• Главная
• ►
• Статьи
• ►
• Синергия дополненной и смешанной реальности с образованием - как данные технологии помогают улучшить образовательный процесс

Синергия дополненной и смешанной реальности с образованием - как данные технологии помогают улучшить образовательный процесс

Синергия дополненной и смешанной реальности с образованием - как данные технологии помогают улучшить образовательный процесс

Электронные книги, интерактивные доски и столы, планшеты, ноутбуки, 3D-принтеры – все это в уже сейчас помогает улучшить образовательный процесс и сделать его эффективнее. Многие школы, техникумы и вузы понемногу уходят от традиционных методик обучения, отдавая предпочтение более совершенным методам. Но чем-то по-настоящему новым в образовании становятся именно дополненная и смешанная реальность (AR и MR), которые начали набирать популярность буквально несколько лет назад. Данные технологии все активнее заполняют образовательную нишу во многих странах, в том числе и в России. На этом фоне в России даже было запущено несколько образовательных проектов, финансируемых непосредственно государством. С помощью этих проектов  внедряют дополненную и смешанную реальность в как уже существующие образовательные учреждения, так и создавая новые, например, кванториумы и технопарки. Сейчас уже понятно, что AR и MR будут и дальше активно внедряться в нашу жизнь и особенно в образовательной области.

Рис. 1 – Пример использования дополненной реальности

Что же такое AR/MR?

Если говорить простым языком, то можно сказать, что это технологии, которые дополняют реальную окружающую картину мира виртуальными элементами. Это может быть что угодно – от графических указателей с направлением движения, как, например, в некоторых GPS-приложениях или на лобовых стёклах самых современных автомобилей, до целых интерактивных комплексов – 3D-зданий, сооружений, моделей машин, животных, людей и прочего. Дополненная реальность расширяет существующее окружение, дополняя его новыми виртуальными элементами, и часто с ними можно взаимодействовать самыми разнообразными способами.

Стоить отметить, что технологии дополненной и смешанной реальности реализованы сегодня как в современных смартфонах и планшетах, так и в специальных очках дополненной реальности. Как правило, оба решения отлично подходят для образовательной сферы, а выбор устройства зависит от решаемой задачи.

Рис. 2 - Изображение с образовательных материалов буквально оживает с помощью планшета (слева) и модель района города в очках дополненной реальности Magic leap (справа)

В этой статье мы рассмотрим, как дополненная и смешанная реальность в обучении используется прямо сейчас, какие существуют сценарии их применения и каковы перспективы в ближайшем будущем.

Применение дополненной реальности в образовании в XXI веке

В последние 5-10 лет технологии AR и MR стали доступны большому количеству пользователей. Цена устройств дополненной/смешанной реальности снизилась, и даже большинство современных смартфонов/планшетов отлично работают с приложениями AR. Существуют целые наборы для разработчиков (ARKit), которые внедряют дополненную реальность в рамках операционных систем Android и iOs. Это позволило расширить сферу применения технологии, дав мощный толчок для её развития и направив в том числе в образовательный процесс.

Многие учебные заведения уже сейчас применяют дополненную реальность при проведении лабораторных работ по физике и химии, практических занятий по астрономии, истории и другим областям наук. Принцип наглядности работает куда эффективнее, чем старые методы – обучение по учебникам, просмотр изображений, видео и прочее. Это, во-первых, интереснее, а во-вторых, дает куда лучшее представление о вещах, процессах и событиях.

Да, пока что использование дополненной реальности в обучении только набирает обороты. Многие программы остаются достаточно простыми, но разработчики активно трудятся над их доработкой, увеличением количества образовательного контента, повышением качества. Перспективным направлением в этой области являются программы-конструкторы миров дополненной и, кстати, виртуальной реальности. Наиболее известными в этой области можно считать конструкторы EV Toolbox и Varwin. Эти приложения позволяют собирать из отдельных элементов различные физические и химические процессы, картины, небольшие игры и даже целые виртуальные миры.

Рис. 3 – Пример интерфейса EV Toulbox

Многие сходятся во мнении, что дополнительная реальность – даже более перспективное направление, чем виртуальная, о которой я писал ранее в другой статье. Она проще, но при этом позволяет сконцентрировать внимание учащегося на самом важном, не отвлекая на второстепенные элементы виртуального мира.

Рис. 4 – Ожившее изображение в дополненной реальности при помощи планшета

Уже реализованные идеи применения AR в обучении

Среди наиболее успешных и перспективных реализованных идей можно выделить несколько.

1. Визуализация простых и сложных алгебраических поверхностей – сфер, эллипсоидов, цилиндров, пирамид. Вплоть до особенно сложных – Бутылки Клейна, Ленты Мебиуса и т. п. Важна не просто возможность увидеть такие объекты в 3D, но и интерактивно изменять параметры, сразу же визуализировать изменения, проводить сложные расчеты и наглядно демонстрировать, как это работает. Например, в очках Microsoft Hololens 2 или Magic Leap можно каждый виртуальный объект обойти с разных сторон, изменить его различные характеристики, заглянуть внутрь объекта и взаимодействовать с ним другими способами. Это в разы увеличивает степень вовлечённости обучающегося и, как следствие, усваиваемость материала.
2. Визуализация физических уравнений. В математической физике дополненная реальность дает возможность показывать решение не просто в виде формулы, а в виде физического процесса. А изменяя параметры, можно влиять на результат, сразу же оценивая его визуально. Также технология позволяет визуализировать сложные физические процессы – изотермический, изохорный, изобарный, политропный и т. д. Это крайне актуально для технических университетов, особенно для тех, которые специализируются в том числе на физике и изучении её законов.
3. Визуализация строения молекул, отображение атомных орбиталей в химии. Как известно, человеческий глаз неспособен увидеть строение молекулы в реальности, только на снимках или штучно воссозданных моделях. Благодаря AR эта возможность появляется, что позволяет визуализировать даже сложные химические связи и лучше понять, как они формируются. Например, вы можете соединять молекулы разными способами и в разном количестве, каждый раз получая новое химическое вещество. Принцип наглядности и вовлечённости в процесс и здесь будет играть в вашу пользу, позволяя гораздо лучше усваивать новый материал, в сравнении с традиционным изучением по учебникам или видео.
4. Проведение полноценных операций при помощи очков дополненной реальности и обучение этому. Раньше это казалось фантастикой, а уже сегодня очки Microsoft Hololens 2 используют для проведения более эффективных операций на ротовой полости пациентов. Благодаря очкам, врач может видеть необходимую информацию о пациенте непосредственно перед глазами, в том числе его медицинские показатели, благодаря чему он меньше отвлекается, и анализировать риск того или иного медицинского вмешательства ещё непосредственно до него. Это увеличивает эффективность проводимой операции и позволяет делать её с меньшими рисками для пациента.
5. Визуализация географических объектов. Благодаря дополненной реальности можно при наведении телефонов или специальных очков на специальные карты местности видеть различные достопримечательности или географические объекты так, как будто они рядом с вами. При этом у вас будет возможность их также рассмотреть с разных сторон, получить дополнительную информацию о них, которая будет отображаться прямо в воздухе. Это удобно, очень наглядно и вызывает вау-эффект.

Рис. 5 – Использование дополненной реальности в географии

И это лишь малая часть тех возможностей и перспектив, которые дает использование в образовании технологий дополненной/смешанной реальности. Можно быть уверенными, что в будущем будут появляться новые учебные программы, технология будет совершенствоваться и внедряться в еще большее число образовательных процессов.

Но почему технологии дополненной и смешанной реальности в обучении еще не используются повсеместно?

При всех положительных качествах AR и MR все еще не имеет массового характера в образовании ни в одной стране. Почему так? На самом деле причин несколько, и они носят преимущественно лишь временный характер.

1. Неготовность образовательной системы к перестройке и переосмыслению. AR/MR на данном этапе можно рассматривать только как дополнение к образовательному процессу, но не полную его альтернативу. Переход должен быть плавным, должны выполняться соответствующие исследования, изучение успеваемости фокус-групп, формироваться соответствующие выводы. Вполне возможно, что чрезмерное увлечение такой формой обучения может повлечь улучшение образовательного процесса в одной сфере, но и ухудшение в другой.
2. Необходимость полностью переосмыслить и переиначить план учебных занятий. Работа с подобными технологиями имеет много факторов, которые нужно учитывать при формировании программы. Необходимо чётко согласовать все пункты учебной программы, чтобы они не мешали друг другу.
3. Все еще высокая цена оборудования. Если говорить о массовом использовании AR в образовании, то это пока что дорого. Но тенденция к снижению цены аппаратной составляющей в будущем устранит этот недостаток. Уже сейчас существуют устройства дополненной реальности дешевле 100 тысяч рублей, что позволяет технологии активнее входить в наш мир. Кстати, многие из современных устройств дополненной и смешанной реальности можно посмотреть и приобрести в нашем магазине.
4. Недостаточное количество и разнообразие программ для обучения. Работа над ними активно ведется, но прямо сейчас их совершенно недостаточно для того, чтобы использовать как альтернативу классическим методам и инструментам обучения.
5. Малое число специалистов в этих областях. На сегодняшний день не только в России, но и в мире, очень мало людей, которые прекрасно разбираются в дополненной и смешанной реальности. А для применения технологии в образовательной сфере надо обучить и преподавателей, которые будут работать с детьми, подростками и студентами. Для этого также требуется время.

Рис. 6 – Использование Microsoft Hololens для изучения Солнечной системы

Заключение

Несмотря на это, как было отмечено выше, данные сложности несут лишь временный характер. Но даже сейчас можно сказать, что в ближайшие годы ситуация изменится в лучшую сторону, так как над своими решениями в этой области трудятся такие корпорации, как Apple, Vuzix, Microsoft, Google и многие другие. Они явно умеют делать массовые продукты, которые удовлетворяют все основные запросы потенциальных покупателей. Да и крупные аналитические компании согласно проводимым исследованиям сообщают, что рынок дополненной и смешанной реальности к 2025 году превысит 140 млрд. долларов (согласно данным консалтинговой компании ABI Researh). Прогнозы очень позитивные, и поэтому мы активно ждём новых анонсов, решений и более активного развития дополненной реальности в скором будущем.

Хит

Microsoft Hololens 399000 руб. Очки дополненной реальности Microsoft Hololens первого поколения Купить в один клик Добавить в корзину Хит

Очки дополненной реальности Microsoft Hololens 2 474000 руб. Представляем долгожданную новинку 2019 года в мире VR гаджетов – очки смешанной реальности Microsoft Hololens 2! Новая гарнитура получила более совершенный процессор, уникальные сенсоры, следящие за положением рук и глаз, а также увеличенный угол обзора и систему голосового управления. Купить в один клик Добавить в корзину Хит

Очки дополненной реальности Magic Leap One 249000 руб. Инновационные очки дополненной реальности Magic Leap One! Купить в один клик Добавить в корзину