Högskolan i Skövde

The captivating realm of extended reality technology, encompassing Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR), and Mixed Reality (MR), has rapidly garnered attention within the realms of education and training. While these technologies have found widespread acceptance in domains like surgical training, their integration in other sectors, such as training for Fire and Rescue Services Personnel (FRSP), has been notably slow. This sluggish pace persists despite the several potential benefits expounded in the literature—ranging from cost-effective training to the provision of diverse, complex, and dynamic scenarios, all while providing uniform conditions for training and assessment. Moreover, the promise of safe, environmentally friendly, and remote training possibilities further adds to the values and solutions VR could provide for FRSP training needs.

Motivated by this landscape, the overarching aim of this doctoral project was to delve into the role and utilization of VR, and in the FRSP training context. This exploration unfolds through the design and development of tailored applications for practicebased training using VR technologies, probing the intricacies of implementation, and examining the practical use of VR within this context.  The project is conducted in cooperation with several organizations in the FRSP field of practice: the Swedish Civil Contingencies Agency (MSB), the Fire and Rescue Service Skaraborg (RS) (former Östra Skaraborg, ROS) in Sweden, and the fire service Corpo de Bombeiros da Policia Militar do Parana Federal (PF) in Brazil. Commercially available VR technologies, selected by the organizations, have been used to develop training scenarios and investigate the utilization of Virtual Simulation (VS), as a novel training format, within firefighter and incident commander training.

The quest for understanding the role of VR within FRSP training spans various dimensions, including its role in relation to existing training methodologies, the requisite technological adjustments for delivering optimal experiences, the alignment of technology with specific training goals, and the exploration of the role of these technologies in supporting trainers to assess trainee performance. Thereby, the 6 doctoral project examines the practical use of VR within the FRSP training context, probing the intricacies of implementation.

The multifaceted nature of the research questions mirrors the complexity of the endeavor, rendering the journey to answer them equally intricate. Comprising five empirical studies conducted in authentic training environments, involving key stakeholders from FRSP organizations, this thesis weaves together empirical insights and theoretical reasoning. The goal is not just to unearth findings but to ground them in theory, providing comprehensive answers to the research questions, and fulfill the overarching aim.

The doctoral thesis is based on three published journal articles and three published scientific conference papers. The doctoral project has additionally disseminated in FRSP-related conferences presentations, publications and journal publications- related conferences. This endeavor strives to contribute meaningfully to the evolving landscape of VR technologies in the crucial domain of FRSP training.

Interessen for virtuell trening, spesielt i sektorer der trening i det virkelige miljøet kan innebære personrisiko, belaste miljøet eller være spesielt ressurskrevende, har økt i takt med den teknologiske utviklingen innen virtuell virkelighet (virtual reality - VR, augmented reality - AR og mixed reality - MR). Likevel, ser vi store forskjeller i anvendelsen av virtuell trening i forskjellige domener. Mens den er for eksempel etablert i standard trening innen kirurgi, og på god vei innen mange industrier for opplæring av arbeidsprosedyrer, ser vi at anvendelsen av virtuell trening for brann- og redningspersonell er svært begrenset. Mange vitenskapelige artikler påpeker de mulige fordelene virtuell trening kan innebære for trening nettopp innen brann og redning, slik som muligheten til å skape varierte, komplekse og dynamiske scenarier, som ville være umulig, for farlig eller for dyrt å øve på i fysiske fasiliteter. I tillegg kommer muligheten for distanstrening, der deltakere kan være på sitt egen kontor hjemme eller på brannstasjonen, og instruktørene på treningsfasiliteten. Sertifisering av personell i forskjellige nivåer kan også forenkles, fordi instruktørene vil kunne skape identiske startbetingelser når de uteksaminerer flere personer individuelt.

Målet for avhandlingen er å oppnå dypere forståelse for anvendelsen av VR, og dets rolle i trening av brann- og redningspersonell. Virtuell trening med kommersielt tilgjengelige verktøy ble gjennomført, i reelle settinger, der de som trente var enten studenter for å bli brannkonstabler, brannkonstabler eller kommende innsatsledere i brannvesenet. Praktiske aspekter rundt bruken av teknologien ble studert, og ikke minst oppfatningen av treningsformatet av lærere (instruktører) og studenter (brannvesenets personell).

Prosjektet ble gjennomført i samarbeid med Myndigheten för samhällsskydd och beredskap (MSB, Sverige), et stort svensk brannvesen (Räddningstjänsten Östra Skaraborg, RS), og et brannvesen i Brazil, (Corpo de Bombeiros da Policia Militar do Parana Federal, PF). Kommersielt tilgjengelige teknologier, som organisasjonene selv valgte, ble brukt for å utvikle treningsscenarier, og undersøke hvordan virtuell simulering (VS) kan bli brukt til trening og eksaminasjon av brannkonstabler og utrykningsledere.

For å øke forståelsen av VR sin mulige rolle innen trening av brann- og redningspersonell, ble ulike aspekter undersøkt. Disse innebærer forholdet til eksisterende treningsmetoder, der scenariene forløper fysisk på dedikerte anlegg. I disse er mange av elementene realistiske (mennesker, brannbiler, gjerne markører), mens andre elementer ikke er det (byggene av betong og stål er allerede utsatt for utallige branner, og dessuten er antallet begrenset, noe som begrenser variasjon). De virtuelle miljøene har fordelen av å kunne tilby veldig mange valgalternativer (representasjoner) av landskaper og bygg, som ser ut som det de representerer, men innebærer andre kompromisser, for eksempel at de bare stimulerer syns- og hørselssans. Nødvendige tekniske tilpasninger for optimal innlevelse ble undersøkt, hvordan teknologi og scenariovalg kunne tilpasses de bestemte læringsmålene, og hvordan instruktører kunne bedømme prestasjonen til den studerende.

Forskningsspørsmålene gjenspeiler kompleksiteten i prosjektet, som spenner fra opplevelser av instruktører og deltagere med teknologien og treningsopplevelsen den genererer, til faktorer som påvirker implementering av ny teknologi i organisasjoner. Prosjektet berører dermed didaktiske, teknologiske og organisatoriske aspekter. Målet er også å forankre observasjoner og resultater i teori, for å oppnå en dypere forståelse av årsakene bak observasjonene og kunne bidra med velfunderte forklaringer av fenomenene som ble observert. Jeg håper at denne avhandlingen vil gi et meningsfylt bidrag til videre implementering av VR teknologier for trening av brann- og rednings-personell.

Avhandlingen sammenfatter fem empiriske studier, gjennomført i autentiske miljø for brann og redningsvesen, med deltagelse av nøkkelpersoner, fra organisasjoner som har ansvar for utdanning og trening av brannmannskaper, der erfaringsbasert innsikt og teoretisk resonnement møtes.

Avhandlingen baserer seg på tre publiserte vitenskapelige artikler, og tre publiserte konferanseartikler. I tillegg har PhD-prosjektet bidratt med tre andre konferanseartikler og fire presentasjoner i faglige konferanser relevante for brann og redningsvesenet.