En kvinne kikker gjennom vernebriller innebygd i en stor svart hjelm. Skoglyder kommer fra forskjellige hjørner av rommet: en fugl kvitrende her, en bris hvisker der. Hun beveger seg sakte rundt i rommet. På veggen projiseres en flat digital skog slik at observatører kan få en grov idé om omgivelsene, men i hennes sinns øye er ikke denne undergraden å pacere lenger enn et lite, trangt rom på et universitetslaboratorium. Takket være den svarte hjelmen, går hun gjennom skogen.
Om et øyeblikk har hun gitt en styrespak som ser ut og vibrerer som motorsag, og hun blir bedt om å hugge ned et tre. Når hun fullfører oppgaven, føler hun den samme slags motstand hun kan føle hvis hun skjærer ned et ekte tre. Når hun forlater denne skogen og kommer inn i den "virkelige" verden, vil papirforbruket hennes synke med 20 prosent, og hun vil vise en målbar preferanse for resirkulerte papirprodukter. Disse effektene vil fortsette i løpet av de neste ukene, og forskere antar at det vil være et ganske permanent skifte. Til sammenligning vil studenter som ser en video om avskoging eller lese en artikkel om emnet, øke bevisstheten om papiravfall gjennom den dagen - men de vil komme tilbake til baseline-oppførselen sin innen slutten av uken.
Treskjæringsstudien er en av mange som Stanford University har utført i sitt virtuelle menneskelige samhandlingslaboratorium de siste årene, i et forsøk på å finne ut i hvilken grad en simulert opplevelse kan påvirke atferden. Og det er en del av et voksende forskningsfelt som antyder at virtuelle opplevelser kan tilby en kraftig katalysator for ellers apatiske grupper å begynne å bry seg om problemer og iverksette tiltak, inkludert om klimaendringer. Det er viktig fordi det er bevist at tidsbruk i naturen er ganske gunstig for menneskers helse, uansett om mennesker tilbakebetaler fordelene, har en tendens til å stole på den type naturopplevelser de har i ungdommen. I en studie fra 2009 publisert i tidsskriftet PLoS ONE, fant forskere fra University of Pretoria i Sør-Afrika at mens folk som brukte tid på fotturer og backpacking var mer villige til å støtte bevaringsinnsats et tiår eller mer senere, ville de som hadde besøkt nasjonalparker eller tilbrakte tid på å fiske da barna faktisk var mindre tilbøyelige til å gjøre noe for å støtte miljøet. En tidligere (2006) studie om forholdet mellom naturopplevelser og miljøisme fant at selv om de som hadde tilbrakt ungdommen sin i "vill" natur, definert som fotturer eller leker i skogen, var mer sannsynlig å være miljøforkjempere som voksne, de som hadde ikke blitt utsatt for "domestisert" natur - definert som besøk i parker, plukke blomster, plante frø eller pleie hager - var det ikke. Med tanke på at det ikke er sannsynlig at hvert barn har en "vill" naturopplevelse, er forskere på jakt etter andre måter å kultivere miljøansvarlig atferd på.
Et skjermbilde av virtual reality-miljøet som ble brukt i tresnittstudien ved Stanford University. (Bilde: Virtual Human Interaction Lab / Stanford University) Det siste arbeidet med virtual reality bygger på omtrent et halvt århundre av atferdsstudier som indikerer menneskers vilje til å skifte atferd er direkte knyttet til vår følelse av kontroll.
Klimaendringer, som mange store miljøspørsmål, er et problem som få mennesker føler at de har direkte innvirkning - på bedre eller verre. Som forskerne Sun Joo (Grace) Ahn og Jeremy Bailenson skrev i en kommende artikkel i tidsskriftet Computers and Human Behaviour, kan individuelle handlinger i mikroskala, som å ikke resirkulere papir eller støtte visse politikker, over tid bidra til negativt miljø konsekvenser, som avskoging, som igjen påvirker klimatrender over mange år. Men de lange tidsrammer og stor skala skaper en farlig frakobling. Mens 97 prosent av fagfellevurdert vitenskapelig forskning peker på menneskelige aktiviteter som en primær bidragsyter til klimaendringer, er det bare halvparten av amerikanerne som ser på koblingen.
Talsmenn for virtuell virkelighet tror det kan bidra til å få hjem virkningene av klimaendringer og få folk til å føle seg bemyndiget til å gjøre noe med det. "Når individer føler at deres atferd direkte påvirker miljøets trivsel, er det mer sannsynlig at de er opptatt av og aktivt omsorg for miljøet, " skrev Ahn og Bailenson.
Bailenson, en kognitiv psykolog og grunnlegger av Stanfords Virtual Human Interaction Lab, ser spesiell verdi i virtuell virkelighet knyttet til klimaendringer fordi det gir mulighet for en kombinasjon av ekte opplevelse med ubegrensede muligheter: Hjernen behandler den virtuelle opplevelsen som ekte, men på vet samtidig at alt er mulig i simuleringen.
"Man kan visceralt oppleve forskjellige futures og få førstehåndserfaring om konsekvensene av menneskelig atferd, " sa Bailenson.
Lærer Tech
Forskere som jobber med både virtuell og utvidet virkelighet - der mobilapper på smarttelefoner eller nettbrett legger over informasjon om virkeligheten - eksperimenterer i økende grad med disse teknologiene som læringsverktøy. Flere universiteter, inkludert Stanford, Harvard og MIT, piloterer bruken av disse utvidede og virtuelle virkelighetene i mellom- og videregående skoler. Og museer, som nyter mer fleksibilitet, og som opererer utenfor rammen av læreplankrav og testresultater, har helhjertet omfavnet ideen. Vitenskapsmuseer og dyrehager på begge kyster bruker teknologien i utstillinger og distribuerer augmented reality-apper som besøkende kan bruke på sine telefoner eller på mobile enheter med museumsutgaver for å lære mer om hva de ser.
"Å forstå kompliserte problemer som klimaendringer krever et perspektivskifte med tanke på hvordan du er villig til å se problemet, " sa Amy Kamarainen, meddirektør for Harvards EcoMOBILE- og EcoMUVE-prosjekter. "Vi prøver å gjøre det ved å fordype barna i miljøer som har elementer som ligner på virkelige systemer, men er noe forenklet for å møte barna der de er. Vi setter dem i komplekse verdener, men gir dem verktøyene for å kunne pakke ut hva som skjer. "
EcoMUVE, et multi-user, stasjonær datamaskinbasert virtuelt miljø som har et simulert damøkosystem, ble utviklet av Harvard University for å lære studentene grunnleggende biologiske prosesser som fotosyntese og dekomponering samt systemer som tenker på komplekse miljøspørsmål. Harvard-teamet lanserte nylig EcoMOBILE, en tilsvarende augmented reality-app, som gjør det mulig for studenter å ta EcoMUVE-opplevelsen med seg, samle inn data ute i feltet og "se" hva som skjer under overflaten og hva som skjedde i et økosystem i fortiden . EcoMUVE ble opprinnelig pilotert på skoler i Massachusetts og New York, men er nå tilgjengelig for nedlasting av alle skoler, og brukes over hele USA og i andre land også, inkludert India og Mexico. EcoMOBIL blir for tiden pilotert på skoler i Massachusetts og New York.
En håndfull Massachusetts videregående skoler har også pilotert en MIT-utviklet augmented reality-app kalt Time Lapse 2100, som krever at brukerne angir forskjellige retningslinjer som vil påvirke miljøet og viser dem hva som ville skje hvis disse retningslinjene ble vedtatt. I høst skal Bay Area-skolene pilotutprøve Stanfords Coral Reef, et virtual reality-spill der deltakerne blir et stykke korall i et skjær påvirket av forsuring av havet. Alle de tre universitetene jobber også med museer og vitenskapelige læringssentre for å implementere teknologien i læringsopplevelser.
"Jeg ble i utgangspunktet ikke solgt på ideen om utvidet virkelighet, " sa kognitiv vitenskapsmann Tina Grotzer, professor i Harvards utdanningshøyskole og co-rektor-etterforsker for både EcoMUVE- og EcoMobile-prosjektene. Grotzer tilbrakte flere år som lærer selv før han dro til Harvard for å undersøke hvordan barna lærer, særlig hvordan de lærer naturfag. Grotzer sa at det var teknologiens potensiale å drive hjemmeundervisning i miljøvitenskap som vant henne. "Med fysikk kan du gjøre et eksperiment, og barna kan se øyeblikkelig hva du snakker om. Med miljøvitenskap prøvde vi å gjøre et dekomponeringseksperiment, men du satte opp eksperimentet og deretter 12 uker senere skjer det noe. Da barna har mistet interessen helt. "
Det er fordi det er vanskelig for barna å forstå noe som de ikke umiddelbart kan se, forklarte Grotzer. Utvidet virkelighet gjør det mulig for lærere å utvide den visjonen, eller det lærde kaller en oppmerksom ramme, og gjøre det usett mer håndgripelig. For eksempel tar lærere barna til et nærliggende tjern og bruker EcoMOBILE for å vise dem hvordan byen dumpet søppel der for 60 år siden og nesten fylte ut det som i dag er et uberørt, naturlig tjern. Appen viser dem hvordan planter rundt dammen gjør sollys til energi og avslører hva mikroskopisk damliv gjør under vannets overflate. Den leder dem også gjennom den virkelige samlingen av vannprøver, som det hjelper dem å analysere.
"Jeg har tagget med på disse feltturene og har sett hvordan teknologien faktisk fordyper dem mer i omgivelsene, i stedet for å distrahere dem, " sa Grotzer. Studentene bruker smarttelefoner til å ta fotografier og notater for å dokumentere hva de ser: klarheten i tjernvannet, været, beskrivelser av prøvene deres, forskjellige arter av insekter og fugler. Og de kan lære i sitt eget tempo også. "På en vanlig feltreise, hvis en elev hadde et spørsmål, måtte de forlate det øyeblikket som anspurte spørsmålet og gå til læreren, " sa Grotzer. “Læreren ville tilrettelegge for behovene til 30 barn. På denne måten kan de finne svaret selv og holde seg i øyeblikket, holde seg opptatt med det de ser på. "
I Stanfords Coral Reef legemliggjør studentene et høyt stykke lilla koraller utenfor kysten av Italia, nær Ischia. I løpet av en 14-minutts leksjon blir de tatt gjennom opplevelsen av å være koraller i en vannmasse påvirket av forsuring av havet. Til å begynne med er det omkringliggende havet fylt med en overflod av sjøliv. Bølger rundt skjæret simuleres av gulvvibrasjoner og havlyder. En labtekniker berører periodevis deltakeren med en pinne i synkroniserte bevegelser for å sammenfalle med det han ser som et fiskenett som treffer revet. Så setter forsuringen seg i. Sjøliv begynner å dø av rundt. Reven begynner å miste fargen, det samme gjør korallstykket som deltakeren har legemliggjort.
Bailenson og teamet hans har testet simuleringen med studenter og vist at det resulterte i at studenter bryr seg mer om hva som skjer med korallrev. Teamet fulgte deltakerne over uker, sammenlignet dem med en gruppe som ganske enkelt hadde sett en video om hvordan forsuring av havet påvirker korallrev, og fant at holdningsendringen som ble katalysert av virtual reality-opplevelsen, varte lenger enn noen skift som ble rørt av videoen.
Smarttelefoner for alle
Enten skolene velger en utvidet reality-nettbrett-app som fører elever rundt i skolegården som påpeker, for eksempel, den biologiske prosessen på jobb i komposthaugen, eller en landskapsbasert smarttelefon-app (som EcoMOBILE eller Time Lapse 2100) for bruk på en feltreise, eller en skrivebordsopplevelse (som EcoMUVE) som kan brukes i skolens datamaskinlaborasjon, de møter bratt fane for både maskinvare og programvare. Maskinvare for simuleringer av virtual reality er fortsatt uoverkommelig for de fleste skoler, selv om kostnadene kommer ned: virtuelle hodesett som Oculus Rift koster nå forbrukere 350 dollar. En skole kan potensielt kjøpe noen få hodetelefoner til et virtualiseringsspill med flere brukere som fire elever kunne spille om gangen mens resten av klassen jobber med en utvidet virkelighetskomponent på stasjonære maskiner i nærheten.
Til tross for et økende utvalg av alternativer og synkende priser, møter skoler som ønsker å bruke disse teknologiene i klasserommet, en rekke utfordringer.
Hvis virtuell og utvidet virkelighet skal ha en målbar innvirkning på hvordan fremtidige generasjoner forstår og nærmer seg klimaendringer, vil tilgang på tvers av alle samfunnsøkonomiske klasser være nøkkelen. Kamarainen sa at i noen skoledistrikter med høyere inntekt kunne elevene bruke sine egne enheter.
I mange skolekretser rundt om i landet har imidlertid flertallet av elevene ikke smarttelefoner. Mobiltelefonselskapet Kajeet har begynt å ta opp dette problemet ved å tilby skolene datapakker som gir WiFi med skolestyrt filtrering, slik at de kan sette tidsbegrensninger for bruk, slik at barna kan ta hjemmeskoler som leveres på nettet for kun skolearbeid.
På skolene der Kamarainen jobber, leverer Harvard smarttelefoner til elevene for bruk på feltturer og betaler for Kajeets WiFi og datatjeneste (to til tre øre per megabyte per enhet). Harvard-appene fungerer på både smarttelefoner og nettbrett, så det er mulig at noen av de tusenvis av amerikanske skoler som har kjøpt eller fått tildelt nettbrett de siste to årene, kan registrere seg hos Kajeet for å muliggjøre bruk av disse appene på og utenfor campus . Industrianalytikere anslår at amerikanske skoler vil kjøpe ytterligere 3, 5 millioner nettbrett innen utgangen av 2014, og flere selskaper, inkludert Intel, AT&T, Fox og Qualcomm har satt i gang ideelle tiltak for å utdele nettbrett på skolene.
Rektorens kontor
Selv om selskaper som Kajeet lykkes med å gjøre maskinvare mer overkommelig for skoler, har fortsatt virtuelle og utvidede reality-utviklere en lang vei for å se programmene deres som er bredt brukt i utdanning. Logistiske utfordringer inkluderer sikring av finansiering til pilotprøver, budsjettering av midler til innkjøp av ny teknologi, opplæring av ansatte og vinning av innkjøp fra foreldre, lærere og administratorer.
"Det er sammenstøt hele tiden mellom virkeligheten i det som foregår i et klasserom og hva forskere ønsker å se skje i et klasserom, " sa Paul Olson, en oppsøkende spesialist ved Games Learning Society, eller GLS, ved University of Wisconsin i Madison, som underviste i syvende klasse i mer enn tre tiår. Han sa at mye av tiden hans i disse dager blir brukt på å forklare forskere hvordan livet er "i skyttergravene" og oppfordre lærere til å eksperimentere med GLS-spill for å motivere de studentene som "virkelig ikke svarer på et foredrag eller et kapittel i en bok, men programmerer over alt noe. "
Det er her museer som inkluderer disse teknologiene kan fylle noen hull. "Et museum har frihet til å gå utenfor de stive retningslinjene og kravene som skolene blir holdt til, " sa Dan Wempa, visepresident for eksterne anliggender for New York Hall of Science i Queens, som ser omtrent 1200 elever per dag på feltreiser i løpet av skoleåret. Museets siste utstilling Connected Worlds, laget med innspill fra Kamarainen, vil fordype besøkende i en digital, interaktiv verden som viser hvordan deres handlinger påvirker miljøet. I en del av utstillingen tilfører besøkende vann til miljøet og en plante blomstrer. I en annen tilfører de for mye og forårsaker flom. Sammensatt viser utstillingen naturen raskt fremover for å hjelpe studentene å se hvordan deres individuelle og felles handlinger skader eller opprettholder plante- og dyreliv, rent vann og frisk luft.
"Studenter har en kilde til å vite at vann er viktig, men de sier 'Jeg visste ikke at det er DET viktig, og jeg var ikke klar over at det jeg gjør her påvirker noen der borte, '" sa Wempa.
PTA
"Jeg er ikke opptatt av at barna mine blir fordypet i denne typen teknologi, " sa Megy Karydes, markedskonsulent og mor til to (7 og 9 år) i Chicago. "Vi begrenser veldig mye barna våre for elektronisk eksponering fordi jeg ikke vil ha dem avhengige. På den annen side innser jeg at de må være klar over hva som skjer i verden også. Jeg balanserer det, men hvis jeg måtte feile på siden av forsiktighet, vil jeg helst at vi går turer enn at de stirrer på en skjerm. "
Karydes bekymring er vanlig blant foreldre. "Det er to måter foreldre har en tendens til å se på disse spillene, " sa Eric Klopfer, som leder MITs Scheller Teacher Education Program, utviklet Time Lapse 2100, og har forsket på bruken av augmented reality i utdanning siden 2009. "Den ene er, "Flott. Barnet mitt er utenfor, men han har fortsatt telefonen i hånden, " og den andre er at mobilenheten og spillet faktisk får ungen sin utenfor. "
Kamarainen og Grotzer har også hørt foreldrenes bekymringer for teknologi som avbryter barnas opplevelse av naturen, og de har jobbet hardt for å designe spill som de føler komplementerer et forhold til naturen i stedet for å forringe det.
EcoMOBILE-piloten har tatt med rundt 1000 studenter så langt, og Kamarainen sa at de konsekvent snakker om hvordan den utvidede reality-biten hjelper dem å se ting som foregår i lokalsamfunnene deres som de aldri har vært oppmerksom på før. "De sier at dette hjelper med å åpne øynene for miljøet som er rundt dem, " sa Kamarainen. "De er mer bevisste og bevisste på det, og følger nøye med på den naturlige verdenen."
Til syvende og sist sier talsmenn at disse spillene ikke bare kompletterer og forbedrer studentenes forhold til naturen, men også lærer dem hvordan de tenker systematisk og å se sine egne roller i å skade eller forbedre deres verden.
"De yngre barna sier: 'Jeg må skape en verden!'" Wempa sa, "og de eldre barna sier: 'Jeg liker dette fordi det føltes som om jeg hadde kontroll, og som barn har jeg aldri kontroll av noe som helst.' Det bærer over. De forstår at handlinger får konsekvenser og at de kan påvirke utfall. "
Denne artikkelen ble produsert av Climate Confidential og utgitt for gjenbruk under en Creative Commons Attribution 4.0 International License.
