbildningsplan i kommunalt ägda skolor. R1 gör en jämförelse med privata
alternativ där det går fortare att genomföra förändringar i utbildningsplanen. Detta menar R1 är ett problem om det finns en vilja att använda sig av ny teknik inom
utbildning eftersom teknik-branschen förändras och utvecklas i en snabb takt, snabbare än skolans utbildningsplaner kan förändras.
6.1.4
Demo
En demonstration av de olika applikationerna genomfördes och respondenten fick prova sig fram genom navigering och rörelser. Det är tydligt att det är en ny teknik som
används då användaren inte riktigt känner sig bekväm med ett headset och vet inte riktigt hur det ska användas.
6.2
Workshop / Fokusgrupp
Nedan presenteras resultatet från fokusgruppen. Resultatet är uppdelat i delar enligt de ämnen som ligger till grund för fokusgruppen.
6.2.1
Introduktion
Vid en första introduktion till teknikerna AR och VR säger samtliga deltagare att de vet vad VR är för något men på frågan om någon kan definiera eller förklara tekniken väldigt enkelt så ges inget svar. Samtliga deltagare erkänner också att AR inte är något som är bekant och ingen har hört namnet tidigare.
Endast D1 har varit i kontakt med VR och AR tidigare och har du använt sig av ett HMD för att kunna visualisera handbollsspelare framför sig i en idrottshall. Detta skedde under en handbollsmatch och det var något som publiken fick möjlighet att testa på under pausen. D2 och D3 har inte varit i fysisk kontakt med någon av teknikerna som jag förklarar utan har endast sett det på film och hört eller läst om det, därav kunskapen om detta tidigare.
6.2.2
Användningsområden
På frågan om det finns något specifikt användningsområde rent generellt för dessa teknikerna så nämner D2 direkt att man kan använda det för att styra robotar som kan befinna sig på en annan geografisk position. D2 säger att det finns en säkerhetsaspekt i det och att man kan utföra fysiskt farliga uppgifter med hjälp av robotar men styra den med hjälp av VR. Ett exempel som nämns är att desarmera en bomb. D1 och D3 har inte tänkt i samma banor utan säger sig endast ha tänkt på det ur ett
6.2.3
Utbildningssyfte
Samtliga deltagare tror att teknikerna kan användas som ett verktyg inom utbildning generellt men inget specifikt moment eller inom något specifikt ämne nämns, endast exemplet med att visualisera molekyler tas upp av intervjuaren som möjligt
användningsområde. Eftersom det är en ny teknik tror D1 att det finns en möjlighet att det inte skulle kunna ge samma effekt på lärande över tid utan endast gör skillnad under en kort första tid som tekniken används.
Laborationer och experiment inom kemi är något som samtliga deltagare har genomfört tidigare men känner att det finns begränsningar till vad som är tillåtet i säkerhetsaspekt och genomförbart i termer av resurser. D1 och D3 säger att de föredrar att kunna blanda fysiska laborationer och att kunna ta till sig information genom att exempelvis läsa i en bok. D2 föredrar mer att kunna läsa sig till information och föredrar det sättet att lära sig. Av erfarenhet beskriver D2 att det kan bero på ämnen och att många i klassen är olika när det kommer till önskat sätt att genomföra en lektion på. Både D1 och D3 tror att om man hade kunnat använda sig av digitala hjälpmedel hade det kunnat avlasta läraren på ett positivt sätt.
Spontant tror samtliga deltagare att det hade varit intressant och spännande att kunna genomföra laborationer digitalt i form av ett headset där både VR- och AR-tekniken kan tillämpas. D3 tillägger att det finns en viss aspekt med att genomföra saker fysiskt för att kunna förmedla rätt känslor eller för att kunna uppfatta viss information på ett specifikt sätt. Vidare säger D3 att det kanske finns vissa saker som är svåra att replikera i den digitala miljön.
6.2.4
Etik
På frågan om hur tekniska förutsättningar kan skapa olikheter på utbildningar och mellan skolor pekar D2 på bordet där det finns två headset för VR och AR och säger att det ena ser dyrare ut än det andra som är gjort av kartong. Vidare säger D2 att då blir det en fråga om vilka skolor som har bäst ekonomi och kan ta in bäst teknik. D2 säger att ”privata skolor har ofta mest pengar och då blir det lite klasskillnad i det, på ett sätt.”. D2 nämner att det redan nu finns splittringar i skolan mellan studenter som får en
Chromebook av skolan jämfört med dom som får en Macbook av skolan. D1 och D3 håller med när D2 säger att det kanske är en fråga om mode och vilket märke som elever vill ha snarare än de tekniska möjligheterna som finns i just de två olika varumärkena av datorer.
6.2.5
Utbildning
Samtliga deltagare säger att det finns ett behov av att få arbeta med modern och uppdaterad teknologi och att de tror att det finns med som ett kriterium för dagens ungdomar som ska välja skola, att det spelar in i urvalet av så många skolor i en stad som Malmö. Utan att veta om det finns vetenskapliga belägg för hur användandet av ny teknik påverkar studieresultatet så tror D3 att det kan vara tillräcklig att få motivationen att för det första komma till lektionen.
6.2.6
Demonstration
Den första applikationen som visades var Arloon Chemistry och i demonstrationen visas hur man genom en applikation på telefonen kan skapa molekyler genom olika val på skärmen. Valen består av vilken molekyl, atomnummer och antal molekyler som
användaren vill ha. Först visade intervjuaren hur en vattenatom kan byggas och efter det hur den molekylen kan visualiseras på skärmen. Genom det speciella kortet på bordet visas molekylen och telefonen flyttas runt för att kunna titta på molekylen från olika vinklar och även avståendet varierar. Nästa molekyl som visades var en etanolmolekyl för att kunna demonstrera en molekyl som består av fler atomer och kan vara svår att visualisera på papper. Vid tillfället som molekylen visas säger D3 att det blir tydligt hur molekylen är uppbyggd genom att man kan titta på den i 3D och själv bestämma från vilket håll den ska visas. Vidare säger D3 att detta kan vara onödigt att använd kameran till och säger: ”Detta kan man göra på en skärm och titta på en 3D-modell av
molekylen, jag ser inte hur AR-tekniken tillför något i detta fallet”.
Nästa applikation som visades var AR VR Molecules Editor där en hel laborationsmiljö visualiseras igenom VR. Detta testades med ett HMD och när D3 testar att bygga molekyler i menyerna är det svårt och D3 utrycker det som att det är svårt att veta vad
allting betyder eller hur man ska göra. Användning av AR-läget där molekylerna som har byggts visas upp genom att använda korten på bordet.
7
Diskussion
De kapitel som följer för en diskussion kring resultatet från studien samt hur fortsatta studier är möjligt. Kapitlet är uppdelat i fyra underrubriker för att göra det tydligt med vilket ämne som diskuteras.
7.1
Teknikernas mognad
Applikationerna som användes i studien är relativt simpla och funktionerna är begränsade, samtidigt är det byggda för att få en introduktion till vad som kan
åstadkommas i framtiden. Man kan diskutera hur redo teknikerna är inför framtiden och på skalan Technology Readiness Level (TRL) befinner det sig på TRL8 eftersom det finns färdiga produkter till allmänheten. Samtidigt finns det en omognad i själva systemen som använder sig av teknikerna.
Det finns även en begränsning i de antal applikationer som användes i studien och detta hade kunnat utökas. En intressant aspekt att studera vidare är användandet av spel i utbildning, gamification. Respondenten från intervjun nämner tidigt i intervjun
erfarenheter från spel med AR och VR och menar att spelbranschen ligger långt fram i användningen av AR och VR i spel. I DKs rapport om tas ämnet upp och presenteras som en möjlighet vid användning av teknikerna AR och VR. Eftersom spelbranschen har kommit längre i användning av teknikerna kan en möjlig väg vara att titta på hur det har använts där.
Produkterna som användes i studien är relativt billiga eftersom de inte innehåller någon inbyggd skärm utan endast fungerar som en håller för en mobiltelefon. Det finns produkter på marknaden idag som innehåller skärmar och kontroller till att styra det man ser mer än med rörelser och de produkterna ligger högre i pris. Ofta krävs det även en dator för att kunna driva programmen. Både respondenten i intervjun och deltagarna i fokusgruppen säger att det kan inte är rimligt att det ska vara elevens ansvar att bidra med material hemifrån för att kunna skapa en bättre lärandemiljö. Det måste finnas en jämlikhet i resurser för elever menar alla deltagare.
7.2
Skolans resurser
Skolan satsar mycket pengar för att ta in ny teknik i lärandet, ofta resulterar detta i att elever utrustas med datorer som ska göra studerandet enklare. Datorer ger många fördelar och kan vara en viktig del i att använda AR och VR i ett utbildningssyfte. Resultatet från fokusgruppen visar att det kan finnas en stor fördel med att utnyttja ny teknik i skolan för att på så sätt kunna avlasta läraren. DK beskriver i sin rapport att det kan det komma nya möjligheter till att samla in data i takt med att ny teknik används, något som kan underlätta för lärare.
Skolans resurser till att anamma ny teknik och göra förändringar i sin utbildningsplan anser respondenten från intervjun är begränsad. Om det finns en vilja att kunna utvecklas tillsammans med digitala hjälpmedel och verktyg krävs det en större
möjlighet att förändra utbildningsplaner snabbare. Det är motsägelsefullt att vilja ta in ny teknik och samtidigt ha en långdragen process för förändringar. Eftersom teknik-branschen förändras och utvecklas så snabbt blir det problematiskt där förändringar i utbildningsplanen sker långsammare.
Det finns också en skillnad på privata och kommunala skolor där det kan skapas
olikheter i möjligheten till bra studieresultat. Respondenten från intervjun menar att det kan bli problematiskt eftersom skolor kan locka elever men möjligen inte leva upp till förväntningarna. Samtidigt kan detta bidra till ökad konkurrens som driver på
utvecklingen framtå.
7.3
Användarens attityd
Resultatet från studien visar att det finns en mycket positiv attityd kring att använda sig av AR och VR i ett utbildningssyfte men att det fortfarande är oklart i vilken mening och utsträckning det ska användas. Både respondenten från den genomförda intervju och deltagarna i fokusgruppen har svårt att komma på konkreta situationer eller tillfällen där det hade kunnat vara till hjälp. Först vid förslag och demonstration av de valda applikationerna visar det sig hur teknikerna hade kunnat användas. Vidare tycker samtliga deltagare att det är häftiga och intressanta tekniker.
Både respondenten från intervjun och samtliga deltagare i fokusgruppen säger att teknikerna hade kunnat användas för att locka elever till klassrummet, någon som nämns i intervjun som det första steget till bättre studieresultat. Samtidigt finns det en osäkerhet hos respondenter i fokusgruppen som menar att elever är olika och när det kommer till exempelvis laborationer finns det elever som föredrar en verklig miljö framför en virtuell. Detta är något som framkommer i resultatet från intervjun som ett möjligt problem, att det är svårt att till full utsträckning återskapa en fysisk
laborationsmiljö virtuellt.
En intressant aspekt att ta upp från studiens resultat är hur en digital miljö och användning av AR och VR i utbildningssyfte hade kunnat öppna nya vägar för att få elever att för det försa komma till klassrummet. Samtidigt finns det en positiv attityd till att kunna genomföra exempelvis laborationer och experiment oberoende av geografisk planering. Elever hade kunnat sitta var som helst och potentiellt genomföra saker som tidigare kräver en laborationsmiljö. Dessa påståenden och yttrande motsäger varandra men visar samtidigt på att det finns olika vägar att gå mot att öka motivationen och attityden mot studier.
För att kunna uppehålla studenters attityd kan det vara viktigt att ständigt utveckla sättet att lära sig på med hjälp av olika tekniska möjligheter. Eftersom alla deltagare i studien säger att det kan bidra till ökad motivation att studera behövs ett utbrett arbete med hur elever lär sig.
7.4
Vidare studier
För att kunna få en tydligare bild av lärare och elever inställning till att använda sig av teknikerna AR och VR i utbildningssyfte inom naturvetenskapliga ämnen krävs det fler och mer omfattande studier. Målet och ambitionen var från början att kunna genomföra en stor workshop med ca 20 elever och lärare för att kunna visa teknikerna och vilka möjligheter som finns idag. Omfattningen för denna studie var för liten för att det skulle kunna vara möjligt och responsen från urvalet av deltagare var inte så stort som
Det kan även vara intressant att göra linkande studier inom andra områden där det idag redan finns produkter på marknaden. Till exempel geografi och historia där det hade kunnat vara intressant att kunna virtuellt förflytta sig till andra platser. Detta hade kunnat vara ett mindre dyrt alternativ till att göra en fysisk resa dit föremål eller platser befinner sig.
