De meerwaarde van virtuele leeromgevingen

In Tilburg is iets bijzonders aan de hand. Sinds 2011 wordt ‘de verboden stad’ achter het centraal station omgetoverd tot een hip stedelijk gebied. De ooit zo grauwe Spoorzone verandert razendsnel in een ondernemende en innovatieve trekpleister. Een van de meest spannende nieuwkomers op het terrein is Mind Labs. Mind Labs – Where Minds Media and Technologies Meet – is een hotspot op het gebied van interactieve technologieën en menselijk gedrag. Uniek, omdat het gaat om een samenwerking tussen de Tilburg University, Fontys Hogeschool voor Journalistiek, het ROC Tilburg en uitgeverij de Persgroep. In één gebouw zullen deze partners de krachten bundelen en samenwerken op het gebied van avatars & robotica, taal- & datatechnologie, virtual reality en serious gaming. Een van de mensen die komt te werken in Mind Labs, is Max Louwerse. Max is professor cognitieve psychologie en kunstmatige intelligentie van de Tilburg University. Hij vertelt over het belang van instellingsoverstijgende samenwerking en de toegevoegde waarde van virtuele leeromgevingen.

Hoe ben je betrokken geraakt bij Mind Labs?

“Enkele jaren geleden heb ik geholpen met de oprichting van het DAF Technology Lab, waarbij onder andere ‘immersive education’ – onderwijs waarbij het leren plaatsvindt in een virtuele omgeving – centraal staat. Ik probeer te onderzoeken hoe je langs deze digitale weg, levensechte en rijke leeromgevingen creëert waarmee we de inhoud dichterbij de studenten brengen en de studenten dichterbij de inhoud.”

“Via het DAF Technology Lab ben ik betrokken geraakt bij verschillende andere projecten, zoals het Campione Project, een groot project met 33 partners dat kijkt naar condition-based maintenance. Iets later raakte ik betrokken bij het opzetten van de Jheronimus Academy of Data Science. Toen Fontys Hogeschool op zoek ging naar een nieuwe locatie, heeft de gemeente aan Fontys, het ROC Tilburg en aan ons gevraagd of we geïnteresseerd waren in een samenwerking tussen het wetenschappelijk, hoger en middelbaar beroepsonderwijs. Dat leek ons een interessante combinatie, omdat we door een samenwerking met partnerinstituten veel beter in staat zijn om diverse maatschappelijke vraagstukken te beantwoorden. Als er nu een bedrijf langskomt, met een specifieke onderzoeksvraag die binnen zes maanden beantwoord moet worden, dan is de universiteit de verkeerde partij. Dat komt doordat de vragen die universiteiten stellen en beantwoorden vaak grootschaliger en theoretischer van aard zijn. Met partnerinstituten zijn we in staat slimmer in te spelen op de diversiteit van de vragen vanuit de maatschappij.”

“Toen bleek dat alle partijen – waaronder ook de Persgroep – enthousiast waren over het idee van samenwerking, hebben wij voorgesteld om ons als collectief te richten op het gebied van interactieve technologie en menselijk gedrag. Binnen Mind Labs hebben we gekozen voor vier thema’s in het bijzonder: robotics & avatars, virtual reality, serious gaming en natural language & data technologies. Die vier thema’s lopen een beetje in elkaar over en komen samen in interactieve technologie en menselijk gedrag.”

Hoe belangrijk is het voor jou dat Mind Labs in de Spoorzone wordt gevestigd?

“Om eerlijk te zijn is de locatie wat mij als wetenschapper betreft van secundair belang. Mind Labs zou er ook zijn gekomen als er geen specifieke locatie zoals de Spoorzone was, maar door die locatie word je wel meer gemotiveerd om samen te werken en het is natuurlijk een geweldig mooie plek. Bovendien vind ik het een verantwoordelijkheid van kennisinstellingen – en dat is ook een doel van Mind Labs – om de deuren van de ivoren toren open te zetten. Dat kan nu eenmaal beter in de Spoorzone dan op een academische campus.”

Wat levert het op om die ivoren toren te verlaten?

“Hele interessante samenwerkingen. Wat dat betreft vind ik het een goede ontwikkeling dat kennisinstellingen, maatschappelijke partners en het bedrijfsleven steeds vaker op projectbasis met elkaar samenwerken. Ik vind dat we in Nederland daarbij nog erg aarzelend zijn. In de Verenigde Staten worden veel makkelijker dit soort public-private partnerships gesmeed. Wetenschappers roepen daarbij vaak dat je niet je wetenschappelijke ziel moet verkopen aan het bedrijfsleven en vanuit het bedrijfsleven wordt dan weer geroepen dat wetenschappers veel te traag werken. In beide meningen zit enige waarde. Het klopt dat je moet uitkijken dat je niet danst naar de pijpen van het bedrijfsleven. Dan moet zo’n bedrijf zelf maar een afdeling research & development hebben. Aan de andere kant is het ook belangrijk voor bedrijven dat ze zich realiseren dat wetenschappers niet traag zijn, maar dat er ook andere vragen gesteld worden die in de beantwoording een mate van gedegenheid vereisen. Binnen samenwerkingen is het belangrijk dat er een bepaald vertrouwen is waarbij bedrijven een meerwaarde zien in de gedegen beantwoording van onderzoeksvragen door wetenschappers. Dan wordt het interessant.”

“Nu zie je dat bepaalde ontwikkelingen, met name die van technologische aard, niet meer bij één partij plaatsvinden. Er is geen bedrijf of kennisinstelling op de wereld met alle kennis in huis. Dat betekent dat we het moeten hebben van de goodwill van de samenwerking. Het is dus niet zo dat bedrijven of partijen uit de samenleving een specifieke vraag stellen en wij die vraag even gaan beantwoorden. Nee, je gaat elkaar proberen te versterken. Dus een bedrijf heeft een specifieke vraag, wij hebben een wetenschappelijk vraag en dan gaan we kijken: hoe kunnen we elkaar daarin vinden? Dan krijg je dus mooie projecten zoals VIBE.”

VIBE?

“Ja, Virtual Humans in the Brabant Economy. Daarmee willen we levensechte situaties simuleren in een virtuele omgeving. VIBE is een samenwerking tussen dertien partners, waaronder drie ziekenhuizen, technologiebedrijven en kennisinstellingen met wie we virtual humans willen maken die in virtualreality-omgevingen rondlopen. De reden daarvoor is dat virtualreality-omgevingen nu meestal verstoken zijn van mensen. Er zijn kamers, appartementen, apparaten en nog veel meer, maar er lopen geen mensen in rond. Als ze er al rondlopen, dan schieten ze jou dood of jij schiet hen doodt, zoals in een computerspel. Verder negeren ze je helemaal. Dus ze maken geen oogcontact en er is zeker geen conversatie. Voor een healthcaresetting is het onmogelijk om een situatie te bedenken waarin geen mensen voorkomen. Een ziekenhuis zonder mensen is geen ziekenhuis.”

“De drie betrokken ziekenhuizen (Maxima, Amphia en Spaarne) hebben specifieke vragen. Maxima in Veldhoven wil een realistische omgeving creëren waar verpleegkundigen getraind worden in de medische begeleiding die komt kijken bij een bevalling. Dat wil zeggen dat de verpleegkundigen oefenen op een pop die niet alleen lichamelijk helemaal kan simuleren wat er in het echt kan gebeuren, maar dat daar ook allerlei levensechte emotionele uitingen bij komen kijken. Wij willen algoritmes bedenken waarmee die pop interactiever wordt, zodat er natuurlijke conversaties met die pop mogelijk zijn. Wij willen een intelligent systeem dat een moeder simuleert, zodat je als verpleegkundige alle handelingen die je maar zou willen bedenken, op die pop kan trainen. Het Amphia in Breda heeft het plan opgevat om avatars te bouwen die op empathische wijze medische uitleg kunnen geven aan patiënten. Nu moeten patiënten het vaak doen met informatie op flyers. Wij willen een intelligent systeem ontwerpen dat in gesprek kan met de patiënt, meet of die persoon geëmotioneerd is en op basis daarvan de patiënt van informatie voorziet. Het Spaarne Gasthuis in Hoofddorp heeft behoefte aan het simuleren van een operatiekamer. Op dit moment wordt personeel getraind op het gebruik van bepaalde medische apparaten, in een rustige ruimte. Dat werkt niet, want de chaos van de operatiekamer ziet er echt heel anders uit. Die chaos kan je niet simuleren zonder daar virtuele mensen neer te zetten.”

Gaan we dit soort virtuele rijke leeromgevingen ook meer zien in het reguliere onderwijs?

“Dat denk ik wel. Ik vind het een verplichting van de samenleving, en de universiteit in het bijzonder, om te onderzoeken of er ruimte is voor fundamentele verbeteringen in het onderwijssysteem. Als we eerlijk zijn, dan moeten we concluderen dat de learning gains, de leeropbrengsten van een traditionele manier van het onderwijssysteem niet zo geweldig hoog zijn. Uit onderwijspsychologisch onderzoek weten we wat niet werkt op de lange termijn. Dat is heel kort even iets leren, daarna getoetst worden om daarna eigenlijk alles weer te vergeten. Daar leer je niets van. Het is bijna tegenintuïtief zoals we het hebben ingericht! Het is wel begrijpelijk: jarenlang was de meest efficiënte manier om kennis over te dragen via hoorcolleges en klassikaal onderwijs. En de makkelijkste manier om te toetsen is via een multiple choice, waarmee we dan alleen feitelijke kennis toetsen. Bovendien is een examen of een proefwerk nu een afrekening: als je een onvoldoende hebt, dan heb je hopeloos gefaald. Dat is gek, want je wilt dat iedereen gemotiveerd wordt om te leren. Als jij een paar onvoldoendes hebt gehaald, is die motivatie echt weg. Terwijl jij misschien het hardste zou moeten leren!”

“Honderd jaar, zelfs vijftien tot tien jaar geleden had je geen andere keus: je had een docent en die gaf les. Nu zijn er tal van alternatieven op technologisch gebied, dus moet je als maatschappij de vraag stellen: hoe maken we het onderwijs beter? Je kan daarbij denken aan intelligent tutoring systems. Dat zijn computers die een gesprek met een student voeren, bijvoorbeeld op het gebied van de natuurkunde. Op basis van de antwoorden en reacties van de student, kan de avatar op een pedagogische verantwoorde manier allerlei vervolgvragen stellen. Je krijgt als student een persoonlijke sessie met een virtuele tutor, die 24 uur per dag beschikbaar is, zeven dagen per week en complementair is aan wat de docent biedt. Verder gedacht worden aan het veel beter monitoren van de manier en momenten waarop studenten leren, ze onderdompelen in virtuele omgevingen waarin ze problemen moeten oplossen (bijvoorbeeld een escaperoom), of het creëren van andere, virtuele leeromgevingen die het leren leuk maken, zoals bijvoorbeeld escaperooms waarbij education en entertainment met elkaar vervlochten raken: ‘edutainment’. Het VIBE project sluit daar naadloos bij aan.”

Waarom is het belangrijk dat leren zo leuk mogelijk wordt gemaakt? En hoe doe je dat?

“Er is onder studenten niemand die zegt ‘verdorie, het is weer weekend’. En er is al helemáál niemand die op maandag zegt ‘hoera, ik mag weer!’ Dat is eigenlijk gek, want leren kan ontzettend leuk zijn. Met de ontwikkeling van virtuele leeromgevingen kunnen we daar mogelijk een stap in zetten. Daarin is het namelijk mogelijk op een veel actievere manier kennis te ervaren. Dus je luistert niet alleen naar een hoorcollege of leest in een boek over allerlei theorieën en abstracties, maar je gaat het ook meemaken en voelen. Daarbij geldt bovendien dat je leermethoden af kan stemmen op individueel niveau, waarbij de een meer met virtual reality leert, terwijl een ander meer met tekstboeken leert. Hoe dan ook, het ervaren van de inhoud is van belang, denk ik. Dat geldt voor het omgaan met de emoties van een patiënt, het trainen van een verpleegkundige, of het opleiden van een student. Om even terug naar de natuurkunde te gaan: ik denk dat je het meeste leert over de zwaartekracht, door de zwaartekracht uit te zetten.”