Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology:
Potentials and Challenges in Developing Countries
(Case Study of Egypt)
Mohamed Atef Elhamy
Associate Prof.
Arab Academy for Science, Technology and Maritime Transport.
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
One of the most important e-learning technologies
is the Virtual Reality (VR) system, especially in the
field of urban design. This paper presents the
unique characteristics of emerging VR technology
and the potential of virtual worlds as a learning
environment in the field of urban design.
Urban design is considered to be one of the most
important courses of architectural and urban
planning education. The development of e-learning
concept in urban design requires advanced
methods and tools in order to design and evaluate
urban spaces. Among these are VR technology and
its applications integrated with using Geographical
Information System (GIS).
‫ةت ا الورقتا ال يتالف الةريتد لتكنولوجيتا الواقتع‬
‫ وتعتر‬. ‫يعد نظام الواقع االفتراضي أحد تكنولوجيات التتعمم اللكترونتي اثك تر أة يتا و ايتا فتي جتاي التيت يم الحضتر‬
. ‫االفتراضي وإ كانات ة ا العوالم االفتراضيا كبيلا لمتعمم في جاي التي يم الحضر‬
‫ ويتطمب تطوير ةهوم التعمم اللكتروني في التي يم الحضتر أستاليب‬.‫ويعتبر التي يم الحضر واحدا ن أةم ال واد الدراسيا في جاي التي يم ال ع ار والت طيط الع راني‬
.‫ و ن بين ة ا التكنولوجيات تكنولوجيا الواقع االفتراضي وتطبيقاتها ال تكا ما ع است دام نظام ال عمو ات الجغرافيا‬.‫وأدوات تقد ا تع ي عمي تي يم وتقييم ال ساحات الحضريا‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
VR Components
VR systems comprised of the computer hardware
and software, the input and output devices, the
data and the users.
Immersive VR System
This system totally immerses the user in VE with
high realistic effects, specialist tracking and control
tools. There are many types of display and
navigation tools that enable users to totally
immerse in virtual urban space with all properties of
movement.
:‫مكونات تكنولوجيا الواقع االفتراضي‬
:‫ وي كن تينيف تمك اثنظ ا كالتالي‬، ‫ وال ست د ين‬، ‫ وأجهز الد اي والعر‬،‫تتكون أنظ ا الواقع االفتراضي ن أجهز الك بيوتر والبر جيات والبيانات‬
‫أوال نظام االنغماس الكامل‬
‫ وةنتاك‬،‫ وتحكم كا ي لم ست د ين فتي التعا تي تع ال شتاةد االفتراضتيا‬،‫في ة ا النظام يتم غ س ال ست دم كميا في البيلا االفتراضيا نتيجا وجود عدد ن ال ؤ رات شديد الواقعيا‬
،‫أنواع عديد ن أدوات العر وال الحا التي ت كن ال ست د ين ن االند اج الكا ي في الحيز الحضر االفتراضي‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
VR Workbench
Potentials and Challenges in
Developing Countries
Display tools (Output devises)
Projected display: It exposes virtual
scenes through single or multiple
projections, such as: Computer
Aided Virtual Environment (CAVE)
System, which makes a large field
of vision.
VR Workbenches:
It displays 3D images to support
multiple users to share their
consistent view of virtual urban
design.
CAVE system
Head mounted display (HMD):
It enables users to see embodiment
images using different sound
effects within a VE.
Vision Station
vision station
BOOM system
HMD
Binocular omni orientation
monitor (BOOM) device: It is one
of the oldest VR displays, also
known as driven equipment.
:‫ أدوات العرض مثل‬-1
‫ الت يعطت جتاي واستع لمرؤيتا‬،)CAVE) ‫ نظتام‬:‫ تي‬،‫ حيت تعتر ال شتاةد االفتراضتيا تن تالي إستقاط ةترد أو تعتدد‬:Projected display ‫العرض من خالل اإلسقاط‬
.‫االفتراضيا‬
.‫ ا يتيح لهم تبادي وجهات النظر في التي يم الحضر االفتراضي‬،‫ وةي تعر البيلات بشكي ال ي اثبعاد لعد ست د ين‬:Workbenches ‫مناضد العمل االفتراضية‬
.‫ وةي ت كن ال ست د ين ن شاةد الواقع االفتراضي باست دام ال ؤ رات ال تمةا‬:Head mounted display ‫خوذة العرض‬
.‫ ويتم التحكم به ن الي ا رع توجيه‬،‫ وةو واحد ن أقدم أجهز الواقع االفتراضي‬:(BOOM) ‫مجهر اومني‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
Control and touch Devices (Input devises)
Data gloves
joystick
Data gloves: They connect the user's hands
with VE to touch virtual objects.
3D Mouse, trackballs and joystick: They are
navigation tools, which are using to control
users' movement in virtual urban space.
TrackBall
3D Mouse
:‫مثل‬Input devises )‫ أجهزة االتصال والتحكم (اإلدخال‬-2
.‫ وة تتةاعي ع حركا يد ال ست دم ن أجي ل س اثشياء االفتراضيا‬:‫قفازات البيانات‬
.‫ وةي أدوات تست دم لمسيطر عم حركا ال ست د ين في الحيز الحضر االفتراضي‬trackballs ‫ وعصا التحكم و‬،‫الفأرة ثالثية األبعاد‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
Non-Immersive VR System (Desktop):
Non-immersive VR System is where the user
does not fully immerse into the virtual urban
space. Those tools also enable users to
navigate within 3D virtual models via the
internet.
Another tool used in Non-Immersive VR
System is Stationary Projection System
Monitor (Fish Tank System). This tool helps in
perceiving the 3D virtual world via an
aquarium glass.
‫ثانيا نظام عدم غمر المستخدم في الواقع االفتراضي‬
:)‫ )سطح المكتب‬Non-Immersive System
‫فتتتي ةتتت ا النظتتتام ال يغ تتتر ال ستتتت دم ت ا تتتا فتتتي الحيتتتز الحضتتتر‬
‫ ويت يتتتتز ةتتتت ا النظتتتتام ب كانيتتتتا تنقتتتتي ال ستتتتت د ين‬.‫االفتراضتتتتي‬
‫وتشتتتاركهم دا تتتي ن تتتا ج افتراضتتتيا ال يتتتا اثبعتتتاد عتتتن طريتتت‬
.‫االنترنت‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
Augmented Reality (AR) System:
AR adds real information to a computer-generated
environment.
AR mixes virtual characters with the actual world. The
user moves in real environment and the virtual
information changes accordingly.
Augmented Reality
Augmented Virtuality
Augmented Virtuality (AV) System:
AR adds computer-generated information to the real
world.
It enables urban designers to interact with the various
urban features and adding more realism to all virtual
scenes.
Mixed Reality (MR) System:
Mixed Reality system depends on the transitional
stage from the real to the virtual environment. This
system includes only the virtual elements and
combines both of real and virtual environments
together in a compact urban space. User can design
3D virtual urban space at various angles with
accurate realistic results.
:)AR( ‫نظام زيادة الواقعية‬
.‫ وتحد التغيرات االفتراضيا وفقا ل لك‬،‫ حي يقوم ال ست دم بالتحرك في البيلا الحقيقيا‬،‫وةو نظام ي مط البيلا االفتراضيا ع ال عمو ات الواقعيا‬
:)AV( ‫نظام زيادة االفتراضية‬
.‫ة ا النظام ي كن ال ي ين في ال ناط الحضريا ن التةاعي ع ال يزات الحضريا ال تمةا وإضافا ال زيد ن الواقعيا عم ج يع ال شاةد االفتراضيا‬
:)MR( ‫النظام المختلط‬
.‫ة ا النظام يعت د عم رحما انتقاليا ن البيلا الحقيقيا إل االفتراضيا‬
Potentials and Challenges in
Developing Countries
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Categories
Subgroup
Individual
Student
Challenges
• Motivation
• Conflicting priorities
• Cost
• Academic confidence
• Technological confidence
• Social support (support from home and employers)
• Gender and Age
Instructor
• Technological confidence
• Motivation and commitment
• Qualification and competence
• Time
• Increasing number of students
Course
Course design
• Curriculum
• Pedagogical model
• Subject content
Challenges of Using VR in E-Learning in
Developing Countries
By using a modified extensive framework for elearning challenges in developing countries, a
questionnaire identifies which of these factors are
most salient for urban design education in Egypt.
As a result of the questionnaire, we found that
using VR in the field of urban design is faced by
both technical and cultural challenges. Cost,
usability of software and interface devices, and
fears about the technology are the most important
challenges
• Teaching and Learning
Activities
• Localization of content
• Flexibility
Contextual
Support
• Support for students from faculty
provided
• Support for faculty
Organizational
• Knowledge management
• Economy and funding
• Training of instructors and staff
Social/
• Role of instructor and student
Cultural
• Attitudes on e-learning and ICT
• Rules and regulations
Technological
• Access to ICT
• Cost
• Software
• Usability
• Fear of technology (Technophobia)
40
35
30
25
Fine Arts Alex. Uni.
20
Eng. Alex. Uni.
Eng. Arab Academy
15
Eng. Pharos Uni.
10
5
0
Cost
Usability
Techno-phobia
Others
‫ في التعلم االلكتروني في البلدان النامية‬-‫تحديات استخدام الواقع االفتراضي‬
.‫ ويهدف االستبيان لتحديد أ ن ة ا التحديات يعتبر اثك ر واجها في جاي تعميم التي يم الحضر في ير‬،‫تم ع ي استبيان يطرح عدد كبير ن تحديات التعمم اللكتروني في البمدان النا يا‬
:‫ وجدنا أن ال شكالت التي تواجه تطبي الواقع االفتراضي في جاي التي يم الحضر ةي كالتالي‬،‫ونتيجا ل لك االستبيان‬
‫ وال اوف بشأن التكنولوجيا‬، ‫ ويعوبا االست دام اثجهز والبر جيات‬، ‫التكمةا‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
1. Cost:
Cost is the most important challenge to use VR as a
suitable medium for urban design education.
Today, commercial VR systems that are sophisticated
enough to offer complex models and diverse
functionality are extremely expensive. However,
increasingly powerful computer systems are
becoming more affordable each year. Tomorrow,
communications experts envision VR as a public
utility with powerful centralized processing that allows
anyone low-cost access to internationally networked
virtual worlds.
،‫ و ع لك‬.‫ ونظرا ثن نظم الواقع االفتراضي اليوم شديد التطور والتعقيد فهي بالتأكيد كمةا لمغايا‬، ‫ ةي أةم تحد الست دام الواقع االفتراضي كوسيما ناسبا لمتعميم التي يم الحضر‬:‫ التكلفة‬.1
‫ وبالتالي يتوقع براء االتياالت تحوي الواقع االفتراضي ثن يكون ( نةعا عا ا) و لك باست دام عالجا‬،‫فالج يع يالحظ أن أنظ ا الك بيوتر تزداد قو وتطورا وتقي أسعارةا ع رور الوقت‬
.‫ركزيا قويا تس ح ث ش ف الويوي إل العوالم االفتراضيا عم شبكا االتياي دوليا بطريقا ن ةضا التكمةا‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
2. Usability: A crucial issue for integrating VR into
urban design educational process is system usability by students of various ages, by instructors, and by
curriculum developers.
Designing
virtual-learning
environments
is
substantially different from both traditional interface
design and traditional curriculum design.
Specialized VR software packages are being
developed by several companies and universities, but
several iterations of tool design will be necessary
before a simple, reliable VR software toolkit is
available for urban design studio use.
،‫ و ن قبي ال دربين‬،‫تمف اثع ار‬
‫ القضيا الحاس ا لد ج الواقع االفتراضي في الع ميا التعمي ا في جاي التي يم الحضر ةي قابميا است دام النظام ن قبي الطالب ن‬:‫ قابلية االستخدام‬.2
.‫ حي ي تمف تي يم بيلات التعمم االفتراضيا ك يرا عن تي يم ال ناةج التقميديا‬،‫وواضعي ال ناةج الدراسيا‬
‫ ولكن ن ال ؤكد انه سيكون ةناك عدد كبير ن ال حاوالت لتبسيط‬،‫ويجر حاليا وضع العديد ن حزم البر جيات ال ت ييا في جاي الواقع االفتراضي ن قبي العديد ن الشركات والجا عات‬
. ‫أدوات وبر جيات الواقع االفتراضي لتكون تاحا لالست دام في أستوديو التي يم الحضر‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
3. Fears (VR technophobia)
Instructors are concerned that more technology that
they aren’t trained to use will be dropped into the
classroom, and that it won’t really help them to teach
more effectively. Furthermore, some instructors are
fear of losing identity, becoming dependent’ slaves of
cybernetic symbiosis. Others believe that using VR
would negatively affect the student imagination. They
believe that students will only be limited by their
imagination regarding the uses of virtual reality.
Technophobia)( ‫ التخوف من التكنولوجيا‬.3
،‫ وعالو عم لك‬.‫ ا سيؤ ر سمبا عم كةاءته و فعاليته أ ناء التدريس في الةيوي الدراسيا‬،‫عدد كبير ن أعضاء ةيلا التدريس أبدى قمقا ن عدم التدرب عم است دام ة ا النوع ن التكنولوجيا‬
‫ حي سيحد است دام‬،‫ ويعتقد البع اآل ر أن است دام الواقع االفتراضي سيؤ ر سمبا عم ياي الطالب‬.‫ف ن بع أعضاء ةيلا التدريس أبدى ت وفا ن فقدان الهويا والتحوي إل تابع لمتكنولوجيا‬
.‫تمك التكنولوجيا ن ال ياي والتةكير في ا ةو ابعد ا يقد ه الواقع االفتراضي‬
Virtual Reality as an Urban Design E-Learning Technology
Potentials and Challenges in
Developing Countries
‫االستنتاجات‬
‫جاي التعمم التي يم الحضر ن الي است دام تكنولوجيا الواقع‬
‫يجب أن يتم تحدي‬
‫االفتراضي واثدوات الرق يا والبر جيات لعداد جيي جديد ن الطالب ال يجد له كانا‬
.‫ بي يستطيع ان ينافس ب ا ي مكه ن هارات‬،‫يزا عم ارطا البداع العال ي فحسب‬
Conclusions
The field of urban design education has to be more updated by using VR
technology, digital tools and software to prepare a generation of students who can
compete globally with more imaginative and innovative skills.
‫ن الضرور تعاون جت ع اثع اي ع الحكو ات في الدوي النا يا ن الي شراكا‬
.‫حقيقيا لتوفير تمك التكنولوجيا ال كمةا‬
Bringing VR costly tools to the educational process presents a challenge that must
be met by the business community in partnership with governments.
‫جاي الواقع االفتراضي لتحسين ال هارات‬
‫يجب أن تتوفر الدورات التدريبيا في‬
.‫التكنولوجيا لمطالب وأعضاء ةيلا التدريس‬
VR training courses should be available to present the various VR systems and
improve technological skills of students and faculties.
‫ال وف ن التكنولوجيا واحد ن أةم التحديات التي تواجه است دام الواقع االفتراضي‬
. ‫كوسيما ناسبا لتعمم التي يم الحضر‬
Fear of the technology is one of the most important challenges to the acceptance
of VR as a suitable medium for urban design education.
‫ (أ) ن الضرور أوال نةهم ا‬:‫ تم اقترح بع طر الحد ن ة ا الت وف‬، ‫ن أجي لك‬
)‫ و ن م يجب عمينا أن نةيي العمم عن ال ياي (ب‬.‫ةو الواقع االفتراضي و ا ةي إ كاناته‬
‫ ي كن زياد تةهم وقبوي‬،‫ن الي تبادي ال برات و راقبا وتقييم وتنقيح الواقع االفتراضي‬
‫ايا بقضايا الواقع‬
‫ (ج) يجب أن يتوسع ال عم ين في ع ي أبحا‬،‫ة ا التكنولوجيا‬
،‫ ناسبا ة ا اثنظ ا لتنةي ال ناةج الدراسيا‬،‫االفتراضي ي فاعميا نقي برات التعمم‬
.‫والدراك ال تعدد الوسالط وغيرةا‬
Accordingly, some approaches to reducing VR technophobia will be suggested:
(a) We need first to understand what VR is and is not. We must separate science
from fiction; VR is an interface technique that now allows us more immediate
access to a subset of what computers already do; (b) By sharing experiences,
observe, evaluate and refine VR, we increase professional and public
understanding of that technology; (c) Educators must initiate formal research on
VR issues such as transfer of learning, appropriate curriculum implementation,
elements of effective VR design and multi-modal perception.
‫ وقد كان الدرس الكبير في القرن العشرين‬،‫ ن اث طاء‬،‫ فرادى وج اعات‬،‫يتعمم الناس‬
‫ ل لك ن‬.‫ةو أن إة اي التكنولوجيا ي كن أن يترك آ ارا سمبيا عم نطا واسع ودالم‬
.‫الضرور تجنب تمك السمبيات‬
‫ بي ةو أدا‬،‫ ال ي كن الةيي أن الواقع االفتراضي جيدا أو سيلا لبمداننا النا يا‬،‫وأ يرا‬
.‫جديد بالنسبا لنا سيكون لها تأ يرا ةا ا في ستقبمنا ال نظور‬
People, individually and collectively, learn from mistakes. The big lesson of the
Twentieth Century is that careless implementation of technology can cause largescale and lasting negative effects. It is difficult to reverse the momentum of old
mistakes, but it is easier to avoid new ones.
Finally, VR is neither good nor bad. For our developing countries, it is a new tool
that will have important implications in our future.
Thank you for your attention
Mohamed Atef Elhamy
Associate Prof.
Arab Academy for Science, Technology and Maritime Transport.