6 research outputs found
Enhanced cognitive workload evaluation in 3D immersive environments with TOPSIS model
Research puts forward perception-based cognitive workload evaluation methods to help VR developers and users measuring their workload when playing with a VR application. Approaches to measure workload based on biosensors have progressed significantly, while evaluation based on subjective methods still rely on standard questionnaires such as the NASA-TLX table, the Subjective Workload Assessment Technique and the Modified Cooper Harper scale. The pre-defined questions enable operators to carry out experiments and analyse the data more easily than with biofeedback. However, the subjective evaluation process can bias the results because of unperceived internal changes and unknown factors among users. It is therefore necessary to have a method to handle and analyse this uncertainty. We propose to use the Technique for Order Performance by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) model to analyse the NASA-TLX table for measuring the overall user workload instead of using the classical weighted sum method. To show the advantage of the TOPSIS approach, we performed a user experiment to validate the approach and its application to VR, considering factors including the VR platform and the scenario density. Three different weighting methods, including the fuzzy Analytic Hierarchy Process (AHP) from fuzzy logic, the classical weighting based on pairwise comparison and the uniform weighting method, were tested to see the applicability of the TOPSIS model. The results from TOPSIS were consistent with those from other evaluation methods; a significant reduction in the coefficient of variation (CV) was observed when using the TOPSIS model to analyse the NASA-TLX scores, indicating an enhanced precision of the workload evaluation by the TOPSIS method. Our work has a potential application for VR designers and experimenters to compare cognitive workload among conditions and to optimize the settings.China Scholarship Council: No.20170839001
Collaborative Work Enabled by Immersive Environments
Digital transformation facilitates new methods for remote collaboration while shaping a new understanding of working together. In this chapter, we consider global collaboration in the context of digital transformation, discuss the role of Collaborative Virtual Environments (CVEs) within the transformation process, present an overview of the state of CVEs and go into more detail on significant challenges in CVEs by providing recent approaches from research
Holistic Approach for Authoring Immersive and Smart Environments for the Integration in Engineering Education
Die vierte industrielle Revolution und der rasante technologische Fortschritt stellen die etablierten Bildungsstrukturen und traditionellen Bildungspraktiken in Frage. Besonders in der Ingenieurausbildung erfordert das lebenslange Lernen, dass man sein Wissen und seine Fähigkeiten ständig verbessern muss, um auf dem Arbeitsmarkt wettbewerbsfähig zu sein. Es besteht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels in der Bildung und Ausbildung hin zu neuen Technologien wie virtueller Realität und künstlicher Intelligenz. Die Einbeziehung dieser Technologien in ein Bildungsprogramm ist jedoch nicht so einfach wie die Investition in neue Geräte oder Software. Es müssen neue Bildungsprogramme geschaffen oder alte von Grund auf umgestaltet werden. Dabei handelt es sich um komplexe und umfangreiche Prozesse, die Entscheidungsfindung, Design und Entwicklung umfassen. Diese sind mit erheblichen Herausforderungen verbunden, die die Überwindung vieler Hindernisse erfordert.
Diese Arbeit stellt eine Methodologie vor, die sich mit den Herausforderungen der Nutzung von Virtueller Realität und Künstlicher Intelligenz als Schlüsseltechnologien in der Ingenieurausbildung befasst. Die Methodologie hat zum Ziel, die Hauptakteure anzuleiten, um den Lernprozess zu verbessern, sowie neuartige und effiziente Lernerfahrungen zu ermöglichen. Da jedes Bildungsprogramm einzigartig ist, folgt die Methodik einem ganzheitlichen Ansatz, um die Erstellung maßgeschneiderter Kurse oder Ausbildungen zu unterstützen. Zu diesem Zweck werden die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Aspekten berücksichtigt. Diese werden in den drei Ebenen - Bildung, Technologie und Management zusammengefasst. Die Methodik betont den Einfluss der Technologien auf die Unterrichtsgestaltung und die Managementprozesse. Sie liefert Methoden zur Entscheidungsfindung auf der Grundlage einer umfassenden pädagogischen, technologischen und wirtschaftlichen Analyse. Darüber hinaus unterstützt sie den Prozess der didaktischen Gestaltung durch eine umfassende Kategorisierung der Vor- und Nachteile immersiver Lernumgebungen und zeigt auf, welche ihrer Eigenschaften den Lernprozess verbessern können. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der systematischen Gestaltung immersiver Systeme und der effizienten Erstellung immersiver Anwendungen unter Verwendung von Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz.
Es werden vier Anwendungsfälle mit verschiedenen Ausbildungsprogrammen vorgestellt, um die Methodik zu validieren.
Jedes Bildungsprogramm hat seine eigenen Ziele und in Kombination decken sie die Validierung aller Ebenen der Methodik ab. Die Methodik wurde iterativ mit jedem Validierungsprojekt weiterentwickelt und verbessert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Methodik zuverlässig und auf viele Szenarien sowie auf die meisten Bildungsstufen und Bereiche übertragbar ist.
Durch die Anwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Methoden können Interessengruppen immersiven Technologien effektiv und effizient in ihre Unterrichtspraxis integrieren. Darüber hinaus können sie auf der Grundlage der vorgeschlagenen Ansätze Aufwand, Zeit und Kosten für die Planung, Entwicklung und Wartung der immersiven Systeme sparen.
Die Technologie verlagert die Rolle des Lehrenden in eine Moderatorrolle. Außerdem bekommen die Lehrkräfte die Möglichkeit die Lernenden individuell zu unterstützen und sich auf deren kognitive Fähigkeiten höherer Ordnung zu konzentrieren. Als Hauptergebnis erhalten die Lernenden eine angemessene, qualitativ hochwertige und zeitgemäße Ausbildung, die sie qualifizierter, erfolgreicher und zufriedener macht
Asymetric Telecollaboration in Virtual Reality
International audienceWe present a first study where we combine two asymetric virtual reality systems for telecollaboration purposes: a CAVE system and a head-mounted display (HMD), using a server-client type architecture. Experiments on a puzzle game in limited time, alone and in collaboration, show that combining asymetric systems reduces cognitive load. Moreover, the participants reported preferring working in collaboration and showed to be more efficient in collaboration. These results provide insights in combining several low cost HMDs with a unique expensive CAVE