Visual route-learning for children with spatial orientation difficulties: a low-cost feasibility study based on 3D geometry of the built and natural environment

Abstract

Many children show difficulties with their orientation in space in the form of motor skill disorder (DCD disorder). These children often go undiagnosed because DCD diagnosis requires time and equipment (requirement I). DCD disorder refers to a complex neuro-optic mechanism that is amenable to training with appropriate time-consuming and expensive exercises (requirement II) performed by specialized orthoptists after neuro-orthoptic testing (requirement III). The main purpose of the doctoral thesis is an initial diagnosis, at a technical level, of the DCD disorder in children and then, in case of clinical confirmation, training to strengthen their self-esteem (DCD self-confidence). In particular, the main objectives are, in a modern immersive virtual environment, the immediate low-cost initial diagnosis (covering requirement I), the study of the DCD functionality of a virtual route-learning in relation to the physical and structured environment livelihood, and the development of suitable semi-automated (covering requirement III) route-learning exercises (covering requirement II). To understand the functionality of the physical environment in relation to DCD disorder will investigate (a) how the structures, processes, and functions of the physical environment affect spatial orientation in a neuro-orthoptic dimension, and (b) how 3D models that digitally capture the structures, processes, and functions of the natural and built environment, could be the key components of an educational approach to improving the self-esteem of DCD children in matters of spatial orientation. The originality of the doctoral thesis refers to the identification of structures and processes in a modern urban space that affect children's spatial orientation and to the documentation of the functionality of 3D digital models in relation to the problem of DCD children’s spatial orientation.

Πολλά παιδιά εμφανίζουν δυσκολίες ως προς τον προσανατολισμό τους στο χώρο με τη μορφή διαταραχής κινητικών δεξιοτήτων (DCD motor skill disorder). Τα παιδιά αυτά συχνά μένουν αδιάγνωστα διότι η DCD διάγνωση απαιτεί χρόνο και εξοπλισμό (απαίτηση I). Η DCD διαταραχή αναφέρεται σε έναν πολύπλοκο νευροοπτικό μηχανισμό που επιδέχεται εκπαίδευση με κατάλληλες χρονοβόρες και ακριβές ασκήσεις (απαίτηση II) τις οποίες εκτελούν εξειδικευμένοι ορθοπτικοί μετά από νευροορθοπτικό έλεγχο (απαίτηση III). Βασικός σκοπός της διατριβής είναι μία καταρχήν διάγνωση, σε τεχνικό επίπεδο, της DCD διαταραχής σε παιδιά και ακολούθως, σε περίπτωση κλινικής επιβεβαίωσης, η εκπαίδευση για την ενίσχυση της αυτοεκτίμησής τους (DCD self-confidence). Ειδικότερα, βασικοί στόχοι είναι, σε ένα σύγχρονο καθηλωτικό εικονικό περιβάλλον, η άμεση και με χαμηλό κόστος αρχική διάγνωση (κάλυψη απαίτησης I), η μελέτη της DCD λειτουργικότητας μίας εικονικής διαδρομής-μάθησης (route-learning) σε σχέση με το φυσικό και δομημένο περιβάλλον διαβίωσης, και η ανάπτυξη κατάλληλων ημι-αυτοματοποιημένων (κάλυψη απαίτησης III) route-learning ασκήσεων (κάλυψη απαίτησης II). Για την κατανόηση της λειτουργικότητας του φυσικού περιβάλλοντος σε σχέση με την DCD διαταραχή, θα διερευνηθεί (α) πώς οι δομές, διαδικασίες και λειτουργίες του φυσικού περιβάλλοντος επηρεάζουν τον χωρικό προσανατολισμό σε μία νευρο-ορθοπτική διάσταση, και (β) πώς τα τρισδιάστατα μοντέλα που αποτυπώνουν ψηφιακά τις δομές, διαδικασίες και λειτουργίες του φυσικού και δομημένου περιβάλλοντος, θα μπορούσαν να αποτελέσουν τα βασικά συστατικά στοιχεία μίας εκπαιδευτικής προσέγγισης για τη βελτίωση της αυτοεκτίμησης των DCD παιδιών σε θέματα χωρικού προσανατολισμού. Η πρωτοτυπία της διατριβής αναφέρεται στον εντοπισμός των δομών και διαδικασιών σε ένα σύγχρονο αστικό χώρο που επηρεάζουν τον χωρικό προσανατολισμό των παιδιών και στην τεκμηρίωση της λειτουργικότητας των τρισδιάστατων ψηφιακών μοντέλων σε σχέση με το πρόβλημα του χωρικού προσανατολισμού.