ІМЕРСИВНІ
НАВЧАЛЬНІ ТЕХНОЛОГІЇ:
ПЕРЕВАГИ, НЕДОЛІКИ
ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВПРОВАДЖЕННЯ
Стрімкий розвиток цифрових технологій спричинив докорінні зміни у сфері освіти. В умовах цифровізації ведеться активний пошук нових актуальних технологій навчання, спрямованих на розвиток у здобувачів освіти практико-орієнтованих навичок, доступних в умовах змішаного навчання та безперервної освіти. Вдосконалення та оптимізація комп’ютерних систем зробили можливим використання імерсивних технологій, які за останні роки стрімко розвинулись від сумнівно перспективних до трендових та скрізь використовуваних. Уведення їх в освітній процес є потребою сьогодення і чинником підвищення якості освіти.
Поняття «імерсія» не є новим. Воно відомо ще з ХІХ століття та пов‘язане з ім‘ям італійського астронома, ботаніка та оптика Джованні-Баттіста Амічі, який розробив принцип імерсії з метою удосконалення оптичних приладів. У науковий обіг термін «імерсивність» прийшов із сфери комп‘ютерних ігор, яким позначають ефект присутності – сукупність відчуттів людини, яка перебуває в тримірному, штучно створеному світі та може впливати на оточуючі об‘єкти і предмети, змінювати точку огляду тощо.
Імерсивні технології в науковій літературі розглядаються як технології повного або часткового занурення людини у віртуальний світ. Тобто це сучасна технологія, яка доповнює зображення реального світу віртуальними елементами і дає можливість взаємодіяти з ними.
Імерсивні технології є порівняно новими інструментами в освіті. Вони не можуть повністю замінити традиційні методи викладання, але можуть якісно доповнити навчання: зробити його практико-орієнтованим, простішим, зрозумілішим та цікавішим. Головна ідея імерсивних технологій полягає у підвищенні відчуття присутності, взаємодії та участі користувача у віртуальному або поєднаному (реальному та віртуальному) середовищі.
Giovanni Battista Amici
25 березня1786—10 квітня1863
Виділяють такі складові імерсивних технологій
RR (англ. – real reality) – реальна (об’єктивна) реальність, в якій знаходиться користувач і яку сприймає органами своїх чуттів. Це світ, що існує незалежно від нього і його свідомості.
AR (англ. – augmented reality) – доповнена (додана) реальність. Дозволяє користувачеві додавати віртуальний контент до реального світу, використовуючи камеру смартфона. Тобто камера знімає реальний світ і доповнює його віртуальними об’єктами.
VR (англ. – virtual reality) – віртуальна реальність – повністю змодельована дійсність із застосуванням цифрових технологій, дозволяє користувачеві зануритися в цілком інший віртуальний світ, який він може бачити, чути, а також відчувати. Щоб потрапити у віртуальну реальність, користувачеві потрібно одягти повністю закриті окуляри (наголовні шоломи).
MR (англ. – mixed reality) - змішана реальность - це технологія, яка об'єднує віртуальну реальність (VR) і доповнену реальність (AR).
Імерсивне відео
(360-градусне відео) та симуляція
Одним з елементів віртуальної реальності є 360-градусне відео (де зображення записується у всіх напрямках одночасно за допомогою багатоспрямованої камери або колекції камер; під час перегляду глядач керує напрямом перегляду) та симуляція – занурення людини у штучні ситуації, які імітують реальні з метою навчання в дії (навчання дією). Освітня симуляція – це структурований сценарій з детально розробленою системою правил, завдань і стратегій, які створені для формування специфічних компетенцій здобувача і застосування них в подальшому в його реальній професійній діяльності.
Імерсивні технології мають великий потенціал у напрямку модернізації професійної освіти, роблять навчання інтерактивним, більш цікавим та захопливим для здобувачів освіти.
Якісні характеристики застосування імерсивних технологій у професійній освіті:
1. Занурення. За допомогою віртуальної (VR) та доповненої реальності (AR) учні можуть «зануритися» у віртуальне або доповнене середовище, щоб досліджувати та вивчати різні предмети з більшою деталізацією і реалізмом. 2. Імерсивний візуальний та аудіальний досвід. Імерсивні технології допоможуть учням краще зрозуміти абстрактні концепції, створюючи інтерактивні візуалізації складних процесів, об’єктів та явищ.
3. Індивідуальне навчання. Імерсивні технології адаптуються до рівня навичок та потреб здобувачів освіти, надаючи додаткову підтримку тим, хто потребує більше часу або, навпаки, завдань підвищеної складності.
4. Зворотний зв’язок та оцінювання. Імерсивні технології допоможуть педагогам збирати дані про реакції та роботу здобувачів освіти, дозволяючи зрозуміти, наскільки ефективним є навчання.
5. Стимулювання творчості. Імерсивні технології сприяють творчому розвитку, дозволяючи здобувачам освіти створювати, досліджувати та взаємодіяти з власними ідеями у віртуальному або доповненому середовищі.
6. Підвищення інтересу до навчання. Завдяки цікавому та захопливому характеру імерсивних технологій в учнів підвищується пізнавальний інтерес, мотивація до навчання.
---9
Приклади використання імерсивних
технологій у технологічній галузі
1
Віртуальні інструменти
2
Віртуальні симуляції
3
Віртуальні дослідження
4
Віртуальні прототипи
5
Віртуальні майстерні, лабораторії
Віртуальні турніри і змагання
Імерсивність в освіті можна розглядати як своєрідну стратегію пізнання, що уявляє із себе сукупність певних методів, способів та прийомів інтерактивної взаємодії учасників освітнього процесу в умовах штучно створеного віртуального або комбінованого (реальновіртуального) середовища, яке може впливати на розумову та чуттєву сферу. У педагогічній практиці вже давно використовуються навчальні технології, які ми сьогодні можемо назвати імерсивними, такими, що належать до 1D, 2D та 3D імерсій.
Так, до 1D імерсії можна віднести: інтерактивні лекції із застосуванням вербальних засобів (лекції-бесіди), проблемні лекції із застосуванням методів «мозкового штурму» та «кошику ідей», лекції з запланованими помилками тощо.
Прикладами 2D імерсії в навчанні є: лекції-візуалізації із застосуванням мультимедійних презентацій, відео, анімації та традиційних наочних засобів (mindmap, інфографіка, схеми, малюнки тощо), лекції-відеоекскурсії, веб-квести, кейс-стаді, робота в малих групах, міні-конференції з використанням мультимедіа та анімації тощо.
Також 3D імерсії активно використовуються на різних видах занять, як-то: навчальні онлайн-ігри, рольові ігри з використанням ІКТ, імітаційні вправи тощо.
У певній мірі можна говорити про впровадження елементів 4D імерсії під час використання моделі «смуги перешкод» із візуальними та звуковими ефектами в процесі психологічної підготовки курсантів.
Ураховуючи реалії сьогодення, імерсивні технології є ефективним інструментом для підготовки військовослужбовців до участі у бойових діях. Вони дозволяють створювати сценарії, наближені до реального середовища, симулювати реалістичні умови бойових дій. За допомогою імерсивних технологій можна забезпечити можливість військовим тренуватися, вдосконалювати свої уміння та навички, розвивати здатність пристосовуватися та адекватно реагувати на екстремальні умови, максимально уникати помилок в реальних бойових ситуаціях, отримувати певний досвід без ризику для життя. Різні види реальності (VR, АR, МR), можна використовувати для віртуальних тренувань стрільби, тактичного планування операцій, роботи в команді та реагування на стресові ситуації.
Застосування VR та AR у промисловій галузі
Технічне обслуговування та ремонт: AR допомагає технічним спеціалістам виконувати ремонтні роботи, надаючи їм віртуальні інструкції та схеми прямо на місці роботи.
Проектування та дизайн: VR дозволяє інженерам та дизайнерам створювати та тестувати прототипи віртуально, що знижує витрати на фізичні моделі та прискорює процес розробки. Це особливо корисно в автомобільній та авіаційній промисловості.
Контроль якості: AR може використовуватися для перевірки якості продукції на виробничій лінії відповідно до стандартів.
Логістика та управління складом: AR допомагає оптимізувати процеси управління складом, надаючи працівникам інформацію про розташування товарів та оптимальні маршрути для їх переміщення. У сфері логістики студенти можуть моделювати складні ланцюги поставок у VR або аналізувати реальні дані за допомогою AR.
Медицина: Студенти можуть практикувати хірургічні операції у VR, мінімізуючи ризики, пов'язані з реальними пацієнтами.
Ці приклади демонструють, як імерсивні технології можуть підвищити ефективність, безпеку та якість роботи у промисловій галузі.
На яких етапах уроку можна використовувати технології віртуальної та доповненої реальності?
1. Оцінювання. За допомогою мобільних додатків, наприклад, Electricity AR можна визначити рівень засвоєння учнями теоретичного матеріалу з теми «Електричне коло» та перевірити практичні навички.
2. Вивчення нового матеріалу. З імерсивними технологіями набагато легше пояснити учням явища, які не можна побачити у реальному часі або відчути тактильно. Наприклад, 2D-зображення у підручнику можна легко перетворити у 3D-інтерактивні моделі за допомогою Paint 3D у декілька кліків.
3. Самостійна робота. Використання імерсивних технологій для реалізації індивідуальних завдань може розглядатися у декількох аспектах: як засіб для закріплення вивченого матеріалу з використанням моделювань у класі; перед вивченням нового матеріалу в класі; для дослідницької діяльності та для самостійної роботи в позаурочний час. Наприклад, учні отримують картки зі схемами електричних кіл, потрібно визначити напругу, силу струму, опір в колі; ціну поділки приладів та ін..
Знайшли своє використання в освітньому процесі і AR-книги. Їх можна вважати цифровими копіями традиційних книг з додатковим контентом у вигляді інтерактивного зображення, анімації і навіть гри. Так сучасна бібліотека стає центром, що концентрує та розподіляє інформаційні потоки. Аналіз розробок 3D-книг засвідчив, що сучасний ринок друкованої продукції поступово збільшує кількість художньої літератури із елементами доповненої реальності та навчальної літератури з використанням сучасного програмного забезпечення.
Варто зазначити, що використання імерсивних технологій не повинно замінити реальний експеримент, якщо такий можливий, адже доведено, що тільки за допомогою реального експерименту та практичних навичок можна здобути знання і досвід.
Переваги імерсивних технологій
Наочність
Можливість візуалізувати складні процеси та явища
Концентрація
Підвищений інтерес під час навчання
Залучення
Використання ігрових практик та механізмів у неігровому контексті.
Безпека
Проведення складних досліджень без ризику для здоров'я
Сьогодні більшість популярних та доступних систем VR в основному відтворюються шляхом створення візуальних ефектів за допомогою шолома VR ‒ пристрою із вмонтованим дисплеєм та лінзами, який надягається на голову та дозволяє досягти ефекту часткового чи повного занурення у штучний комп’ютерний світ.
Шоломи VR бувають 2-х типів: Стаціонарні, які забезпечують кращу графіку та продуктивність роботи, але потребують підключення до комп’ютера, що робить їх менш маневреними у використанні (HTC Vive, Oculus Rift, Valve Index); Мобільні, які працюють автономно завдяки наявності власного процесора, який забезпечує рендеринг віртуального середовища (Oculus Quest, Oculus Quest 2).
Окрім шоломів для відтворення VR існують також шоломи доповненої (технологія, яка дозволяє об’єкти реального світу інтегрувати у віртуальне середовище) та змішаної реальності (технологія, що дозволяє об’єднувати віртуальну та доповнену реальності). Найбільш популярними серед них на сьогодні є моделі Apple Vision Pro, Samsung Odyssey та ASUS Windows Mixed Reality.
Також доволі поширені гаптичні пристрої, які забезпечують тактильний зворотній зв'язок з системою, такі як спеціальні рукавички, жилети та костюми.
Додаткові мультисенсорні пристрої можуть використовуватися разом із шоломами та дозволяють генерувати запахи, холод або тепло, а також незначні вібрації для більш глибокого занурення користувача у віртуальний світ.
Класифікація імерсивних навчальних середовищ згідно їхніх функціональних характеристик
Тренажери VR - Oxford Medical Simulation, Robotics in VR, Simodont Dental Trainer, Eyesi Surgical.
Віртуальні чати - Rumii, MeetingVR, AltspaceVR, EngageVR.
Ігрові навчальні застосунки VR - Mondly VR, InMind VR2, Number Hunt.
Віртуальні тури - National Geographic Explore VR, Anne Frank House VR.
Класи VR - ClassVR, TeachVR, Lenovo VR Classroom.
Тренажери VR
Орієнтація
Чітко зосереджені на певних процесах предметної області.
Віртуальний Світ
Відтворюють віртуальний світ, максимально наближений до реального.
Взаємодія
Дозволяють користувачам взаємодіяти з віртуальними об’єктами через аватар або модель рук.
- один з найбільш поширених та найскладніших типів навчальних систем
Тренажери VR: особливості
1
Навчання
Вимагають залучення фахівця, який задає вірну послідовність дій.
2
Підключення
Можуть підключатись не лише шоломи, але й інші пристрої ВР.
3
Приклади
Oxford Medical Simulation, Robotics in VR, Simodont Dental Trainer, Eyesi Surgical.
Віртуальні Чати
Приклади
Rumii, MeetingVR, AltspaceVR, EngageVR.
можуть забезпечувати такі функції:
·Створення віртуальних кімнат з обраним типом віртуального середовища; · Вибір та додання у віртуальний світ моделей об’єктів навколишнього світу;
· Підключення багатьох користувачів;
· Відображення аватару користувача;
· Можливість переміщення по віртуальному світі;
· Передачу звуку.
Ігрові навчальні застосунки VR
1
Графіка
2
Гравці
3
Складність
4
Звук
Приклади
Mondly VR, InMind VR2, Number Hunt
дозволяють проводити навчання у формі інтерактивної гри, що характеризується певним запрограмованим сценарієм.
можна обирати такі параметри: ·Рівень графіки; ·Можливість підключення лише одного гравця чи декількох одночасно; ·Вибір різних рівнів складності; ·Додання звукових ефектів; ·Відображення аватара гравця; ·Можливість взаємодії гравця з об’єктами віртуального світу; ·Можливість застосування засобів штучного інтелекту.
Віртуальні Тури
Віртуальні Світи
Віртуальні тури створюють імерсивні світи,
відтворюючи реальні локації з високою
деталізацією.
Приклади: Rumii, MeetingVR, AltspaceVR, EngageVR.
Користувачі можуть вільно переміщатися в межах віртуального простору, досліджуючи різні місця.
Інтерактивність
Класи VR
1
Змішане навчання
Класи VR поєднують віртуальні та реальні елементи навчання, створюючи інтерактивні уроки.
2
Спеціалізовані пристрої
Системи VR-класів включають VR-гарнітури, програмне забезпечення та навчальні програми.
3
Ефективність навчання
VR-класи допомагають підвищити ефективність навчання, роблячи його більш захоплюючим.
Віртуальна освіта
в Україні
Початкові Кроки
Українська освіта тільки починає використовувати VR/AR-технології.
Виклики Впровадження
Існує ряд проблем, які перешкоджають широкому впровадженню VR/AR в школах.
Недостатній Контент
Відсутність достатньої кількості україномовного контенту для VR/AR-уроків.
Українські продукти VR/AR
AR\_Book
Створення інтерактивних уроків з використанням AR-технологій.
AR\_Teacher
Надання інструментів для створення ефективних уроків з AR/3D-моделями.
Переваги VR/AR в освіті
1
Ефективність
2
Навички
Розвиток критичного мислення, аналізу, інновацій.
3
Захоплення
Збільшення зацікавленості в навчанні.
Виклики VR/AR в освіті
1
Контент
2
Обладнання
Високі вимоги до цифрових пристроїв.
3
Комунікація
Зменшення
міжособистісної
взаємодії.
Майбутнє VR/AR в освіті
VR/AR-технології мають потенціал для революції в освіті. Подальші дослідження та розробка ефективних методів впровадження допоможуть реалізувати їх повний потенціал.
Незважаючи на виклики, майбутнє імерсивних технологій в освіті обіцяє бути яскравим та інноваційним.
ДЯКУЮ
ЗА УВАГУ!