Образование все чаще выходит за рамки традиционного класса, внедряя инновационные технологии для повышения эффективности учебного процесса и мотивации учащихся. Одними из наиболее перспективных направлений являются технологии дополненной (AR) и виртуальной реальности (VR), которые открывают новые горизонты для педагогов и студентов.

В данной статье мы рассмотрим, как оборудование и программное обеспечение для AR и VR могут быть интегрированы в учебный процесс, предложим конкретные методики их использования на уроках различных дисциплин и покажем, как эти технологии могут трансформировать образовательный процесс.

Оборудование для решения VR и AR

В 2024 году на рынке представлен широкий ассортимент оборудования, предназначенного для использования в образовательных учреждениях для внедрения технологий дополненной и виртуальной реальности: от очков и контроллеров до специализированного программного обеспечения и образовательных приложений.

VR и AR оборудование для образования позволяет создавать полностью погруженную образовательную среду, где учащиеся могут экспериментировать, исследовать и обучаться в интерактивной и мотивирующей обстановке.

Эти технологии могут быть применены для проведения виртуальных экскурсий, интерактивного изучения анатомии человека, исследования космоса и подводного мира, а также для моделирования физических экспериментов и химических реакций.

Виды VR шлемов

VR шлемы можно поделить на автономные и проводные.

Автономные шлемы привлекают своей удобностью и самодостаточностью, поскольку они не требуют подключения к ПК или смартфону для работы. Это дает пользователям свободу перемещения без ограничений, исключает необходимость установки драйверов и решает проблемы совместимости. Однако, из-за встроенных аккумуляторов их вес может быть больше, а производительность ниже из-за ограниченной мощности.

Проводные VR-шлемы обеспечивают максимально возможную производительность, которая зависит от мощности подключенного к ним ПК. Благодаря использованию базовых станций, они предлагают более точное отслеживание движений рук и тела пользователя. При этом шлемы имеют меньший вес, что делает их использование более комфортным. Однако радиус действия пользователя ограничен длиной кабеля и расположением базовых станций. Для их работы необходим мощный компьютер или ноутбук, а настройка может быть усложнена из-за потенциальных проблем совместимости с оборудованием.

Существует конкретное оборудование для использования технологий дополненной (AR) и виртуальной реальности (VR) на уроках, для примера расскажем вам о нескольких из них.

Автономный VR-шлем дополненной реальности HTC VIVE FOCUS 3

VR-шлем предоставляет качественное изображение с разрешением 5K, углом обзора 120° и частотой обновления 90 Гц, обеспечивая яркое и плавное визуальное впечатление. Его дизайн с равномерным распределением веса делает его удобным для длительного использования, а беспроводное подключение дает свободу движений.

Шлем оснащен двумя LCD-панелями, процессором Qualcomm® Snapdragon™ XR2, 128 ГБ памяти и 8 ГБ оперативной памяти. Шумоподавляющие микрофоны и динамики высокого качества обеспечивают отличное звучание. Аккумулятор шлема заряжается через USB-C, обеспечивая до 15 часов работы, что делает его идеальным для длительных VR-сессий.

Встроенный трекинг позволяет точно отслеживать движения пользователя в пространстве размером до 10x10 метров, а минимально требуемое пространство для игры стоя составляет всего 1.5х1.5 м.

Контроллеры снабжены датчиками для точного отслеживания движений и поддерживают до 15 часов работы без подзарядки.

Шлем подходит как для сидячего, так и для стоячего положения, а также для активных движений на рекомендуемой площади до 10x10 метров, предоставляя пользователям широкий спектр возможностей для погружения в виртуальную реальность.

Проводной VR-шлем дополненной реальности HTC VIVE COSMOS

Этот VR-шлем предлагает невероятное ощущение присутствия благодаря 3D звуку, высокому разрешению и удобной эргономике. Включает в себя технологию Chaperone для безопасного погружения, предотвращая столкновения с объектами в реальном мире.

Оснащен двумя 3.4" экранами с разрешением 2880 x 1700 пикселей, частотой 90 Гц и полем зрения 110 градусов. Имеет встроенные стереонаушники и микрофоны, USB 3.0 и специальные подключения для расширенного функционала. Комфортное использование обеспечивается за счет регулировки межзрачкового расстояния, оголовья и откидного дисплея.

Контроллеры снабжены гироскопом, акселерометром и другими сенсорами для точного отслеживания движений, обладают разнообразными кнопками и джойстиком, работают от двух батареек АА.

Для активного использования требуется пространство минимум 2 м x 1,5 м, для стоячих или сидячих позиций — требований к пространству нет. Минимальные системные требования включают процессор Intel Core i5-4590/AMD FX 8350, графический процессор GTX 970/R9 290, 4 ГБ ОЗУ, DisplayPort 1.2, USB 3.0 и Windows 10 или 11.

Обзор ПО виртуальной реальности для школьных уроков

Применение AR и VR в образовательной сфере требует не только соответствующего оборудования, но и качественного программного обеспечения, способного реализовать образовательный потенциал этих технологий.

Интеграция таких инструментов учебный процесс открывает широкие возможности для практического применения этих технологий на различных уроках. Приведем несколько примеров, как можно использовать AR и VR в рамках конкретных школьных дисциплин.

Тренажер для тренировки публичных выступлений в условиях приватности способствует преодолению боязни публичных выступлений и улучшению навыков речи. Создает атмосферу реального выступления, обеспечивая возможность постоянной практики.

Преимущества тренажера

• Повышает эффективность выступлений. Ученик погружается в условия, схожие с настоящим выступлением, что способствует снижению нервозности.
• Интегрирует знания и умения. Тренажер позволяет осуществлять многократные тренировки, закрепляя знания и формируя умения на практике.

Технология работы

• Предусмотрена функция загрузки презентации для проведения пробного выступления в условиях, максимально приближенных к реальности.
• Во время тренировки случайным образом возникают различные отвлекающие элементы, такие как звонок телефона или шумы, что способствует развитию устойчивости к стрессу.
• Виртуальная аудитория реагирует на качество выступления: одобряет, внимательно слушает или проявляет неодобрение. По завершении, исходя из общего впечатления, выступающий получает аплодисменты или критику.

Биология

Применение AR подходит для детального изучения строения человеческого тела, включая органы и системы, что способствует глубокому пониманию учебного материала. В качестве примера приведем программу для ЭВМ «Биология.Цитология».

Для преподавателей эта программа предлагает возможность осуществления лабораторных работ по биологии даже без использования микроскопов в школе, исследование структуры клетки и её органелл в трехмерном изображении, организацию викторин по биологической терминологии у доски для тестирования знаний учеников, а также создание интерактивных занятий, включающих компоновку клеточных элементов на доске.

Физика

VR и AR предлагают безопасную среду для проведения физических экспериментов, позволяя учащимся изучать сложные явления без риска для здоровья. Одним из примеров такого инструмента служит программа для ЭВМ «Физика.Сборка цепей» - это коллекция задач в VR по работе с электрическими цепями.

Виртуальная лаборатория открывает перед учащимися новые горизонты в изучении электротехники, предлагая уникальный и эффективный способ обучения. Она позволяет теоретически освоить правила сборки электрических цепей, включая нюансы параллельного и последовательного соединения, а также правила подключения основных электрических приборов. Ученикам будет проще понять и закрепить закон Ома на практике. Благодаря практическим заданиям, студенты развивают навык насмотренности, который помогает быстро выявлять ошибки и потенциальные проблемы в схемах электрических цепей.

Для учителей виртуальная реальность (VR) позволяет вести уроки в игровом формате, который сочетает в себе элементы лабораторных работ и решения задач. Это не только способствует повышению интереса учащихся к предмету, но и предоставляет возможность индивидуализировать отработку навыков каждого ученика. VR-комплексы являются эффективным инструментом для тренировки и подготовки к ОГЭ, предлагая безопасное взаимодействие с электричеством, исключая риски, связанные с реальными экспериментами. Кроме того, благодаря простоте и мобильности автономных VR-шлемов, использование таких комплексов удобно и доступно не только в школьной среде, но и для детей, обучающихся дома.

Химия

Виртуальная химическая лаборатория VR Chemistry Lab – обучающая платформа в области химии, которая использует виртуальную реальность для погружения в учебный процесс, позволяя проводить эксперименты без риска и изучать новые темы через проблемные задания и проверку знаний. Учителя могут управлять занятиями и отслеживать успехи учеников через личный кабинет, а также подготавливаться к урокам с помощью обширной базы знаний.

Разработанная для соответствия российским учебным программам по химии, платформа подходит для подготовки к госэкзаменам и включает более 50 задач, которые регулярно обновляются. В создании и адаптации задач активно участвуют профессиональные химики и учителя химии. Платформа поддерживает многоязычность для билингвального обучения и предлагает учителям бесплатные методические материалы. Автоматическая проверка заданий упрощает контроль за процессом обучения.

Продукт прошел апробацию на всероссийском уровне, зарегистрирован в российском реестре ПО и одобрен Психологическим институтом Российской академии образования.

Итоги

Технологии дополненной и виртуальной реальности открывают новые горизонты в образовании, предлагая уникальные возможности для погружения в учебный материал и взаимодействия с ним.

Применение специализированных устройств и программ обеспечивает создание увлекательных и интерактивных уроков. Это способствует глубокому пониманию учащимися сложных тем, а также стимулирует развитие критического мышления и креативности.