Voordat ze kunnen beginnen op hun veld, een gigantische grot bezaaid met stalactieten, stalagmieten en menselijke artefacten:15 studenten moeten uitzoeken hoe ze hun virtuele handen en gereedschap kunnen gebruiken. Ze moeten ook leren teleporteren.

Dit is ANTH 399, een cursus die is ontworpen om de archeologische veldschoolervaring te bieden aan niet-gegradueerde studenten die de campus nooit verlaten. Ontworpen door professoren van de Universiteit van Illinois en afgestudeerde studenten informatica, de cursus voldoet aan de veldschoolvereiste voor degenen die een archeologie-graad in Illinois volgen.

"Veldschool is een vereiste van de meeste archeologische programma's in het hele land, " zei Laura Shackelford, hoogleraar antropologie in Illinois, die de ontwikkeling van de klas leidde met het onderwijsbeleid van U. of I., organisatie en leiderschap professor Wenhao David Huang en student informatica Cameron Merrill. "Maar reizen naar een veldschool kan tussen de $ 500 en $ 5 kosten, 000."

Dit, en het feit dat traditionele veldschoolexpedities vaak tijdens pauzes worden gepland, maakt het voor veel studenten moeilijk of onmogelijk om deel te nemen - waardoor ze helemaal worden afgesneden van de studie van archeologie.

"Deze klas maakt het voor veel meer studenten mogelijk om een ​​opleiding te volgen of een carrière in de archeologie te ontdekken, " Zei Shackelford. De klas is ook toegankelijk voor studenten met fysieke beperkingen die niet in staat zijn om naar een veldsite te reizen of te navigeren.

De virtuele grot is gedeeltelijk gemodelleerd naar een echte grot die in de jaren dertig werd opgegraven. Het bevat zowel oude als recentere menselijke artefacten, die allemaal toegankelijk zijn voor studenten die op de juiste plek graven.

De studenten leren de archeologische technieken die nodig zijn bij elke opgraving. Ze zetten een onderzoeksraster op de bodem van de grot op en lokaliseren en registreren systematisch alle artefacten die ze op het oppervlak vinden. Ze tekenen een kaart met alle details van het oppervlak en beslissen dan waar ze gaan opgraven. Ze maken foto's van bijzondere kenmerken of vondsten. Ze graven. Ze verzamelen artefacten. Zij voeren laboratoriumanalyses uit. Ze houden hun voortgang bij in een veldnotitieboekje.

Al deze taken worden uitgevoerd in de virtuele wereld.

Het bouwen van deze virtuele archeologische ervaring is een computationele en creatieve uitdaging, zei afgestudeerde informaticastudent Merrill, de hoofdprogrammeur van het project. Deze les is zijn proefschrift.

"Je kunt niet zomaar colleges in VR importeren en goede resultaten verwachten, "Zei Merrill. "We maken geen 3D-modelviewer om naar artefacten te kijken of om een ​​bestaande site te bezoeken. We proberen een meeslepende educatieve ervaring op te bouwen."

Studenten moeten het gevoel hebben dat ze daadwerkelijk bezig zijn met het uitgraven van een grot, hij zei. Het is ook belangrijk voor hen om realistische hulpmiddelen te gebruiken om de taken uit te voeren.

Maar het ontwerpen van virtuele tools voor een archeologische opgraving is lastig, zei Merrill.

"Veel van de uitdaging heeft te maken met de afweging tussen iets zo realistisch mogelijk maken versus iets toegankelijker maken voor mensen, " zei hij. Bijvoorbeeld, de ontwerpers creëerden een virtueel meetlint dat twee handen nodig heeft om te bedienen. Maar het lezen van kleine metingen in de virtuele wereld is problematisch, dus een pop-upscherm toont de gebruiker de uitlezing op de band.

Virtueel graven was een andere uitdaging.

"We moesten vuil simuleren dat de studenten in realtime kunnen aanpassen, "Zei Merrill. "Maar het simuleren van zoiets als aarde is erg rekenkundig complex."

Het team bedacht een oplossing waarmee studenten het vuil in brokken kunnen verwijderen die het licht op een realistische manier reflecteren. Het ontwerp bevat ook haptische feedback, zodat studenten de stevigheid en textuur van het vuil kunnen "voelen" wanneer ze contact maken.

Het team gebruikt inzichten uit gamedesign om de studenten te betrekken, zei Shakelford.

"We geven ze minder instructies en bieden meerdere scenario's, "zei ze. "En dus is het mogelijk dat verschillende teams van studenten verschillende dingen zullen ervaren."

De leerlingen kiezen waar ze gaan graven, die van invloed is op de informatie die ze verzamelen - of missen, zei Shakelford. En er zijn risico's, te. Graaf te ver in een muur en hij kan instorten.

In de eerste iteratie van de klas die vorig jaar werd gehouden, studenten gaven de ontwerpers onmiddellijk feedback over hoe de tools wel of niet werkten, waardoor Merrill en zijn collega's ze konden aanpassen. Hij en zijn collega's hebben meer dan 110 artefacten gemaakt, waarvan vele virtuele versies zijn van echte relikwieën in de collecties van de universiteit.

"Als we willen dat ze leren hoe ze keramiek moeten analyseren en sorteren, we zullen de echte dingen naar de klas brengen en ze zullen heen en weer gaan tussen de echte en virtuele werelden, ' zei Shakelford.

De leerlingen werken in tweetallen, om beurten in de virtuele wereld terwijl hun partner hen begeleidt, hun voortgang volgen op een computerscherm en voorkomen dat ze tegen echte objecten botsen. De opgravingen leiden tot laboratoriumwerk, die ook in de virtuele wereld voorkomt, zei Shakelford.

"Er is een laboratorium voor faunaanalyse, er is een lab voor pollenanalyse, "zei ze. "Ze zijn bezig met het sorteren en identificeren van keramiek. Ze doen seriatie, dat is dingen in de juiste chronologische volgorde plaatsen."

Ze leren ook stratigrafie, de kunst van het lezen hoe grondlagen in de loop van de tijd zijn afgezet.

"Het patroon en de timing van die afzetting van grond vertelt ons veel over hoe een site werd gevormd, zei Shakelford.

Het team evalueert de doeltreffendheid van het programma om te bepalen of de vaardigheden die de studenten leren gelijkwaardig zijn aan die verkregen in een echte opgraving. In de eerdere versie van de klas, professoren namen de studenten aan het einde van het semester mee naar een echte "schijnopgraving" in de buurt van de campus. Op deze site konden de studenten graven in echte aarde, het testen van hun VR-verworven vaardigheden en begrip.

"We ontdekten dat veel dingen die frustrerend waren voor studenten in de virtual reality-wereld, net zo frustrerend waren in de echte wereld, ' zei Shackelford. 'En met een beetje oefening en zelfcorrectie, ze waren in staat om alles te doen wat we hen vroegen."

De onderzoekers presenteerden VRchaeology aan een publiek van antropologen tijdens de 2020-bijeenkomst van de Society for Historical Archaeology in Boston. Shackelford is ook een professor aan het Carle Illinois College of Medicine.