Design guidelines for virtual environments for individuals with autism spectrum disorders: a Delphi Study

Abstract

VR technologies and their qualities (affordances) are viewed as a unique tool with significant potential benefits for supporting (intervening/training) individuals with autism. Researchers have developed several virtual environments and applications for the training of numerous skills (e.g., social, communication, daily living/functional, behavioral, emotional, sensory, and motor skills). Currently, there are no universal or specific design guidelines for developing such virtual environments. However, there have been a few attempts at their description that are primarily based on VR’s affordances. Thus, we attempted to provide a comprehensive framework of design guidelines for virtual environments that target the training of skills of individuals with autism. The proposed design guidelines were organized per four autism profiles (i.e., mild ASD with and without ID, severe ASD with and without ID) and targeted training skills. Each design guideline had 4 (+1) components/elements, depending on whether all five reached the set consensus level. Those components/elements were the VR combination, i.e., the VR system, VR affordance, VR learning affordance, VR task/activity, and the individual’s specific skill set (ISSS). The four VR-related components/elements clearly expand and differentiate the current, somewhat broader approach of an affordances-based design for these virtual environments. The fifth component/element of ISSS (i.e., the set of skills that will help the user gain benefit from the administered virtual environment) highlights the user-centered approach of these proposed design guidelines. Thus, while having an expanded affordances-based and user-centered approach, we employed a three-round e-Delphi study (which has its basis in the classical Delphi). The expert panel consisted of international researchers, academics, and scholars from the research fields of autism and VR. Additionally, each questionnaire was pilot-tested, and a summary of the results from each round was provided to the experts. In Round 1, 22experts responded to our invitation and completed the first questionnaire, which included both open-ended and demographic questions. Their answers were analyzed (content analysis) and led to the development of Round 2’s questionnaire, where 13 experts participated in that round. After filtering Round 2’s answers, the questionnaire for the last round was developed, and eight experts participated in Round 3 of the study. In this final round, a minimum of 75% consensus was reached for 47 out of the 65 suggested design guidelines (statements). We present all 47 suggested guidelines, along with an overview of each one by clinical profile. Thus, we follow a three-tier approach regarding the study's conclusions, i.e., the framework for the design guidelines (VR combinations & ISSS), the general design guidelines per (clinical) profile, and lastly the specific 47 design guidelines per profile and targeted skill. Lastly, given the broad scope of our study and the absence of empirical application of the suggested design guidelines, we propose that future work address these two main limitations by testing the proposed guidelines and further exploring them for the educational benefit of individuals with autism.

Οι τεχνολογίες Εικονικής Πραγματικότητας (ΕΠ) και οι «δυνατότητές» τους (affordances) θεωρούνται ένα μοναδικό εργαλείο με σημαντικά πιθανά οφέλη για άτομα με αυτισμό (παρέμβαση/εκπαίδευση). Ερευνητές έχουν αναπτύξει ποικίλα εικονικά περιβάλλοντα και εφαρμογές για την εξάσκηση πολυάριθμων δεξιοτήτων (π.χ., κοινωνικές, επικοινωνιακές, λειτουργικές δεξιότητες, δεξιότητες ζωής, συμπεριφορικές, συναισθηματικές, αισθητηριακές και κινητικές). Μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν κοινά αποδεκτές ή συγκεκριμένες προδιαγραφές σχεδίασης για την ανάπτυξη τέτοιων εικονικών περιβαλλόντων. Παρόλα αυτά έχουν υπάρξει προσπάθειες περιγραφής τους που βασίζονται κυρίως στις «δυνατότητες» (affordances) της ΕΠ. Με την παρούσα μελέτη προσπαθήσαμε να δώσουμε ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο (framework) προδιαγραφών σχεδίασης για εικονικά περιβάλλοντα για την εξάσκηση δεξιοτήτων ατόμων με αυτισμό. Οι προτεινόμενες προδιαγραφές σχεδίασης έχουν οργανωθεί βάσει τεσσάρων κλινικών προφίλ αυτισμού (δηλ., ήπιος αυτισμός με/χωρίς νοητική υστέρηση, βαρύς αυτισμός με/χωρίς νοητική υστέρηση) και ανά στοχευμένη δεξιότητα. Κάθε προτεινόμενη προδιαγραφή σχεδίασης έχει 4 (+1) στοιχεία/μέρη αναλόγα με το ποια από αυτά σημείωσαν συναίνεση μεταξύ των ειδικών. Τα στοιχεία/μέρη ήταν το σύστημα ΕΠ (VR system), η ΕΠ «δυνατότητα» (VR affordance), η ΕΠ εκπαιδευτική «δυνατότητα» (VR learning affordance), η ΕΠ δοκιμασία/δραστηριότητα (VR task/activity) (όλα μαζί συνιστούν τον συνδυασμό ΕΠ, VR combination) και οι δεξιότητες του ατόμου/χρήστη (ΙSSS, Individual’s Specific Skill Set). Τα τέσσερα στοιχεία που σχετίζονται με την ΕΠ επεκτείνουν και διαφοροποιούνται από την μέχρι τώρα σχετικά ευρεία προσέγγιση για τις προδιαγραφές σχεδίασης τέτοιων εικονικών περιβαλλόντων. Το πέμπτο στοιχείο ISSS (δηλ., οι δεξιότητες εκείνες που θα βοηθήσουν τον χρήστη να έχει όφελος από το εικονικό περιβάλλον) δίνουν έμφαση σε μία πιο ανθρωποκεντρική προσέγγιση των προτεινόμενων προδιαγραφών σχεδίασης. Συνεπώς και έχοντας μία εκτενέστερη προσέγγιση με βάσει τις «δυνατότητες» και τον χρήστη, διεξάγαμε μία e-Delphi μελέτη (βασίζεται στην κλασική Delphi) που αποτελούνταν από τρεις γύρους. Το διεθνές πάνελ των εμπειρογνώμων αποτελούνταν από ερευνητές και ακαδημαϊκούς από τους ερευνητικούς χώρους του αυτισμού και της ΕΠ. Επίσης, κάθε ερωτηματολόγιο ελέγχθηκε πιλοτικά ενώ σε κάθε γύρο οι ειδικοί λάμβαναν περίληψη των αποτελεσμάτων του. Στον πρώτο γύρο συμμετείχαν 22 ειδικοί οι οποίοι συμπλήρωσαν το αρχικό ερωτηματολόγιο με ανοιχτού και δημογραφικού τύπου ερωτήσεις. Οι απαντήσεις τους αναλύθηκαν (ανάλυση περιεχομένου) και οδήγησαν στον σχεδιασμό του ερωτηματολογίου του δεύτερου γύρου το οποίο συμπλήρωσαν 13 ειδικοί. Η ίδια διαδικασία επαναλήφθηκε στον τρίτο και τελευταίο γύρο της μελέτης όπου οι οκτώ ειδικοί που συμμετείχαν, συναίνεσαν σε 47 από τις 65 προτεινόμενες προδιαγραφές σχεδίασης (75% στατιστικό κριτήριο). Αναφορικά με τα συμπεράσματα της μελέτης αυτής τα προσεγγίζουμε σε τρία επίπεδα Το πρώτο και αρχικά γενικότερο επίπεδο αφορά το μοντέλο περιγραφής των προδιαγραφών σχεδίασης και των 4 (+1) μερών του. Το δεύτερο επίπεδο αναφέρεται στις γενικότερες αρχές προδιαγραφές σχεδίασης ανά (κλινικό) προφίλ και τρίτο επίπεδο στις αναλυτικότερες 47 προτεινόμενες και αποδεκτές από το πάνελ των ειδικών προδιαγραφών σχεδίασης. Αναφορικά με τους ερευνητικους περιορισμούς, το ευρύ πεδίο μελέτης και η απουσία εμπειρικής εφαρμογής των προδιαγραφών σχεδίασης αποτελούν τους κυρίως περιορισμούς. Προτείνουμε μελλοντικά τη διερεύνηση και εμπειρικό έλεγχο των προτεινόμενων προδιαγραφών σχεδίασης περιβαλλόντων εικονικης πραγματικότητας για την αξιοποίησή τους στην εκπαίδευση (skills training) ατόμων με αυτισμό.