Going Down the Abstraction Stream with Augmented Reality and Tangible Robots: the Case of Vector Instruction

要約

物理学や数学などの多くのエンジニアリングおよび科学的分野で使用され、高校でしばしば教えられているにもかかわらず、グラフィカルなベクターの追加は、大学レベルの物理学のクラスでさえ理解する際の誤解を起こしやすいトピックであることが判明しました。
学習体験と結果として生じるベクターの理解を改善するために、拡張現実と具体的なロボットを使用して実装された具体性の衰退が、学習者がベクターの添加の強力な表現を構築するのに役立つことを調査することを提案します。
私たちは、3つの具体性フェージング段階で構成されるゲーミング化学習環境を設計し、30人の参加者との実験を実施しています。
私たちの結果は、前向きな学習利益を示しています。
学習シナリオ中に、技術ツール（拡張現実と具体的なロボット）の使用を理解するために、参加者の動作を広範囲に分析します。
最後に、これらのツールの組み合わせが、具体性のフェードパラダイムを実装する上での本当の利点をどのように示しているかについて説明します。
私たちの仕事は、学習シナリオで触覚対応のロボットと拡張現実によって伝えられる具体的な視覚化をユーザーがどのように利用するかについての経験的洞察を提供します。

要約(オリジナル)

Despite being used in many engineering and scientific areas such as physics and mathematics and often taught in high school, graphical vector addition turns out to be a topic prone to misconceptions in understanding even at university-level physics classes. To improve the learning experience and the resulting understanding of vectors, we propose to investigate how concreteness fading implemented with the use of augmented reality and tangible robots could help learners to build a strong representation of vector addition. We design a gamified learning environment consisting of three concreteness fading stages and conduct an experiment with 30 participants. Our results shows a positive learning gain. We analyze extensively the behavior of the participants to understand the usage of the technological tools — augmented reality and tangible robots — during the learning scenario. Finally, we discuss how the combination of these tools shows real advantages in implementing the concreteness fading paradigm. Our work provides empirical insights into how users utilize concrete visualizations conveyed by a haptic-enabled robot and augmented reality in a learning scenario.

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