Interaction analysis in an educational simulation game with low cost virtual reality glasses

Virtual Reality (VR) is becoming more and more popular, growing mainly in the educational area being applied in many types of systems, such as games, simulators, etc. Low-cost devices are helping in this advent of VR, especially head-mounted displays - HMD. Several studies point out that students who use VR education systems improve their performance, are more interested and learn more. VR in computing is a technology that allows the user to “be” in other places without having to leave their current location. Two important features of this technology are immersion and interaction. The more immersive, the more the user has the feeling of being within the virtual environment, which contributes with better attention and concentration. With the new VR devices emergence, many interaction techniques can be combined. This work aims to investigate whether different forms of interaction with conventional keyboard and mouse, only HMD and HMD with joystick can improve immersion, usability and comfort in an educational 3D simulation game with adapted 2D menus. To carry out this study the following procedures and scientific methods were utilised: (i) state-of-the-art on VR in order to identify which inexpensive devices are available and which interaction techniques can be exploited in these resources; (ii) a systematic mapping on the use of VR applied to education; (iii) the design of the experiment, hypothesis definition, structure and pilot test; (iv) the statistical analysis of the data collected and the answer to the research question. The game chosen for the experiment was initially developed for the desktop platform and was implemented two more HMD's versions: (i) one using only the HMD gaze input interaction technique; (ii) another using the HMD with joystick to perform the interaction. The experiment was conducted with 57 high school students divided into three groups. To measure the proposed variables was used: (i) eGameFlow for immersion (FU; SU; YU, 2008); (ii) the System Usability Scale - SUS for usability (BROOKE et al.,1996); (iii) Simulator Sickness Questionnaire - SSQ for comfort (KENNEDY et al., 1993). Finally, the preparation, the cleaning, the coding, the organization, the normality test and the statistical analysis of the collected data are presented. The results show that HMD game versions improved immersion when compared to the desktop version, but did not improve usability. The desktop version was the one that got the best comfort.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)A Realidade Virtual (RV) está se popularizando cada vez mais, crescendo principalmente na área educacional sendo aplicada em diversos tipos de sistemas, como jogos, simuladores, dentre outros. Dispositivos de baixo custo estão ajudando nesse advento da RV, especialmente os óculos de RV. Diversos estudos apontam que alunos que utilizam sistemas educacionais com RV melhoram o seu desempenho, têm mais interesse e aprendem mais. A RV na computação é uma tecnologia que permite o usuário “estar” em outros lugares sem precisar sair do seu local físico. Duas características importantes desta tecnologia são a imersão e interação. Quanto mais imersivo, mais o usuário tem o sentimento de estar dentro do ambiente virtual, o que contribui com uma melhor atenção e concentração. Com o surgimento de novos dispositivos de RV de baixo custo, muitas técnicas de interação podem ser combinadas. Este trabalho tem por objetivo investigar se diferentes formas de interação com teclado e mouse convencionais, somente óculos de RV e óculos de RV com joystick, podem melhorar a imersão, usabilidade e conforto em um jogo educacional de simulação 3D com menus 2D adaptados. Para realizar este estudo os seguintes procedimentos e métodos científicos foram utilizados: (i) levantamento do estado da arte sobre RV a fim de identificar quais dispositivos de baixo custo estão disponíveis e quais as técnicas de interação podem ser exploradas nesses recursos; (ii) um mapeamento sistemático sobre o uso de RV aplicado à educação; (iii) o desenho do experimento realizado definindo as hipóteses, estrutura e teste piloto; (iv) a análise estatística dos dados coletados e resposta à questão de pesquisa. O jogo escolhido para o experimento foi inicialmente desenvolvido para a plataforma desktop e foram implementadas mais duas versões para óculos de RV: (i) uma utilizando somente os óculos com a técnica de interação gaze input; (ii) outra utilizando os óculos de RV combinados com joystick para realizar a interação. O experimento foi realizado com 57 estudantes do ensino médio divididos em três grupos. Para medir as variáveis propostas foram utilizados os instrumentos: (i) eGameFlow para imersão (FU; SU; YU, 2008); (ii) o System Usability Scale - SUS para usabilidade (BROOKE et al., 1996); (iii) Simulator Sickness Questionnaire - SSQ para o conforto (KENNEDY et al., 1993). Por fim, são apresentados a preparação, a limpeza, a codificação, a organização, o teste de normalidade e a análise estatística dos dados coletados. Os resultados mostram que as versões do jogo com óculos de RV melhoraram a imersão ao se comparar com a versão desktop, mas não melhoraram a usabilidade. A versão desktop foi a que obteve o melhor conforto.CAPES: 158926