VR и AR технологии в образовании
В этой статье мы объясним простыми словами, как применяется виртуальная реальность в образовании и приведем реальные примеры.
В 2023 году VR-технология перестала быть чем-то абстрактным и дорогим. Шлемы стали доступнее, по всей стране открылись клубы виртуальной реальности – пространства, где за небольшую плату можно попробовать виртуальную реальность на современном оборудовании.
Определенный прогресс есть. Сегодня, спросив у человека с улицы «Что такое VR», вы услышите не разочаровывающее отрицание, а вполне верный тезис «Штука с полным погружением для игр».
С дополненной реальностью всё немного сложнее, хотя мы уже ее применяем в настоящем времени повсеместно.
Почему не трубят о VR технологиях в обучении на каждом углу и массово не интегрируют в школах, ВУЗах? Обо всем по порядку.
Основные достоинства применения VR технологий в образовании
1. Непонятное становится понятным.
Предположим, что вы объясняете школьнику ядерную физику – как делится ядро и тому подобное.
Школьник – среднестатистический, не вундеркинд и не отличник. Ему на эту ядерную физику глубоко все равно.
Объяснить ему сложную тему 2D иллюстрациями в учебниках или рисунками неэффективно. Можно сделать плоское видео, сделанное с помощью 3D-моделирования. Последнее уже более близко современному школьнику. Но на подсознательном уровне вы воспринимаете это так, будто это происходит в какой-то другой реальности, потому что мы своими глазами не можем увидеть настоящий процесс.
А теперь представьте, что школьник надевает VR-шлем, будто бы уменьшается до размеров ядра и видит перед собой, как это на самом деле происходит. Он может рассмотреть ядро под разными ракурсами или даже повращать атомы своими руками.
Элементы дополнительной визуализации и интерактивности – то, чего не хватает современному образованию.
Деление ядра – один из миллиона примеров визуализации в VR. Представляете, что можно показать в биологии, астрономии, физике, географии и других предметах?
2. Безопасно.
Перемещаемся на урок химии – сегодня как раз лабораторная работа.
Как организация лабораторной работы выглядит с точки зрения школы или ВУЗа? Нужно регулярно закупать реагенты, оборудование. Ставить взрывоопасные опыты, разумеется, нельзя по соображениям безопасности.
Преподаватель должен после опыта убрать за учениками, помыть лабораторную посуду и подготовить все заново к следующему классу.
VR в образовании с точки зрения безопасности открывает интересные варианты применения. Учащиеся могут повторять опыт до бесконечности, пока не доведут технику до идеала. При этом, они могут работать с опасными веществами и на своем опыте узнать, что будет, если не соблюдать технику безопасности, если вылить щелочь/воду в кислоту.
Образовательным учреждениям же проще в плане расходов: виртуальные реагенты самовосполняются, посуда – автоматически моется.
Не обязательно ограничиваться с химией. Очень круто виртуальные симуляции дополняют уроки ОБЖ, практики хирургов, курсы вождения и авиации и тому подобное.
3. Эффективная удаленная коммуникация.
Очень важное преимущество виртуальной реальности в образовании – повышение эффективности и вовлечения учеников на дистанционном обучении.
Во-первых, в VR-шлеме отсутствуют отвлекающие триггеры. Обучающиеся не отвлекаются на телефон, на проезжающие машины в окне. Вовлечение в VR – практически на 100%. Погружение и WOW-эффект решают проблему классической удаленки, где информация усваивается в лучшем случае на 50%.
Во-вторых, в виртуальной реальности можно организовать групповые лекции. Все как в реальности – вы видите своих однокурсников, их мимику, движение головы и рук. Они предстанут в обличие аватаров, как будто они стоят перед вами.
4. Геймификация.
Введение элемента игры в обучении шикарно отражается на интересе школьников. Возможно, кому-то из читателей повезло встретить преподавателей, которые подогревали азарт к предмету соревнованием или упражнениями.
Геймификация – неотъемлемая составляющая VR. Благодаря играм технология стала популярной, и благодаря играм она развивается и начнет внедряться в образование.
VR в образовании: примеры
Кейс 1: Улучшение долгосрочной памяти
Университет Калифорнии провел исследование среди 27 молодых людей и 49 людей старшего поколения. Вопрос исследования: улучшит ли VR-приложение Labyrinth-VR память?
Суть приложения в том, чтобы человек искал путь к выходу в лабиринте. Все участники тренировались ровно месяц.
Группа старшего возраста смогла улучшить средние показатели долгосрочной памяти до показателей молодой группы.
Контрольная группа проходила аналогичную игру, но без ВР. VR оказался более эффективным вариантом прокачивания памяти.
Кейс 2. Дистанционная учеба
Стэнфордский университет создал курс «Virtual People», который полноценно удалось протестировать в 2020 году во время самоизоляции.
Летом 2021 года преподаватели и студенты курса провели 1000 часов в виртуальной реальности. Преподавали все то же самое – информатику, биологию, социологию, психологию, литературу и искусство.
Ученики отметили, что ощущения от курса необычные, но с ВР они чувствовали себя так же, как на реальных занятиях.
Кейс 3. VR-проектирование двигателей
В Самаре, в университете имени Королева, будущие инженеры и конструкторы начнут проектировать двигатели в VR по подготовленному педагогами курсу. Виар-приложение позволит изучать двигатель НК-8, сымитировать ремонт и провести испытания.
Также в СамГМУ применяются разные симуляторы и тренажеры – для осмотра глазного дна, проведению трахеостомии и другие. Недавно для университета разработали ВР-симулятор для оказания первой помощи при инсульте и инфаркте, чтобы натренировать студентов справляться со стрессовыми ситуациями.
Кейс 4. Успехи в хирургии
Йельский университет провел следующее исследование: как тренировки в VR повлияют на успешность проведения операции по вскрытию желчного пузыря.
В исследовании участвовало 16 хирургов-аспирантов. Одна группа обучалась по стандартной программе, а другая дополнительно получила обучение в виртуальной реальности.
Результаты: хирурги, которые обучились в VR, справились с операцией на 29% быстрее. Испытуемые, которые не прошли VR-обучение, в 9 раз чаще допускали ошибки. Вероятность повреждения желчного пузыря или ожога нецелевой ткани в 5 раз выше у студентов, которые обучались без ВР.
Кейс 5. Виртуальные экскурсии по Алтаю.
Биологи АлГУ записали 26 видео в формате 360 во время экспедиции по Алтаю. Посетить красивые места может каждый, не выходя из дома: видеоролики загружены на YouTube, и для просмотра достаточно обладать простыми VR-очками и смартфоном. Также авторы используют свои материалы на онлайн-курсе «Компьютерные технологии в биологии».
Кейс 6. Подготовка к серьезным операциям.
С помощью VR в Бразилии провели сложнейшую операцию по разделению сиамских близнецов.
Хирурги вместе с VR-инженерами из Лондона разработали точную 3D-модель анатомии близнецов с использованием КТ и МРТ. На ней медработники тренировались перед операцией и искали наиболее эффективный и безопасный путь.
Реальная операция длилась в общей сложности 27 часов, состояла из семи отдельных операций с участием более 100 медицинских работников. Головы детей были успешно разделены, по сообщению BBC состояние пациентов стабильное.
Дополненная реальность в образовании
С дополненной реальностью все и проще, и сложнее. На самом деле, почти все используют AR-технологии в быту: маски и игры в Instagram, AR-игры (Pokemon Go), цифровые примерки макияжа или одежды.
Есть и более серьезные задачи, которые уже не решить с помощью смартфона. Некоторые профессии обязательно требуют две свободные руки пользователя и плавное смешение технологии с реальностью. Например, хирурги или ремонтники.
Очки или гарнитуры дополненной реальности, в отличие от VR – либо дорогие, либо бесполезные. Дополненная реальность в образовании на данном этапе хорошо показывает себя в двух вариантах:
— Бюджетно на смартфонах;
— Дорого в Microsoft Hololens 2 за полмиллиона рублей.
Среднего варианта пока что не дано.
AR в образовании: примеры
Кейс 1. Москвариум
Музеи – отличный кейс для демонстрации AR в обучении и геймификации.
МТС и Москвариум бесплатно запускали проект с цифровой рыбкой Джуно. Посетители могли активировать рыбку, наведя смартфон на QR-коды, наклеенные на аквариумы. Джуно рассказывала об обитателях океанариума. А по завершению интерактивной экскурсии детям предлагали проверить знания в игре.
Кейс 2. AR для военных – всегда актуально
Интересный факт: интернет и виртуальная реальность появились, благодаря развитию военной сферы.
Сейчас военные США обучаются в модифицированных Microsoft Hololens 2. Дополненная реальность помогает ориентироваться на местности, в координировании подразделений и построении маршрутов.
Кейс 3. МГУ разрабатывает AR-учебник
Московский государственный университет разрабатывает школьный учебник с дополненной реальностью.
Судя по кадрам, основное внимание будет уделено биологии. На видео пользователь наводит смартфон на картинку, в телефоне появляется 3Д-модель мозга, которую можно покрутить и «разобрать» на компоненты.
Отличный способ сделать нелюбимое занятие школьников – читать учебники – увлекательным!
Кейс 4. Обучение космонавтов и дополненная реальность
Всем известно, что космос – чрезвычайно дорогая и сложная сфера. Поэтому специалисты в области космических исследований заинтересованы в минимизации расходов и ускорении работы сотрудников.
Инженеры NASA используют Microsoft Hololens во время сборки космической капсулы. Это в несколько раз упрощает их работу: вместо чтения бумажных инструкций, они ориентируются на VR-модели деталей и виртуальные инструкции, которые возникают перед глазами.
Кейс 5. Медики в Кембридже спасали голограммы
Студенты медицинского класса Кебриджского университета тренировались на человеческих голограммах в Microsoft Hololens 2. Шлем дополненной реальности проецировал голограммы людей с различными симптомами. Будущие врачи должны были предположить болезнь и предпринять соответствующую первую помощь.
Один из сценариев, в котором требуется оказание немедленной помощи – анафилаксия и пневмония.
Почему VR и AR всё еще везде?
Виртуальная реальность и обучающие программы постепенно внедряются как за рубежом, так и в России. Такие ВУЗы, как МИРЭА, ДВФУ, МГУ регулярно закупают оборудование и открывают исследовательские лаборатории VR/AR.
Проблемы у виртуальной реальности в обучении следующие:
1. Укачивает.
Частично VR-сфера смогла победить морскую болезнь, выпустив гарнитуры с более высокой частотой кадров. Разработчики контента используют специальные приемы, которые снижают фактор укачивания.
Тем не менее, проблема не устранена.
2. Старшее поколение предпочитает старые методы.
Требуются некоторые усилия по принятию «гиковских штучек» старшему поколению. В школах и ВУЗах люди из СССР, порой, даже смартфонами не пользуются или плохо разбираются в компьютерах, не говоря уже о VR.
Дистрибьюторы VR образовательных программ обычно предлагают дополнительный инструктаж для людей, которые плохо разбираются в технической части. Кто-то из них даже составляет методические программы.
3. VR-гарнитуры не совершенны.
Подключить VR-гарнитуры несложно, но из-за технического несовершенства у них бывают сбои, как и у любой техники.
4. Проблема в подборе ПО и оборудования.
Главный вопрос у многих – «куда гуглить?» Большая проблема в том, что люди не знают, какое оборудование им требуется, и с каким программным обеспечением его комбинировать.
Решение одно – звонить дистрибьютору и просить подробную консультацию.
5. Устоявшееся мнение, что VR – это дорого.
Сайты, плохо разобравшиеся в теме, или статьи 2017 года твердят, что виртуальная реальность очень дорогая. Это миф с 2020 года.
Сейчас выпускаются бюджетные мобильные гарнитуры до 40 тыс. руб., которые включают все необходимые функции виар-шлемов за 100 тыс. руб.
6. Миф: нет программного обеспечения
И еще многие не верят, что в России найдется нужное программное обеспечение на русском языке.
В России немало решений образовательных программ – есть ВР-Тренажер английского языка VARVARA, виртуальные уроки ОБЖ, химии, стереометрии, программирования и т.д.
Проблем дополненной реальности меньше, но они более критичны:
1. AR через смартфон – отличный вариант для расширения школьной программы, но необходим соответствующий софт.
2. Дополненная реальность в очках и шлемах очень дорогая. Кроме того, для нее не хватает программного обеспечения и простых решений. Чаще всего компании закупают AR-очки и тратят время на разработку собственного ПО.
Надеемся, что мы смогли вас убедить в необходимости технологий виртуальной и дополненной реальности в образовании. Мы постарались написать подробно и доступно.
За VR/AR технологиями: Portal Shop / Ozon.
Подписывайтесь на наш Telegram.