Применение виртуальной реальности в образовании в России и в мире - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Применение виртуальной реальности в образовании в России и в мире

Зиновьев Д.В. 1
1БИТИ НИЯУ МИФИ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня виртуальная реальность (ВР или VR) – быстро развивающаяся компьютерная технология. Прогресс в области микропроцессоров, средств передачи данных, инструментов для человеко-машинного взаимодействия, а также сбора информации об окружающей среде привел к появлению весьма реалистичных виртуальных миров, которые так же помогают в образовательной сфере.

Существует много различных вариантов применения современных технологий в этой области — от простых школьных туров по Древней Римской Империи на уроках истории до обучения специалистов для работы на атомных станциях или на космической станции.

Сам же принцип работы виртуальной реальности заключается так:

компьютер генерирует образ (3D изображение, звуковой фон и т. п.);

система отображения передает этот образ на органы чувства оператора системы VR (пользователя);

закрепленные на пользователе датчики собирают и передают в компьютер информацию о действиях пользователя (например, о повороте головы или изменении его положения в пространстве);

компьютер использует получаемую информацию для изменения формируемой им VR и ее генерируемого образа, который поступает (передается) на органы чувств пользователя.

И за счет этого происходит взаимодействие в VR с окружающими предметами для выполнения поставленных задач в какой-либо модуляции.

Виртуальная реальность в образовании

Технологии виртуальной реальности вышли на образовательный рынок совсем недавно и быстро развиваются3. Разработки ведут мно­гие компьютерные гиганты различных стран таких как Россия, США, Япония. В публи­кациях и рекламных проспектах сегодня чаще всего упоминаются три базовые технологии – VR, AR и MR. Но для более эффективного процесса используют VR, за счет представления поль­зователю мир, который моделирует компью­тер. Этот мир, как правило, не связан с тем, ко­торый окружает пользователя в ходе его рабо­ты с VR-системой. Данная технология широко используется в компьютерных играх. VR позво­ляет пользователю целиком погрузиться в соз­даваемый компьютером мир, и в этом ее глав­ное достоинство. Одновременно это и ее глав­ный недостаток: VR-приложения не связаны с физической реальностью, которая окружает пользователя, для этого существует AR.

Возможности мультимедийного моделирования давно привлекают энтузиастов из среды школьного образования. Они стремятся создать для школьников наглядную среду, позволяющую легко понимать и осваивать непростые абстрактные понятия и законы физики, химии, астрономии и других предметов. Параллельно идут процессы формирования соответствующих методик преподавания, которые базируются на результатах специальных исследований.

Организация совместной работы. Шлем VR дает возможность проводить видеоконференции, которые более реалистичны, чем обычные веб-конференции, больше похожи на телефонный разговор. Такие «вирту­альные встречи» можно широко использовать для виртуального изучения местности, знакомства с другими культурами, изучения иностранного языка и т. п.

Изучение естественнонаучных дисци­плин. Шлем VR позволя­ют учащимся оказаться в научных лаборатори­ях, наблюдать и проводить реалистичные вир­туальные эксперименты, взаимодействовать с макро- и микрообъектами, совершать путеше­ствия в мир математических объектов и пр.

Изучение гуманитарных дисциплин. Обу­чаемые получают возможность посетить музеи и места исторических событий, общаться с вир­туальными моделями исторических личностей, реконструировать события прошлого и т. д.

Обучающие игры. Игры в VR позволяют обучаемым не только вза­имодействовать с различными объектами, но и создавать их, порождать виртуальный мир, ко­торый живет по разработанным ими правилам.

Трехмерное проектирование. VR предоставляет естественные инструменты для проектирования трехмерных объектов.

Формирование умений. Модели в VR дают обучаемым возмож­ность безопасно и не страшась возможных ошибок формировать такие умения, выработ­ка которых в реальных условиях чревата опас­ностями или сталкивается с другими ограни­чениями (доступность оборудования, высокая стоимость выполнения работ, опасность для других людей и пр.).

Данные сферы применения показывают на сколько обширны применения VR технологии не только в образовании, но и в деятельности человека в принципе.

Форматы VR в образовании

Использование новых технологий в образовании предполагает, что учебный процесс должен быть перестроен соответствующим образом.

Очное образование:

Виртуальные технологии предлагают интересные возможности для передачи эмпирического материала. В данном случае классический формат обучения не искажается, так как каждый урок дополняется 5–7-минутным погружением. Может быть использован сценарий, при котором виртуальный урок делится на несколько сцен, которые включаются в нужные моменты занятия. Лекция остается, как и прежде, структурообразующим элементом урока. Такой формат позволяет модернизировать урок, вовлечь учеников в учебный процесс, наглядно иллюстрировать и закрепить материал.

Дистанционное образование:

При дистанционном обучении ученик может находиться в любой точке мира, равно как и преподаватель. Каждый из них будет иметь свой аватар и лично присутствовать в виртуальном классе: слушать лекции, взаимодействовать и даже выполнять групповые задания. Это позволит придать ощущение присутствия и устранить границы, которые существуют при обучении через видеоконференции. Также преподаватель сможет понять, когда ученик решит покинуть урок, так как шлемы Oculus Rift и HTC Vive оборудованы датчиком освещения, позволяющим распознать, используется шлем в данный момент или нет.

Смешанное образование:

При наличии обстоятельств, мешающих посещать занятия, ученик может делать это удаленно. Для этого класс должен быть оборудован камерой для съемки видео в формате 360-градусов с возможностью трансляции видео в режиме реального времени. Ученики, посещающие урок дистанционно, смогут наблюдать происходящее в классе от первого лица (например, прямо со своего места), видеть своих одноклассников, общаться с преподавателем и принимать участие в совместных уроках.

Самообразование:

Любой из разработанных образовательных курсов может быть адаптирован для самостоятельного изучения. Сами уроки могут размещаться в онлайн-магазинах (например, Steam, Oculus Store, App Store, Google Play Market), чтобы у всех была возможность осваивать или повторять материал самостоятельно.

За счет разработки новых методов обучения можно вырастить целое поколение таких профессий, которые сегодня остаются менее востребованными в обществе, но всё еще являются крайне необходимыми для сохранения многогранности современной науки.

Плюсы использования VR в образовании

Использование VR открывает много новых возможностей в обучении и образовании, которые слишком сложны, затратны по времени или дороги при традиционных подходах, если не всё одновременно. Можно выделить пять основных достоинств применения VR технологий в образовании.

Наглядность. Используя 3D-графику, можно детализированно показать химические процессы вплоть до атомного уровня. Причем ничто не запрещает углубиться еще дальше и показать, как внутри самого атома происходит деление ядра перед ядерным взрывом. VR способна не только дать сведения о самом явлении, но и продемонстрировать его с любой степенью детализации.

Безопасность. Операция на сердце, управление сверхскоростной машиной, подводной лодкой, техника безопасности при пожаре — можно погрузить зрителя в любое из этих обстоятельств без малейших угроз для жизни.

Вовлечение. VR позволяет менять сценарии, влиять на ход эксперимента или решать математическую задачу в игровой и доступной для понимания форме. Во время виртуального урока можно увидеть мир прошлого глазами исторического персонажа, отправиться в путешествие по человеческому организму в микрокапсуле или поучаствовать в захвате замка .

Фокусировка. Виртуальный мир, который окружит зрителя со всех сторон на все 360 градусов, позволит целиком сосредоточиться на материале и не отвлекаться на внешние раздражители.

Виртуальные уроки. Вид от первого лица и ощущение своего присутствия в нарисованном мире — одна из главных особенностей виртуальной реальности. Это позволяет проводить уроки целиком в VR.

Минусы использования VR в образовании

Однако пока использование технологий и сами устройства не будут максимально «отточены», будут существовать минусы и потенциальные проблемы использования виртуальной реальности в образовании.

Объем: любая дисциплина довольно объемна, что требует больших ресурсов для создания контента на каждую тему урока — в виде полного курса или десятков и сотен небольших приложений. Компании, которые будут создавать такие материалы, должны быть готовы заниматься разработкой довольно продолжительное время без возможности ее окупить до выхода полноценных наборов уроков.

Стоимость: в случае с дистанционным обучением нагрузка по покупке устройства виртуальной реальности ложится на пользователя, или этим устройством может быть его телефон. Но образовательным учреждениям понадобится закупать комплекты оборудования для классов, в которых будут проходить занятия, что также требует существенных инвестиций.

Функциональность: VR, как и любая технология, требует использования своего, специфического языка. Важно найти верные инструменты для того, чтобы сделать контент наглядным и вовлекающим. К сожалению, многие попытки создания обучающих VR-приложений не используют все возможности виртуальной реальности и, как следствие, не выполняют своей функции.

Физиологические особенности: нужно учитывать насколько человек чувствителен к воздействию виртуальной реальности, которые вызывают физические чувства тошноты и головокружения, и кто знает, к каким последствиям они приведут, если пользоваться VR очень долго.

Заключение

Современные технологии, несмотря на долгий путь развития, еще молоды, но всё же VR – это следующий большой рывок в развитии сферы образования. Эти технологии облегчают и упрощают совместную работу людей, которые находятся на расстоянии. Например, коллеги могут встречаться с помощью средств допол­ненной реальности, готовить совместные доку­менты, вести проекты и выполнять многие дру­гие работы практически столь же эффективно, как и при личном контакте в реальном мире. У преподавателей и учащихся появляется воз­можность использовать виртуальные лабора­тории для изучения окружающего мира, фор­мирования умений и отработки навыков, а так­же для демонстрации их освоения и автомати­зированного оценивания.

Список литературы

https://vrgeek.ru/obrazovanie-v-vr/

https://habr.com/ru/company/mailru/blog/435996/

http://ve-group.ru/3dvr-resheniya/obrazovanie-i-nauka/

Просмотров работы: 71