ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ СПО

Введение

Новый ФГОС для среднего профессионального образования главной целью учебного процесса является формирование компетенций и практических навыков обучающихся. На проведение практических и лабораторных учебных занятий в среднем профессиональном образовании (СПО) отводится большая часть учебных часов.

Требования к материально-техническому обеспечению реализации образовательной программы согласно ФГОС включают в себя требования к специальным помещениям, оснащенным оборудованием, техническими средствами обучения и материалами, компьютерной техникой, доступом к информационно-телекоммуникационной сети "Интернет", комплектом лицензионного программного обеспечения, библиотечному фонду и т.д. Если с последним вопрос решается в большинстве учебных заведений то, что касается оборудования и помещений – не все могут быть им обеспечены по причине высокой цены.

Решением данной проблемы может стать технология дополненной и виртуальной реальности, так как оборудование данной технологии стоит в разы дешевле и не занимает большого объема пространства. Кроме того, данная технология позволяет взаимодействовать с любыми виртуальными объектами, которые могут представлять собой наглядное учебное пособие с  подробной информацией виртуальной модели изучаемого устройства, либо виртуальное лабораторное оборудование с характеристиками реальных установок, а также методическими указаниями по выполнению лабораторных работ.

Описание технологий VR и AR

Технология виртуальной реальности (VR)  – позволяет создавать искусственный мир, созданный с помощью технических устройств и программного обеспечения. Для того чтобы создать иллюзию «полного погружения» в виртуальный мир, где пользователь будет не только в роли наблюдателя, но также активно взаимодействовать с виртуальным окружением, человеку необходимо воспринимать информацию от окружающего мира используя зрение, слух, осязание и т.д. [3]

Для этого существует немало периферийного оборудования и вспомогательных устройств, начиная от шлемов виртуальной реальности и до манипуляторов позволяющих получать тактильные ощущения от виртуальных 3D объектов [5]. Например:

  1. Перчатки VR
  2. Костюм VR с частичным покрытием
  3. Костюм VR с полным покрытием или экзокостюм VR

Технологии дополненной реальности (AR) – позволяют добавлять в реальный мир объекты из виртуального мира, с помощью технических устройств и программного обеспечения. Данная технология широко применяется в настоящее время во многих отраслях и сферах бизнеса, а также в жизни человека. В образовании в виде наглядных пособий и учебных материалов, в играх как, например в «Pokémon GO», в сфере бизнеса применяется как средство визуализации данных и проектов архитекторов, виртуальная примерка одежды, измерение пространства, распознавание лиц и маски в «Instagram». Все это и многое другое может быть примером использования данной технологии. [6]

Для реализации данной технологии с аппаратной части достаточно использовать смартфоны или планшетные устройства, которые поддерживают технологию AR. С программной части требуется специализированное программное обеспечение (ПО) или приложения AR.

Применение технологии VR и AR в процессе обучения

В настоящее время технологии VR и AR пока не приобрели широкого распространения в образовании, применяются только в некоторых образовательных учреждениях с передовым учебным процессом и оборудованием. Кроме учебных организаций данные технологии нередко применяют в различных компаниях, в промышленности, в медицине для обучения своих сотрудников и специалистов. [7]

Проанализировав и изучив возможности технологий VR и AR, выделили несколько направлений по применению данных технологий в информационно-технических дисциплинах среднего профессионального образования. Например, специальности 11.02.15 Инфокоммуникационные сети и системы связи на 5 рабочих мест:

  1. По дисциплине МДК.01.01 Монтаж и эксплуатация направляющих систем, оборудование для инфокоммуникационных систем стоит очень дорого, к примеру, сварочные аппараты ВОЛС стоят от 150-300 тыс. руб., оптические рефлектометры от 50-500 тыс. руб. Итого будет стоить около 1,5 млн. руб.
  2. МДК.01.03 Монтаж и эксплуатация мультисервисных сетей абонентского доступа – серверы, АТС, мультисервисные абонентские выносы и т.д. В итоге стоит в 600-900 тыс. руб.
  3. МДК.01.04 Монтаж и эксплуатация систем видеонаблюдения и систем безопасности – IP-видеокамеры, видеорегистраторы, система охранных и пожарных датчиков, источники бесперебойного питан6ия и т.д. будет стоить около 450 тыс. руб.

Если учитывать, что в лабораторных  и практических занятиях для формирования практических навыков необходимо спроектировать целую систему разнообразных сетей, то дешевле, удобнее и быстрее это можно сделать с применением VR и AR технологий.

В виртуальном пространстве можно создать любое техническое устройство, подробно описав принцип работы, технические характеристики и другие детали. Лаборатория с использованием VR и AR на пять рабочих мест (2VR и 3 AR) будет примерно стоить 400 тыс. рублей. В стоимость входит: перчатки-контроллеры VR (2 шт.), шлемы VR с наушниками (2 шт.), шлемы АR с наушниками (3 шт.),  ПО, планшеты для AR (3 шт.). Помимо относительно низкой цены, плюсом применения данных технологий является то, что на одном оборудовании можно проводить занятия по нескольким дисциплинам при условии, что будет установлено соответствующее ПО или приложение. Также плюсом является то, что в отличие от лабораторий с физическим оборудованием, прикрепленных к конкретному кабинету, лаборатория на основе VR и AR оборудования относительно мобильна.

Анализ технологии VR и AR

В настоящее время технологии VR и AR часто используются в программах иммерсивного обучения (immersive education). Это программы,  основанные на обучении в игровой форме, которые проходят в различных виртуальных мирах или симуляциях [1]. В рамках академических исследований было выявлено, что данный вид программ  интересен обучающимся, потому что повышает уровень коммуникации между ними и преподавателем, усиливает вовлеченность в процесс обучения, увеличивает обучаемость и освоение материала. Обучающийся сам воспринимает, и осмысливают всю информацию поступающие через органы чувств, а не перенимает чужую точку зрения [2].

Кроме достоинств имеются также недостатки, которые могут проистекать из достоинств. Например, сильная увлеченность формой обучения может отвлекать от программы в целом. Кроме того, в настоящее время устройства технологии VR и AR на рынке все ещё не приобрели широкого распространения, из-за чего страдает качество и высокая стоимость оборудования. Кроме скромного количества устройств ещё меньше программного обеспечения и приложений для этих устройств, что так же является большим минусом применения данных технологий, однако все эти минусы с развитием VR и AR можно минимизировать либо устранить.

Учитывая ранее перечисленные достоинства и недостатки, проанализировав технологии VR и AR и сделав сравнительный анализ, пришли к выводу, что с развитием, технология VR и AR приобретут больше распространения ввиду своих преимуществ, а имеющиеся недостатки можно устранить с развитием.

Заключение

С применением технологий виртуальной реальности и дополненной реальности в образовательном процессе у обучающихся повышается интерес к материалу, качество освоения новых знаний и коммуникативные навыки, что улучшает формирование общепрофессиональных и профессиональных компетенций. Кроме того относительная дешевизна оборудования повышает доступность данного вида обучения с применением AR и VR технологий. Что позволит учебным организациям среднего профессионального образования подготовить компетентных специалистов не только в своей области, а также в области VR и AR технологий.

Список литературы / References

  1. Фрейна, Лаура и Микела Отт. "Обзор литературы по иммерсивной виртуальной реальности в образовании: современное состояние и перспективы". Международная научная конференция электронное обучение и программное обеспечение для образования. Том. 1. Национальный Университет Обороны "Кэрол I", 2015.
  2. Акчайыр, Мурат и Гекче Акчайыр. "Преимущества и проблемы, связанные с дополненной реальностью для образования: систематический обзор литературы". Обзор Образовательных Исследований 20 (2017): 1-11.
  3. Технология виртуальной реальности. [Электронный ресурс] Funreality.ru URL: https://funreality.ru/technology/virtual_reality/ (дата обращения 25.11.19)
  4. Сервис для снижения ЧС и травматизма на производстве. [Электронный ресурс] Argument.digital URL: http://argument.digital/safety/?utm_source=yandex&utm_medium=cpc&utm_campaign=safety&utm_content=poisk&utm_term=personal_obuchenie&yclid=7234193225162972626 (дата обращения 25.11.19)
  5. Полное погружение в VR [Электронный ресурс] Robo-hunter.com URL: https://robo-hunter.com/news/polnoe-pogrujenie-v-vr-chetire-kostyma-virtualnoi-realnosti6948 (дата обращения 25.11.19)
  6. 6 интересных идей применения дополненной реальности (AR) [Электронный ресурс] habr.com URL: https://habr.com/ru/company/funcorp/blog/440698/ (дата обращения 05.12.19)
  7. Технологии AR и VR в образовании [Электронный ресурс] Habr.com URL: https://habr.com/ru/company/mailru/blog/435996/ (дата обращения 09.12.19)