• Toekomstbeeld
• |
• Technologische innovatie
• |
• mbo

Virtueel samenwerken – een voorbeeld van mens-computerinteractie in het onderwijs

Mensen komen steeds vaker online samen in virtuele werelden. Ze spreken daar af om te gamen of om virtueel te vergaderen. Virtual reality (VR) en augmented reality (AR) maken het mogelijk om steeds beter ‘levensecht’ samen te werken over een grote afstand. Dit biedt in de nabije toekomst veel mogelijkheden voor het onderwijs. We geven een voorbeeld in deze toekomstschets.

Door Els Booij, Wietse van Bruggen

7 juni 2022

11 minuten lezen

Les op afstand, daar heeft iedereen in het onderwijs inmiddels ervaring mee. Dit afstandsonderwijs kan op termijn steeds realistischer worden, dankzij bijvoorbeeld VR-technologie en light field displays. Leerlingen en leraren kunnen in een goede VR-omgeving veel meer het gevoel krijgen dat ze fysiek in dezelfde ruimte zijn – meer dan bij een videogesprek. Naarmate VR-technieken verbeteren, kan ook lichaamstaal in online werelden een grotere rol gaan spelen.

We verwachten dat in de toekomst de mogelijkheden om samen te werken, te brainstormen en ideeën uit te wisselen vergelijkbaar zijn met die in een fysieke omgeving. De virtuele wereld kan zelfs extra mogelijkheden toevoegen. Ook ontstaan er plaatsen waarin de fysieke en de virtuele wereld samen komen. Door het gebruik van AR-brillen voegen we bijvoorbeeld informatie toe aan de bestaande wereld.

Veilig VR gebruiken

Virtual reality maakt het voor leerlingen mogelijk om in een driedimensionale virtuele ruimte situaties te oefenen die ze in de fysieke realiteit niet mogen, kunnen of willen doen. Hier zijn nu al praktijkvoorbeelden van.

Zo gebruikt Landstede MBO virtual reality bij veiligheidsopleidingen

Hieronder schetsen we een aantal leersituaties uit het onderwijs van de toekomst. De leersituaties zelf zijn herkenbaar en komen nu ook voor, maar we kunnen een stap verder zetten. We laten zien hoe virtueel samenwerken zich in de toekomst kan ontwikkelen met behulp van technologie. En hoe online en offline onderwijs verder kunnen integreren. 

Samenwerken aan opdracht meubelmaken 

Samenwerkingsomgeving 

Leerlingen van de opleiding Meubel & Interieurbouw krijgen van hun leraar de opdracht om een ontwerp te maken voor meubilair van een café. De instructies voor de opdracht staan in een digitale leeromgeving. Samen bekijken de leerlingen de instructies op een laptop. De leraar maakt een virtuele wereld aan waarin de leerlingen kunnen samenwerken. Deze virtuele wereld laadt automatisch een programma met instructies, 3D-objecten en karakters die de leerlingen kunnen gebruiken. 

Inloggen op verschillende manieren 

De studenten loggen afzonderlijk in op de virtuele samenwerkingsomgeving. Bert zet een VR-bril op en logt in vanuit school. Thuis heeft hij niet genoeg ruimte om goed met VR te kunnen werken, hij woont samen met zijn familie op een galerijflat. Gelukkig heeft de school geschikte werkplekken met veel ruimte. Jannie logt in vanuit haar kamer thuis, ze kiest voor een AR-bril. Ze vindt een VR-bril niet fijn, omdat ze zich dan helemaal voelt afgesloten van de buitenwereld. Daarom gebruikt ze een AR-bril op haar eigen kamer.

Bilal kan niet goed tegen VR, hij wordt daar direct misselijk van. Hij gebruikt een gewone laptop om toegang te krijgen tot de VR-omgeving. Het scherm van de laptop geeft 3D-beelden die hij kan zien zonder VR-bril. Samenwerken op de laptop ervaart hij als minder intuïtief dan met een VR-bril, maar dat nadeel weegt voor hem minder zwaar dan misselijkheid.

Samenwerking en interactie in de virtuele wereld 

De bewegingen, gebaren en non-verbale communicatie van de leerlingen in de fysieke ruimte zijn ook zichtbaar in de virtuele omgeving. Sensoren in de VR- en AR-brillen en in de ruimte repliceren de lichaamsbewegingen met grote precisie in de virtuele ruimte. Het beeldscherm van de laptop van Bilal heeft hiervoor ingebouwde camera’s en dieptesensoren. Dankzij deze technologie zien de leerlingen elkaars lichaamstaal levensecht. Zo raakt Bert wat geïrriteerd als een discussie in zijn ogen te lang duurt, wat de andere leerlingen goed kunnen zien aan zijn non-verbale uitdrukking. 

Samen maken de leerlingen een plan van aanpak. Ze bedenken welke meubelstukken nodig zijn en maken een taakverdeling. Ook denken ze na over de stijl. Ze willen samen een moodboard maken. Daarvoor plaatsen ze plakkertjes op virtuele whiteboards en bekijken ze samen plaatjes en video’s die ze vinden op internet. Via hun haptische handschoenen maken ze ook keuzes over de houtsoort die ze willen gebruiken. Moet het hout bijvoorbeeld kunnen buigen, of moet het heel hard zijn?  

De leerlingen maken de afzonderlijke ontwerpen voor de verschillende meubels in een 3D-programma. Deze 3D-modellen brengen ze in de virtuele wereld. Nu de meubels voor iedereen zichtbaar zijn, bespreken de leerlingen de resultaten met elkaar. Ook plaatsen ze de meubels in de 3D-ruimte om een optimale kamerindeling te maken. Waar de meubels niet goed passen, maken de leerlingen aanpassingen aan het ontwerp.

Feedback en analyse 

De leerlingen hebben een vraag aan de leraar over de hoogte van meubels en hoe ze daar goede keuzes in kunnen maken. Ze sturen de leraar een berichtje waarin ze hem vragen om mee te kijken in de virtuele werkruimte. De leraar bekijkt het bericht op zijn laptop, doet een VR-headset op en logt in. De leraar geeft de leerlingen tips en laat voorbeelden zien in de vorm van 3D-modellen.  

De leraar krijgt op afstand veel informatie over het samenwerkingsproces. Op een dashboard kan hij precies aflezen wie er in de virtuele wereld veel aan het woord was en wie niet. Door de bewegingen van de leerlingen te analyseren krijgt de leraar een indruk wie er veel afgeleid was. De gesprekken tussen de leerlingen worden ook op vakinhoud geanalyseerd. Met artificial intelligence (AI) kan vervolgens geanalyseerd worden op welk niveau het begrip zit van de leerlingen voor deze opdracht en de bijbehorende leerdoelen. Op basis van deze informatie kan de leraar beslissen wat er in de lessen aan bod komt of extra aandacht verdient.

Ook altijd fysiek contact 

Virtueel samenwerken heeft voordelen, maar zowel de opleiding als de leerlingen vinden het informele contact met elkaar in de fysieke realiteit ook belangrijk. Sommige leerlingen vinden het fijner om de brainstormfase met elkaar op school te doen in plaats van op afstand. Zo leren ze elkaar eerst beter kennen. De hele dag met een VR- of AR-bril op vinden de leerlingen helemaal niets. De virtuele realiteit kan de beleving met elkaar in de fysieke werkelijkheid nu eenmaal niet geheel vervangen.   

Ook is het prettig om evaluaties tussendoor of aan het eind samen te doen, in één fysieke ruimte. De docent kan daarbij op het beeldscherm goed laten zien wat de voortgang van de opdracht is en hierbij tips geven. Vaak is daarbij altijd wel een student verhinderd, maar gelukkig kan die vanuit huis inloggen om de bespreking toch mee te krijgen en zijn studiegenoten even te zien.

Volwassenheid van de technologieën 

De bovenstaande beschrijving is een toekomstschets. Er zijn nog geen virtuele werelden of (hybride) ruimtes op school waar leerlingen probleemloos kunnen inloggen via verschillende soorten devices. Er zijn nog geen voorbeelden van online interactie in VR waar lichaamstaal goed kan worden geïnterpreteerd. Maar die toekomst is misschien dichterbij dan we denken. 

Om virtuele samenwerking te laten functioneren zoals in het toekomstbeeld, moeten verschillende technologieën in samenhang worden toegepast. Hieronder beschrijven we de afzonderlijke technologieën. 

Er is veel gaande op het gebied van online samenwerkingsomgevingen, virtual reality (VR), augmented reality (AR) en mixed reality (MR). De eerste succesverhalen hebben een golf van enthousiasme losgemaakt, maar deze verwachtingen overstijgen de daadwerkelijke mogelijkheden. VR en AR zijn wat verder qua ontwikkeling, maar het blijkt niet zo eenvoudig om AR en VR zomaar toe te passen en het vraagt flinke investeringen. 

Waar staan we nu en welke kant gaat het op? De coronapandemie heeft ontwikkelaars van bestaande samenwerkingsomgevingen gestimuleerd om gebruikstoepassingen te verbeteren. Ontwikkelaars zijn bezig om generieke functionaliteit voor VR en AR in te bouwen in hun systemen en web conferencing tools. Dat doen ze niet speciaal voor het onderwijs. De toepassing van deze technologieën in samenwerkingsomgevingen komt echter nog maar net op gang.  

De VR-technologie ontwikkelt zich nog sterk en dat maakt het voor organisaties (en scholen) moeilijk om een duurzame investering te doen. Het is namelijk nog onduidelijk welke technologieën het meest gangbaar worden. De kosten zijn hoog en de vraag is of aangeschafte apparatuur over een aantal jaar ook nog gebruikt gaat worden. Ook AR-headsets zijn in ontwikkeling. Ze worden steeds beter, maar er is nog een weg te gaan voordat ze breed inzetbaar zijn tegen acceptabele kosten. Tot slot: er zijn weliswaar beeldschermen die een 3D-ervaring geven zonder een speciale bril, maar dat zijn nog nicheproducten. 

De hardware en software zijn nog niet goed genoeg om de ervaring van samenwerking tussen mensen in de fysieke realiteit echt na te kunnen bootsen in de virtuele wereld. Zeker als het gaat om gezichtsuitdrukkingen en non-verbale taal. 

Interoperabiliteit van systemen en hardware van meerdere partijen is essentieel voor de realisatie van deze toekomstschets. We willen immers niet afhankelijk zijn van één partij, we willen keuzemogelijkheid. Maar de markt ontwikkelt zich sterk. Verschillende partijen proberen een voorsprong te krijgen en willen de markt zoveel mogelijk claimen. Interoperabiliteit tussen verschillende systemen en hardware is daarom niet vanzelfsprekend. 

Socialemediaplatforms, grote technologiebedrijven en gameproducenten zijn allemaal geïnteresseerd in wat ook wel metaverse wordt genoemd, een virtuele wereld waar de gebruiker zich in de vorm van avatar door een virtuele wereld beweegt. Maar dat is vooral een idee dat technologisch nog vorm moet krijgen.  

Technologieën 

Dit toekomstbeeld maakt gebruik van een mix van leermiddelen en technologieën.   

VR en AR 

Deze technologie geeft leerlingen de mogelijkheid om een virtuele samenwerkingsomgeving binnen te gaan. In virtual reality is de gebruiker helemaal afgesloten van de buitenwereld. Er wordt een headset of head-mounted display (HMD) opgezet, al dan niet gecombineerd met controllers en andere extra’s. De gebruiker ervaart daarmee een volledig andere, virtuele realiteit. De bekendste voorbeelden van VR komen uit de gaming-industrie. Bij augmented reality wordt een presentatielaag met informatie aan de werkelijkheid toegevoegd. Een van de bekendste voorbeelden is het smartphonespel Pokémon Go. Maar er zijn ook AR-brillen waarbij de gebruiker de handen vrij heeft voor bijvoorbeeld het besturen van een auto of het bedienen van apparaten.

Lees meer over immersive technologie zoals VR en AR

Haptische interfaces 

Deze technologie registreert (gedetailleerde) handbewegingen van leerlingen en plaatst deze in een virtuele wereld. Ook kan de drager van een haptische interface druk voelen: als de drager een bal indrukt in de virtuele wereld kan de haptische interface het gevoel van druk op de hand simuleren.  

Devices 

Leerlingen die geen gebruik kunnen maken van VR en AR kunnen via gangbare devices als laptops en tablets ook toegang krijgen tot de virtuele wereld. Interactie gebeurt dan door middel van toetsenbord, muis of aanraking. De ervaring via een device is veel minder immersief dan met VR of AR. 

Connectiviteit 

Leerlingen die samenwerken in een virtuele wereld moeten verbonden zijn met een netwerk. Daarbij is het belangrijk dat de verbinding stabiel en snel is, en zo min mogelijk vertraging (latency) heeft. Dat betekent wel dat leerlingen en leerlingen thuis een geschikte verbinding moeten hebben, wat niet altijd het geval is.  

Virtuele samenwerkingsomgeving 

Samenwerkingsomgevingen waar het onderwijs gebruik maakt, zoals MS Teams, zullen in de toekomst functionaliteiten aanbieden om virtueel te kunnen samenwerken. Zo kunnen leerlingen en leerlingen samenwerken in een virtuele samenwerkingsomgeving die de school of opleiding faciliteert. 

Artificial intelligence (AI) 

VR- en AR-hardware genereren data, die moeten worden verwerkt, geanalyseerd en omgezet in een actie. AI maakt dit mede mogelijk. Daarbij gaat het enerzijds om het omzetten van bewegingen van een persoon in de fysieke ruimte naar de virtuele ruimte. Anderzijds gaat het om het analyseren van de interacties van leerlingen tijdens het samenwerken.

Aandachtspunten en tips 

Experimenteer met samenwerking in virtuele werelden 

De technologie is nog niet geschikt voor brede implementatie. Maar er zijn wel concrete mogelijkheden om de technologie uit te proberen. Doe inspiratie op bij andere scholen en deel je eigen ervaringen. Zo krijgen we als onderwijssector inzicht in waar we deze technologie wel of niet voor kunnen inzetten, en wat er nodig is om de technologie toepasbaar te maken, ook in hybride onderwijssituaties. 

Wees voorzichtig met grote investeringen in hardware en software 

De technologische hardware en software die bij dit toekomstbeeld horen, ontwikkelen zich sterk, evenals de markt voor deze technologie. Daarom ligt het voor de hand om aanvankelijk kleinere investeringen te doen in deze technologie, zodat je met weinig risico kunt experimenteren. Zo voorkom je dat je te veel geld investeert in technologie die snel achterhaald is. Onderzoek de mogelijkheden om deze technologie via een lease/as-a-service-constructie af te nemen. 

Houd rekening met toegankelijkheid 

Sommige mensen kunnen slecht tegen het werken met VR- en AR-technologie. We moeten nadenken hoe we virtuele samenwerkingsomgevingen toegankelijk kunnen inzetten. Het is belangrijk om hier al oog voor te hebben bij het experimenteren met deze technologie.  

Kijk goed naar privacy van VR- en AR-toepassingen 

VR- en AR-toepassingen verzamelen data over ons lichaam, zogenaamde intieme data. Deze dataverzameling kan heel functioneel zijn: het registreren van bewegingen. Maar deze data kunnen ook voor verdere data-analyse worden gebruikt. Zorg ervoor dat je weet wat er met deze data gebeurt, ook als je experimenteert.

Wil je je verdiepen in VR?

Lees deze artikelen en trends op het gebied van immersive technologie.

• VR, AR, XR: dit is immersive technologie
• De virtuele en fysieke wereld lopen steeds meer in elkaar over
• Lees ook het toekomstbeeld: neurotechnologie in het onderwijs
• Lees ook het toekomstbeeld: de sociale robot