Date of Award

11-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Information Technology Management

Department

Information Systems and Security

First Advisor

Dr. Marton Gergely

Abstract

Laboratory work is key to science education, and virtual environments play a vital role in remote learning. This thesis is concerned with the evaluation of virtual laboratories used in educational fields, mainly in STEM courses. This research investigates the basic criteria for evaluating virtual environments used in science education in order to create an evaluation scale. We reviewed the literature to highlight the main guidelines of evaluating virtual laboratories and found that the most common evaluation features for virtual tools are Ease of Use, Usefulness, Motivation, Interface Design, and Realism. Upon generating the assessment scale, we selected two web-based interactive simulations to perform the experiments; 201 students replied to the survey that followed our online practical exercises. We used a set of one-sided t-tests to determine whether survey responses for each variable varied from one another. We then compared the results for two online virtual environments and found that Lab 2 PhET interactive simulations show better results compared to the Microscope Virtual Laboratories in terms of Ease of Use, Motivation, Interactivity, and educational Usefulness. In both labs, Motivation and Realism were rated lower than other aspects. Realism is key for virtual worlds, reducing the gap between remote and actual learning settings. The developed model addresses three general evaluation aspects: usability criteria, learners’ perspectives, and realism. The model provided through this research serves as a guide for evaluating, comparing, and developing virtual labs.

Arabic Abstract


المختبرات الافتراضیة في مجال تعلیم العلوم والھندسة والتكنولوجیا والریاضیات: نموذج للتقییم ومقارنة

یعد العمل المخبري جزءًا ھامًا في تعلیم العلوم. تلعب البیئات الافتراضیة دورا حیویا في التعلم عن بعُد. تعنى ھذه الرسالة بتقییم المختبرات الافتراضیة في المجالات التعلیمیة وتشمل مواد العلوم والھندسة والتكنولوجیا والریاضیات. الھدف الرئیسي من ھذا البحث ھو استكشاف المعاییر الأساسیة لتقییم البیئات الافتراضیة المستخدمة في تعلیم العلوم. من أجل إنشاء نموذج للتقییم، قمنا بمراجعة الدراسات السابقة التي تعنى في مجال تقییم البیئات الافتراضیة المستخدمة في تعلیم العلوم، وجدنا أن أكثر العوامل شیوعًا ھي سھولة الاستخدام، والقیمة التعلیمیة، والتحفیز، وتصمیم واجھة المستخدم، والواقعیة والتفاعل. لتطبیق نموذج التقییم اخترنا تجربتین من تجارب المحاكاة الافتراضیة على شبكة الإنترنت، وقام 201 مشارك بتجربة التجارب والرد على أسئلة الاستبانة التي تم إنشاؤھا لقیاس المعاییر. لتحلیل البیانات طبقنا اختبار أحادي الجانب لتحدید ما إذا كانت إجابات المشاركین في الدراسة لدى كل متغیر تختلف عن الآخر، وقمنا كذلك بإجراء مقارنة بین ھاتین التجربتین الافتراضیتین ووجدنا أن التجربة الثانیة التي اخترناھا لمادة الكیمیاء أظھرت نتائج أفضل من تجربة المختبر الأول (تجربة استخدام المجھر) من حیث سھولة الاستخدام والفائدة التعلیمیة. في كلا المختبریین الافتراضییین اللذین تم تقییمھما تم تصنیف كل من الواقعیة والتحفیز أقل من بقیة العوامل. الواقعیة ھي سمة أساسیة في تطویر العوالم الافتراضیة لتقلیل الفجوة بین التعلم الواقعي والتعلم عن بعد. یشمل النموذج الذي صممناه ضمن ھذه الدراسة ثلاثة جوانب عامة: معاییر قابلیة الاستخدام، ووجھات نظر المتعلمین والواقعیة، یستخدم النموذج الذي یقده ھذا البحث كدلیل لتقییم وتصمیم وتطویر المختبرات الافتراضیة.

Download
COinS