X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Система высшего образования является одной из самых важных систем современного развивающегося или развитого государства. Существенную роль в системе высшего образования играют методы и технологии, которые используются в процессе преподавания студентам учебных дисциплин.

В настоящее время наряду с традиционными методами обучения студентов многие ВУЗы используют инновационные методы в образовании – методы активного получения знаний, которые позволяют студентам усваивать новые знания быстрее и более эффективно, с большим вовлечением в образовательный процесс и большей мотивацией. Одним из таких методов является виртуальная реальность.

Виртуальная реальность – это созданный специалистами с помощью технических средств и вычислительной мощности искусственный мир, где можно от первого лица в режиме 3D не только наблюдать за происходящими явлениями, но и влиять на них собственноручно, взаимодействуя с результатами своей деятельности. В таком мире можно воссоздать любую ситуацию, явление или место, смоделировать любой процесс и погрузить в него любого человека – это возможно благодаря специальному оборудованию: очками (или шлему) виртуальной реальности и контроллерам, определяющим положение и действия рук (или перчаткам виртуальной реальности).

Применение виртуальной реальности позволяет использовать такие возможности, которые в реальности были бы либо нереализуемы, либо затратны, как по времени, так и по финансовым ресурсам.

У данного метода есть множество положительных сторон. Рассмотрим некоторые из них:

- наглядность. При помощи виртуальной реальности студенты могут оказаться в центре древнего города, который в реальности уже не существует, могут отправится в путешествие по человеческому организму, «высадиться» на поверхности любой известной планеты или наблюдать за образованием атомов;

- интерактивность. Виртуальная реальность позволяет не только наблюдать за происходящим от первого лица в режиме 3D, но и активно участвовать в образовательном процессе, проводить эксперименты на микро- и на макроуровне, получать различные результаты в зависимости от образа действия студента;

- безопасность. Одна из важнейших особенностей виртуальной реальности, благодаря которой студенты могут проводить сложнейшие медицинские операции, проводить опасные для жизни научные эксперименты, учиться летать на любом типе летательного аппарата без риска для их жизни и жизни других людей.

- экономия времени и финансовых средств на конкретный образовательный процесс. В виртуальной реальности студенты имеют возможность использовать неограниченное количество химических реактивов для опытов или других ресурсов. Однажды созданная интерактивная модель виртуальной реальности операций на сердце позволит обучить неограниченное количество студентов по всему миру в течение нескольких лет актуальности этой модели, причем для данного процесса не потребуется дорогостоящее медицинское оборудование и инструменты. Разумеется, данный метод обучения ни коем образом не заменяет реальную практику, а только помогает максимально к ней подготовиться.

У виртуальной реальности, как у метода обучения, есть и отрицательные стороны:

- сложность создания моделей и высокий уровень финансовых затрат. В настоящее время создание обучающих материалов виртуальной реальности – процесс достаточно трудоемкий, как по человеческим ресурсам, так и по вычислительным мощностям. Необходимо не только иметь обширные знания о сути процесса/объекта для изучения, но и грамотно разработать обучающую модель в специализированной среде;

- ограниченность. Необходимо понимать, что при всей реалистичности и наглядности, те материалы виртуального мира, которые студенты могут использовать в своей образовательной деятельности – это модели реального мира. Следовательно, они должны быть хорошо изучены и верифицированы. Таким образом, не изученные/ не до конца изученные процессы в реальной жизни изучать посредством виртуальной реальности не получится. Также надо учитывать, что любая модель имеет свои ограничения и допущения. Кроме того, виртуальная реальность - это инструмент для изучения определенного списка научных дисциплин. Это хороший метод для изучения таких наук как химия, биология, медицина, история, география, физика, но трудно представить себе изучение математики посредством виртуальной реальности;

- высокий уровень цен для потребителя. В состав комплекса для погружения в виртуальную реальность должно входить: ПО с виртуальным рабочим пространством, мощный системный блок, ЖК-монитор, клавиатура, манипулятор «мышь», шлем виртуальной реальности (например, Oculus Rift CV1), контроллеры, определяющие положение и действия рук (например, Oculus Touch). Разумеется, есть и бюджетные версии, к примеру, очков виртуальной реальности, но следует понимать, что они существенно уступают по комфортности проведения обучения и качеству изображения.

- несовершенство современных систем виртуальной реальности, ухудшение самочувствия пользователей при длительном использовании. Многие пользователи жалуются на недомогание, тошноту и головную боль после определенного времени нахождения в виртуальной реальности. Происходит это из-за разницы в качестве изображения и во времени между поворотом головы и отображения новой картины виртуальной реальности. Что бы этого не происходило, вся система и очки виртуальной реальности должны показывать картинку виртуального мира с частотой не менее 90 кадров в секунду и иметь задержку по времени от поворота головы до отображения новой картины не более 20 миллисекунд. В данный момент производители средств виртуальной реальности работают над этой задачей и рекомендуют делать перерыв, как минимум, каждые 30 минут после погружения в виртуальный мир.

В настоящее время многие компании и организации в России и за рубежом используют виртуальную реальность для образования студентов. Были проведены эксперименты с виртуальной реальностью, доказывающие высокий уровень усвоения знаний студентами. Компания Vrarlab провела исследование эффективности применения виртуальной реальности в образовании, в котором приняли участие более 150 человек – студенты и их родители. Испытуемые, попадая в виртуальную реальность, наблюдали работающую электрическую цепь с источником тока, далее они попадали внутрь проводника, изучая движение заряженных частиц на атомном уровне, кристаллическую решетку и строение самих атомов. После окончания урока, который длился около 7 минут, испытуемые прошли тесты по изученной тематике. Результаты теста показали, что 92% людей ответили верно на все вопросы теста, что демонстрирует высокий уровень усвоения знаний.

Также создаются виртуальные уроки и для самостоятельного прохождения студентами. Компания MEL Science разработала несколько бесплатных уроков по химии в виртуальной реальности. В будущем компания планирует выпустить порядка 100 разных уроков в виртуальной реальности, с возможностью контроля учителем устройств обучаемых студентов в режиме реального времени.

Рисунок 1 – Визуализация уроков по химии в виртуальной реальности компании MEL Science

Каким образом и где именно создается виртуальный мир? Большинство разработчиков пользуются таким ПО как Unreal Engine и Unity. У каждой программы свои особенности, но каждая из них является мощным и надежным инструментом создания виртуального 3D мира, с возможностью импорта 3D моделей, звуков, изображений. Обе программы можно изучать и использовать бесплатно, до того момента, когда доход от созданных продуктов не будет составлять определенную сумму денежных средств. Специалисты с навыками создания проектов виртуальной реальности уже сейчас востребованы на рынке труда. Появляются специальности в университетах и различные учебные курсы, которые позволяют получить данные компетенции.

Таким образом, использование виртуальной реальности как метода активного обучения может в настоящее время эффективно применяться в ВУЗах в качестве коротких и наглядных уроков, позволяющих полностью погрузить студентов в изучаемый процесс и повысить уровень усвоения учебного материала.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Monaha T. Virtual Reality for Collaborative E-learning /T. Monaha, G. McArdle, M. Bertolotto //Computers and Education, 2006. - December

2. Thakral S. Virtual Reality and M-Learning /S. Thakral, P. Manhas, C. Kumar // International Journal of Electronic Engineering Research. - 2010. - Vol. 2. - No. 5. - P. 659–661

Код для цитирования: Скопировать