Design of educational experiences for virtual reality

Virtual Reality is developing technology with huge potentiality in education. Virtual spaces are safe environments in which new generations of students are stimulated to learn actively through enjoyable experiences. We analyzed potentials and weaknesses of virtual learning with a focus of User Experience Design in immersive spaces. From a neurological point of view, virtual reality can stimulate our brain and in some cases deceive it; our brain believes that immersive spaces are real and events that happen in virtual environments actually happen because they produce emotions on the user. To make this process happen it is essential to design a credible experience. There are several design rules to develop credible virtual experiences. In this thesis, we studied the design principle for virtual environments that have been suggested over the years. We focused on the most relevant ones and designed a conceptual framework to support the development of educational applications. We applied our conceptual framework to two real scenarios involving educational experiences for the course of Orbital Mechanics and Solid State Physics of Politecnico di Milano. In collaboration with DEIB, we designed and developed two educational experience, Space Debris VR and Crystallography VR, applying the ”Double Diamond Design Process” and the “Instructional design theoretical framework of VR based learning environment”. We validated the applications with human sources.

La realtà virtuale è una tecnologia con enormi potenzialità nel contesto educativo. Gli spazi virtuali sono ambienti sicuri in cui le nuove generazioni di studenti possono essere stimolate ad apprendere attivamente attraverso esperienze immersive. Abbiamo analizzato potenzialità e debolezze dell’utilizzo della realtà virtuale nell’apprendimento concentrandoci sulla progettazione dell’esperienza utente in spazi immersivi. Da un punto di vista neurologico, la realtà virtuale può stimolare il nostro cervello arrivando talvolta ad ingannarlo. Per realizzare ambienti virtuali è essenziale progettare esperienze credibili capaci di intrattenere i nostri sensi. Esistono molte regole di progettazione per sviluppare esperienze virtuali credibili. In questa tesi, abbiamo studiato i principi di progettazione per ambienti virtuali che sono stati sviluppati nel corso degli anni concentrandoci su quelli più rilevanti e abbiamo progettato un framework concettuale per supportare lo sviluppo di applicazioni educative. Abbiamo applicato la nostra struttura concettuale a due scenari reali che coinvolgono esperienze educative nel corso di Meccanica orbitale e Fisica dello stato solido del Politecnico di Milano. In collaborazione con il DEIB, abbiamo progettato e sviluppato due esperienze formative, Space Debris VR e Crystallography VR, applicando il “Double Diamond Design Process” e il “Framework teorico di progettazione didattica dell’ambiente di apprendimento basato sulla Realtà Virtuale”. Abbiamo infine validato le applicazioni in università con docenti e studenti e durante eventi aperti al pubblico, avendo dunque la possibilità di testare le applicazioni con persone con background e attitudini disomogenee.