Ранние этапы обучения навыкам изготовления, таким как цифровое производство, обычно включают простые упражнения, такие как лазерная резка или 3D-печать основных форм и объектов. В нашем гиперсвязанном, гиперстимулированном мире эта учебная деятельность может показаться немного не впечатляющей — чувство, которое вызвало Дишиту Турахию, доктора философии Массачусетского технологического института студент в области электротехники и информатики и филиал Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта (CSAIL), чтобы переосмыслить процесс обучения, чтобы поддерживать интерес, вдохновение и возможности учащихся. Вместе с коллегами, в том числе с профессором Массачусетского технологического института Стефани Мюллер, Турахиа с тех пор разработал новую систему для обучения вычислительному производству, которая позволяет детям создавать своих любимых персонажей прямо из цифровых игр.
В: Какими способами мы можем переосмыслить навыки обучения мастеров для маленьких детей?
О: Один из ключевых факторов в обучении детей младшего возраста навыкам — поддерживать их вовлеченность, интерес и вдохновение. Поэтому мы поставили перед собой задачу переосмыслить, как цифровое производство может быть представлено и обучено юным ученикам в игровой и увлекательной форме.
Мы разработали новый подход, в котором мы объединили обучение изготовлению с игрой в видеоигры. Дети уже играют во множество видеоигр, в которых есть бесчисленное множество цифровых объектов и персонажей, с которыми взаимодействуют игроки. Итак, мы подумали про себя, что если, играя в эти игры и взаимодействуя с цифровыми объектами и персонажами, дети смогут создавать их, чтобы взаимодействовать с ними в физическом мире, и попутно изучать навыки изготовления и изготовления?
Рассмотрим пример, когда юный ученик играет в игру «Pokémon Let’s Go», и каждый раз, когда он ловит нового покемона, он также получает файлы для изготовления физического покемона, чтобы добавить его в свою коллекцию. Или представьте, когда ребенок, играющий в «Легенду о Зельде», приобретает один из самых редких предметов, Меч Биггорона, он может изготовить физическую версию редкого меча и использовать его в качестве игрового контроллера. Теперь эти юные учащиеся могут играть в свои любимые увлекательные игры и изготавливать игровые объекты, с которыми они могут иметь личные связи , а также получать знания о цифровом производстве, такие как настройки инструментов и спецификации материалов.
Однако реализация этого видения обучения изготовлению с помощью игр сопряжена с двумя основными проблемами. Первая проблема заключается в преобразовании существующих цифровых игр в игры-фабрикации без открытого доступа к исходному коду игры. Вторая проблема заключается в создании файлов изготовления нужных игровых объектов без доступа к игровым репозиториям или файлам ресурсов. В нашей работе мы решили обе эти проблемы, используя алгоритмы компьютерного зрения для обнаружения, сегментации и извлечения объектов, и создали набор инструментов под названием FabO.
Инструментарий FabO позволяет преподавателям выбирать важные моменты в существующих играх — например, поимку покемонов или приобретение меча Биггорона — и помечать их как события изготовления. Когда учащиеся играют в эти игры, FabO отслеживает их игровой процесс в поисках помеченных событий изготовления. Когда они сталкиваются с событием изготовления, FabO автоматически генерирует файлы изготовления для игровых объектов в рамках события и уведомляет учащихся. Учащиеся могут создавать объекты из своего личного игрового процесса во время или после игры.
Идея создания игр для обучения может персонализировать опыт обучения навыкам творца для молодых учащихся увлекательным и содержательным способом, перенося игровые объекты из их игрового процесса в физический мир.
В: Какая польза от расширения игрового процесса обратно в физический мир?
О: Это отличный вопрос! После того, как мы создали набор инструментов FabO, наше следующее исследовательское задание было сосредоточено именно на этом вопросе: учитывая возможность переноса цифровых объектов в физический мир, каким образом можно расширить опыт как обучения, так и игры?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы провели предварительное исследование, в ходе которого предложили участникам использовать FabO и преобразовать существующие видеоигры по своему выбору в игры-фабрикации. Затем мы проанализировали характеристики 47 искусственных объектов из 33 различных игр, которые участники решили преобразовать в игры с изготовлением с помощью FabO. Наш анализ показал, что эта идея не только позволила нам объединить два мира виртуальной игры и реального взаимодействия через искусственные объекты, но также позволила создать объекты, с которыми у учащихся связаны личные ассоциации и значения. Другими словами, эта идея позволяла каждому учащемуся перенести объекты, уникальные для его виртуального игрового опыта, в осязаемый мир, что-то вроде временной метки своего игрового движения.
Эта персонализация предоставила возможность добавить еще один уровень личного повествования к их учебному опыту. Например, несколько учащихся, играющих в игру «PokémonLet’sGo», получат одни и те же навыки цифрового изготовления, но каждый изготовленный объект уникален в зависимости от их игрового процесса!
В ходе нашего анализа мы определили пять общих категорий или способов, с помощью которых учащиеся связывали значения и личные ассоциации с объектами, созданными в результате их игрового процесса — объектами гордости, объектами творческого самовыражения, объектами ресурсов, объектами, полезными для расширения игрового процесса в физический мир и объекты общего опыта. Последняя категория общего опыта особенно уникальна для многопользовательских игр, где эти объекты связаны с общими моментами игрового процесса, такими как коллективные победы или командные поражения. Итак, в случае с многопользовательскими играми еще одно измерение социальной связи и общего опыта обучения связано с объектами, созданными в результате их совместного игрового процесса.
В: Как вы могли видеть, что система, подобная FabO, используется в Метавселенной или с Roblox?
О: Мы рассматриваем дополненную реальность как естественное расширение нашего системного приложения. Перспектива виртуальных вселенных, таких как Metaverse и Omniverse, особенно сред AR [дополненной реальности], заключается в том, что они могут поддерживать обучение за счет плавного слияния цифрового и физического миров. Эта бесшовная интеграция физического и виртуального особенно меняет правила игры (каламбур!) для обучения навыкам создателя из-за физической природы навыков.
С помощью такой системы, как FabO, опыт игры и обучения может быть дополнительно интегрирован с эффектом погружения. Итак, представьте, что молодой ученик, играющий в AR-игру «PokémonGo», захватывает покемона в виртуальном мире, а затем переносится в виртуальную производственную лабораторию, чтобы научиться использовать цифровые инструменты для изготовления, такие как лазерный резак и 3D-принтер, для изготовления. своих уникальных покемонов. Как только она завершит обучение, она сможет с уверенностью изготовить физическую версию своего покемона. Этот физический объект можно вернуть в мир дополненной реальности для более интерактивного игрового процесса, например, во время сражений с покемонами.
Кроме того, поскольку FabO позволяет любому пользователю (например, преподавателю) разрабатывать производственные события для другого пользователя (например, учащегося), эта функция может быть расширена для нескольких интересных социальных игр, особенно для таких платформ, как Roblox. Например, педагог может разработать для своего класса юных учащихся головоломки, в которых каждый учащийся изготавливает свой игровой объект, являющийся частью более крупной головоломки, которую строит весь класс вместе.
Другой сценарий, в котором социальные игры могут иметь интересное пересечение с FabO, заключается в том, что пользователи встраивают события изготовления друг для друга в одну и ту же игру. Таким образом, даже если игроки могут играть в одну и ту же игру, в зависимости от того, в чью «версию FabO» они играют, события и объекты изготовления могут сильно различаться, и, таким образом, опыт обучения изготовлению может быть уникальным.
Поэтому мы думаем, что есть несколько захватывающих направлений, в которых могут быть расширены приложения для такой системы, как FabO, и мы рады продолжить эти направления в наших исследованиях.
