Evaluation impact of virtual reality immersivity on human learning processes using board games

The aim of this thesis is to examine the impact of virtual interactions and their complexity on human learning processes. The first part consists of a review of existing literature in order to identify which perceptual, cognitive and motor characteristics of real-world tasks and behaviours need to be components of VR environments for learning transfer to occur. Our study focuses on the learning of motor skills through the implementation of "Allegro Chirurgo" board game. In the second part we discuss in detail the design choices, hardware and software technologies used to realise our project. We have created three virtual reality applications of the "Allegro Chirurgo" involving different technologies. The three software have been developed in order to manipulate, during the immersive experience, different sensory feedback (sound, visual, tactile vibrations, haptic force). The use of different combinations of feedback and technologies will allow a more complete understanding of which variables most influence learning. In the last part we present a preliminary study, supporting a wider research, which will be carried out at the Bicocca university in Milan. The objectives in this phase are two: the first one consists in understanding whether our software can actually be a valid tool for learning precision motor movements and the second one to verify if the transfer of learning occurs or not.

Lo scopo di questa tesi è quello di esaminare l’impatto delle interazioni virtuali e la loro complessità sui processi di apprendimento umano. La prima parte consiste in un’analisi della letteratura esistente, al fine di individuare quali caratteristiche percettive, cognitive e motorie dei compiti e dei comportamenti del mondo reale, devono essere componenti degli ambienti VR affinché si verifichi il trasferimento dell’apprendimento. Il nostro studio si concentra sull’apprendimento di competenze motorie tramite l’implementazione del gioco da tavolo l’Allegro Chirurgo. Nella seconda parte trattiamo nel dettaglio le scelte di design, le tecnologie hardware e software utilizzate per realizzare il nostro progetto. Abbiamo realizzato tre applicazioni in realtà virtuale dell’Allegro Chirurgo che coinvolgono tecnologie differenti tra loro. I tre software sono stati sviluppati in modo da poter manipolare durante l’esperienza immersiva diversi feedback sensoriali (sonoro, visivo, vibrazioni tattili, forza aptica). L’utilizzo di combinazioni diverse di feedback e di tecnologie permetterà di comprendere in maniera più completa quali siano le variabili che influenzano maggiormente l’apprendimento. Nell’ultima parte presentiamo uno studio preliminare, a supporto di una ricerca più ampia, la quale verrà svolta presso l’università Bicocca di Milano. Gli obiettivi in questa fase sono due: capire se il nostro software possa essere effettivamente un valido strumento per l’apprendimento di movimenti motori di precisione e verificare che il trasferimento dell’apprendimento avvenga o meno.