Doorgaan naar hoofdinhoud
  • Toekomstbeeld
  • |
  • Technologische innovatie
  • |
  • mbo

Virtueel samenwerken – een voorbeeld van mens-computerinteractie in het onderwijs

Virtual reality (VR) en augmented reality (AR) maken het mogelijk om steeds beter ‘levensecht’ samen te werken over een grote afstand. Dit biedt in de nabije toekomst veel mogelijkheden voor het onderwijs. Hoe zou dat er uit kunnen zien?

Els Booij
Wietse van Bruggen

Door Els Booij, Wietse van Bruggen

07 juni 2022
11 minuten lezen

Les op afstand, daar heeft iedereen in het onderwijs inmiddels ervaring mee. Dit afstandsonderwijs kan op termijn steeds realistischer worden, dankzij bijvoorbeeld VR-technologie en light field displays, schermen die realistische 3D-beelden tonen. Leerlingen en leraren kunnen in een goede VR-omgeving veel meer het gevoel krijgen dat ze fysiek in dezelfde ruimte zijn – meer dan bij een videogesprek. Naarmate VR-technieken verbeteren, kan ook lichaamstaal in online werelden een grotere rol gaan spelen. 

We verwachten dat de mogelijkheden om samen te werken, te brainstormen en ideeën uit te wisselen in de toekomst vergelijkbaar zijn met die in een fysieke omgeving. De virtuele wereld kan zelfs extra mogelijkheden toevoegen. Ook ontstaan er plaatsen waarin de fysieke en de virtuele wereld samenkomen. Met AR-brillen voegen we bijvoorbeeld informatie toe aan de bestaande wereld.

Veilig VR gebruiken

VR maakt het voor leerlingen mogelijk om in een driedimensionale virtuele ruimte situaties te oefenen die ze in de fysieke realiteit niet mogen, kunnen of willen doen. Hier zijn nu al praktijkvoorbeelden van.

Zo gebruikt Landstede MBO virtual reality bij veiligheidsopleidingen

Hieronder schetsen we een aantal leersituaties uit het onderwijs van de toekomst. De leersituaties zelf zijn herkenbaar en komen nu deels ook voor, maar voor een deel zijn ze hun tijd vooruit. Juist door een stap verder te zetten willen we laten zien hoe virtueel samenwerken zich in de toekomst kan ontwikkelen met behulp van technologie. En hoe online en offline onderwijs verder kunnen integreren. 

Samen meubels ontwerpen 

Samenwerkingsomgeving 

Studenten van de opleiding Meubel & Interieurbouw krijgen van hun docent de opdracht om een ontwerp te maken voor meubilair van een café. De instructies voor de opdracht staan in een digitale leeromgeving. Samen bekijken de studenten de instructies op een laptop. De docent maakt een virtuele wereld aan waarin de studenten kunnen samenwerken. Deze virtuele wereld laadt automatisch een programma met instructies, 3D-objecten en karakters die de studenten kunnen gebruiken.

Inloggen op verschillende manieren 

De studenten loggen afzonderlijk in op de virtuele samenwerkingsomgeving. Bert zet een VR-bril op en logt in vanuit school. Thuis heeft hij niet genoeg ruimte om goed met VR te kunnen werken, hij woont samen met zijn familie op een galerijflat. Gelukkig heeft de school geschikte werkplekken met veel ruimte. Jannie logt in vanuit haar kamer thuis, ze kiest voor een AR-bril. Ze vindt een VR-bril niet fijn, omdat ze zich dan helemaal voelt afgesloten van de buitenwereld. Daarom gebruikt ze een AR-bril op haar eigen kamer. 

Het virtuele klaslokaal. Leerlingen en de leraar loggen op verschillende manieren in.

© Kennisnet

Bilal kan niet goed tegen VR, hij wordt daar direct misselijk van. Hij gebruikt een gewone laptop om toegang te krijgen tot de VR-omgeving. Het scherm van de laptop geeft 3D-beelden die hij kan zien zonder VR-bril. Samenwerken op de laptop ervaart hij als minder intuïtief dan met een VR-bril, maar dat nadeel weegt voor hem minder zwaar dan misselijkheid.

Leerlingen werken samen in een virtuele omgeving met behulp van verschillende devices.

© Kennisnet

Samenwerking en interactie in de virtuele wereld 

De bewegingen, gebaren en non-verbale communicatie van de studenten in de fysieke ruimte zijn ook zichtbaar in de virtuele omgeving. Sensoren in de VR- en AR-brillen en in de ruimte repliceren de lichaamsbewegingen met grote precisie in de virtuele ruimte. Het beeldscherm van de laptop van Bilal heeft hiervoor ingebouwde camera’s en dieptesensoren. Dankzij deze technologie zien de studenten elkaars lichaamstaal levensecht. Zo raakt Bert wat geïrriteerd als een discussie in zijn ogen te lang duurt, wat de andere studenten goed kunnen zien aan zijn non-verbale uitdrukking.  

Samen maken de studenten een plan van aanpak. Ze bedenken welke meubelstukken nodig zijn en maken een taakverdeling. Ook denken ze na over de stijl. Ze willen samen een moodboard maken. Daarvoor plaatsen ze plakkertjes op virtuele whiteboards en bekijken ze samen plaatjes en video’s die ze vinden op internet. Via hun haptische handschoenen waarmee ze virtuele objecten kunnen voelen, maken ze keuzes over de houtsoort die ze willen gebruiken. Moet het hout bijvoorbeeld buigzaam zijn of heel hard?   

De studenten maken de afzonderlijke ontwerpen voor de verschillende meubels in een 3D-programma. Deze 3D-modellen brengen ze in de virtuele wereld. Nu de meubels voor iedereen zichtbaar zijn, bespreken de studenten de resultaten met elkaar. Ook plaatsen ze de meubels in de 3D-ruimte om een optimale kamerindeling te maken. Waar de meubels niet goed passen, passen ze het ontwerp aan. 

Virtueel samenwerken en oefenen met een robotarm in een virtuele omgeving.

© Kennisnet

Feedback en analyse 

De studenten hebben een vraag aan de docent over de hoogte van meubels en hoe ze daar goede keuzes in kunnen maken. Ze sturen een berichtje waarin ze hem vragen om mee te kijken in de virtuele werkruimte. De docent bekijkt het bericht op zijn laptop, doet een VR-headset op en logt in. Hij geeft de studenten tips en laat voorbeelden zien in de vorm van 3D-modellen.   

De docent krijgt op afstand veel informatie over het samenwerkingsproces. Op een dashboard kan hij precies aflezen wie er in de virtuele wereld veel aan het woord was en wie niet. Door de bewegingen van de studenten te analyseren, krijgt hij een indruk van wie er veel afgeleid was. De gesprekken tussen de studenten worden ook op vakinhoud geanalyseerd. Met AI kan de docent vervolgens analyseren op welke niveaus de studenten begrip hebben van deze opdracht en de bijbehorende leerdoelen. Op basis van deze informatie kan de docent beslissen wat er in de lessen aan bod komt of extra aandacht verdient.

De leraar ziet op een dashboard het verloop van de groepsopdracht en krijgt inzicht de samenwerking en de resultaten.

© Kennisnet

Ook altijd fysiek contact 

Virtueel samenwerken heeft voordelen, maar zowel de opleiding als de studenten vinden ook het informele contact in de fysieke realiteit belangrijk. Sommige studenten vinden het fijner om de brainstormfase met elkaar op school te doen in plaats van op afstand. Zo leren ze elkaar eerst beter kennen. De hele dag met een VR- of AR-bril op vinden zij helemaal niets. De virtuele realiteit kan de beleving met elkaar in de fysieke werkelijkheid nu eenmaal niet geheel vervangen.    

Ook is het prettig om evaluaties tussendoor of aan het eind samen te doen, in één fysieke ruimte. De docent kan daarbij op het beeldscherm goed laten zien wat de voortgang van de opdracht is en hierbij tips geven. Vaak is daarbij altijd wel een student verhinderd, maar gelukkig kan die vanuit huis inloggen om de bespreking toch mee te krijgen en zijn studiegenoten even te zien.

In de klas en vanuit huis bespreken leraar en leerlingen de voortgang van de opdracht. Live contact blijft altijd belangrijk.

© Kennisnet

Volwassenheid van de technologieën 

De bovenstaande beschrijving is een toekomstschets. Er zijn nog geen virtuele werelden of (hybride) ruimtes op school waar leerlingen en studenten probleemloos kunnen inloggen via verschillende soorten devices. We zien wel de eerste experimentele voorbeelden van online interactie in VR waar lichaamstaal goed kan worden geïnterpreteerd, hoewel dit nog niet breed beschikbaar is. Maar die toekomst is misschien dichterbij dan we denken.  

Er is veel gaande op het gebied van online samenwerkingsomgevingen, VR, AR en mixed reality (MR). De eerste succesverhalen hebben een golf van enthousiasme losgemaakt, maar deze verwachtingen overstijgen de daadwerkelijke mogelijkheden. VR en AR zijn wat verder qua ontwikkeling, maar het blijkt niet zo eenvoudig om AR en VR zomaar toe te passen en de technologieën vragen flinke investeringen.  

Waar staan we nu en welke kant gaat het op? De coronapandemie heeft ontwikkelaars van bestaande samenwerkingsomgevingen gestimuleerd om gebruikstoepassingen te verbeteren. Ontwikkelaars zijn bezig om generieke functionaliteit voor VR en AR in te bouwen in hun systemen en web conferencing-tools. Dat doen ze niet speciaal voor het onderwijs. De toepassing van deze technologieën in samenwerkingsomgevingen komt echter nog maar net op gang.   

Interoperabiliteit van systemen en hardware van meerdere partijen is essentieel voor de realisatie van deze toekomstschets. We willen immers niet afhankelijk zijn van één partij, we willen keuzemogelijkheid. Maar de markt ontwikkelt zich sterk. Verschillende partijen proberen een voorsprong te krijgen en willen de markt zoveel mogelijk claimen. Interoperabiliteit tussen verschillende systemen en hardware is daarom niet vanzelfsprekend.

Technologieën 

Dit toekomstbeeld maakt gebruik van een mix van leermiddelen en technologieën.   

VR en AR 

Deze technologie geeft leerlingen de mogelijkheid om een virtuele samenwerkingsomgeving binnen te gaan. In virtual reality is de gebruiker helemaal afgesloten van de buitenwereld. Er wordt een headset of head-mounted display (HMD) opgezet, al dan niet gecombineerd met controllers en andere extra’s. De gebruiker ervaart daarmee een volledig andere, virtuele realiteit. De bekendste voorbeelden van VR komen uit de gamingindustrie. Bij augmented reality wordt een presentatielaag met informatie aan de werkelijkheid toegevoegd. Een van de bekendste voorbeelden is het smartphonespel Pokémon Go. Maar er zijn ook AR-brillen waarbij de gebruiker de handen vrij heeft voor bijvoorbeeld het besturen van een auto of het bedienen van apparaten.  

Hoewel de technologie zich niet meer heel sterk ontwikkelt en de meeste headsets dezelfde functionaliteiten bieden, is de markt nog wel sterk in beweging. Verschillende leveranciers vechten om marktaandeel en dat maakt het voor organisaties (en scholen) moeilijk om een duurzame investering te doen. Het is nog onduidelijk welke producten het meest gangbaar worden. De kosten zijn hoog en de vraag is of aangeschafte apparatuur over een aantal jaar ook nog gebruikt gaat worden. Headsets worden steeds beter, maar er is nog een weg te gaan voordat ze breed inzetbaar zijn tegen acceptabele kosten. Dit heeft ook te maken met de beperkte beschikbaarheid van goede educatieve content. 

Er bestaan ook beeldschermen die een 3D-ervaring geven zonder een speciale bril, maar dat zijn nog nicheproducten. De hardware en software zijn nog niet goed genoeg om de ervaring van samenwerking tussen mensen in de fysieke realiteit na te kunnen bootsen in de virtuele wereld. Zeker als het gaat om gezichtsuitdrukkingen en non-verbale taal. 

Lees meer over immersieve technologie zoals VR en AR

Haptische interfaces  

Deze technologie registreert (gedetailleerde) handbewegingen van leerlingen en plaatst deze in een virtuele wereld. Ook kan de drager van een haptische interface druk voelen: als de drager een bal indrukt in de virtuele wereld kan de haptische interface het gevoel van druk op de hand simuleren.

Devices 

Leerlingen en studenten die geen gebruik kunnen maken van VR en AR, kunnen via gangbare devices als laptops en tablets ook toegang krijgen tot de virtuele wereld. Interactie gebeurt dan met toetsenbord, muis of aanraking. De ervaring via een device is veel minder immersief – onderdompelend – dan met VR of AR.

Connectiviteit 

Leerlingen en studenten die samenwerken in een virtuele wereld, moeten verbonden zijn met een netwerk. Daarbij is het belangrijk dat de verbinding stabiel en snel is en zo min mogelijk vertraging (latency) heeft. Dat betekent wel dat leerlingen en studenten thuis een geschikte verbinding moeten hebben, wat niet altijd het geval is.

Virtuele samenwerkingsomgeving 

Samenwerkingsomgevingen waar het onderwijs gebruik maakt, zoals MS Teams, zullen in de toekomst functionaliteiten aanbieden om virtueel te kunnen samenwerken. Zo kunnen leerlingen en studenten samenwerken in een virtuele samenwerkingsomgeving die de school of opleiding faciliteert.

Artificial intelligence (AI) 

VR- en AR-hardware genereren data, die moet worden verwerkt, geanalyseerd en omgezet in een actie. AI maakt dit mede mogelijk. Daarbij gaat het enerzijds om het omzetten van bewegingen van een persoon in de fysieke ruimte naar de virtuele ruimte. Anderzijds gaat het om het analyseren van de interacties van leerlingen tijdens het samenwerken.

Aandachtspunten en tips 

Experimenteer met samenwerking in virtuele werelden 

De technologie is nog niet geschikt voor brede implementatie. Maar er zijn wel concrete mogelijkheden om de technologie uit te proberen. Doe inspiratie op bij andere scholen en deel je eigen ervaringen. Zo krijgen we als onderwijssector inzicht in waar we deze technologie wel of niet voor kunnen inzetten en wat er nodig is om de technologie toepasbaar te maken. Oók in hybride onderwijssituaties.

Wees voorzichtig met grote investeringen in hardware en software 

De technologische hardware en software die bij dit toekomstbeeld horen, ontwikkelen zich sterk, evenals de markt voor deze technologie. Daarom ligt het voor de hand om aanvankelijk kleinere investeringen te doen in deze technologie, zodat je met weinig risico kunt experimenteren. Zo voorkom je dat je te veel geld investeert in technologie die snel achterhaald is. Onderzoek de mogelijkheden om deze technologie via een lease- of as-a-service-constructie af te nemen.

Houd rekening met toegankelijkheid 

Sommige mensen kunnen slecht tegen het werken met VR- en AR-technologie. We moeten nadenken hoe we virtuele samenwerkingsomgevingen toegankelijk kunnen inzetten. Het is belangrijk om hier al oog voor te hebben bij het experimenteren met deze technologie.

Kijk goed naar privacy van VR- en AR-toepassingen 

VR- en AR-toepassingen verzamelen data over ons lichaam, zogenaamde intieme data. Deze dataverzameling kan heel functioneel zijn: het registreren van bewegingen. Maar deze data kunnen ook voor verdere data-analyse worden gebruikt. Zorg ervoor dat je weet wat er met deze data gebeurt, ook als je experimenteert.

De onderwerpen waarover wij publiceren