Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Педагогические аспекты современного российского инженерного образования. Коллективная монография
.pdf
101
Эти недостатки подчёркивают, с одной стороны, значимость языковой среды для эффективного обучения, а с другой стороны, ведущую роль мотивации в изучении языка. Соответственно, освоение
новых мотивационных сред языкового обучения, включая виртуальную реальность (VR) и 3D-среды, и применение значимых, вовлекающих, культурно и профессионально ориентированных учебных
материалов являются основными и необходимыми условиями процесса обучения. Развитие технологий виртуальной реальности позволяет расширить границы науки и внедрить новшества во все сферы
человеческой деятельности.
С началом современной цифровой эры были разработаны информационные и коммуникационные технологии, позволяющие осуществлять связь в реальном времени в одной общей среде, доступной из
любой точки земного шара, а именно в виртуальной реальности (VR).
Виртуальная среда обеспечивает доступ широкой общественности
к знаниям цивилизации, позволяет приобретать опыт и обмениваться
им в различных областях через границы без географических ограничений [7].
Эти преимущества постоянно интегрируются в образовательный
сектор. Использование виртуальной реальности в образовании считается одним из проявлений глобальной эволюции обучения в сфере
применения информационных технологий. Проведённый анализ доказал, что виртуальная среда стимулирует обучение, понимание
и воспроизведение, поскольку она обеспечивает тесную и уникальную комбинацию экспериментальной и символической информации.
В виртуальной реальности люди учатся глобально и интересно.
Погружение студентов в то, что они изучают, может понастоящему увлечь и улучшить их общее понимание независимо от
того, какой метод обучения они предпочитают. Таким образом, VR
в образовании обеспечивает следующие преимущества:
– преобладание активного опыта над пассивным;
– получение незабываемых впечатлений без отвлекающих факторов;
– непосредственное участие;
102
– помощь обучаемым в понимании сложных явлений и предметов;
– сокращение времени.
Сегодня информационные технологии широко используются по-
всеместно, от учебных заведений до рабочих мест по всему миру [8].
В школах и высших учебных заведениях Японии, Китая, США реализуются технологии виртуальной реальности и среды виртуальной реальности; основанные на их применении уроки занимают большую
часть учебной программы; образовательные учреждения высокоразвитых стран внедряют новые технологии быстро и достаточно эффективно. В России это ещё не стало общей практикой, по-прежнему
предпочтение отдаётся традиционным методам и приёмам. До сих
пор уроки и материалы по VR не включены в обязательную образовательную программу, правовые, физиологические и психологические
аспекты использования VR недостаточно изучены. Отсутствие финансирования и инфраструктуры вряд ли способствует реализации
каких-либо коммуникационных или технологических разработок.
Однако несмотря на различия в политике, экономике, культуре и образовании страны и с развитой, и со слаборазвитой экономикой взяли
курс на применение лучших образовательных практик, стремятся
поднять уровень образования и продвигать его как символ современности и развития в результате глобализации.
Отдельные примеры внедрения классов виртуальной реальности
в российскую действительность уже имеют место. Но стоит отметить,
что виртуальная реальность в обучении и преподавании применяется
только путём добавления интерактивных материалов в обычные
учебные комплексы. Например, когда ученик направляет камеру
планшета/телефона на изображение в учебнике, он может видеть
структуру молекулы или мексиканскую пирамиду в 3D, изучать её
под разными углами, перемещать, примитивно взаимодействовать
с ней на экране устройства. Другой пример – использование видеоматериалов: показ биологического процесса, химической реакции и т. п.
Некоторые исследователи [9] определяют проблему современно-
го высшего образования как отсутствие новых и эффективных подхо-
103
дов к обучению и преподаванию. Они критикуют использование аудиторий с рядами сидений в качестве основного физического учебного пространства для обучения и преподавания в высшей школе. Вместо этого предлагается использование таких учебных пространств,
как смешанное, физическое/виртуальное, мобильное; формальное/неформальное, профессиональное, а также выдвигается требование учитывать адаптивность, гибкость и время. Подобные учебные
пространства будут отражать современные методы и стратегии обучения и преподавания, подчёркивая индивидуальное и взаимное обучение как в физической, так и в виртуальной учебной среде.
Первоначально эпитет «виртуальный» (от лат. virtus – мнимый, воображаемый) был введён специалистами по квантовой физике для обозначения эфемерных (ненаблюдаемых) элементарных частиц, которые
возникают и существуют лишь в процессе взаимодействия других частиц. В античной философии и средневековой схоластике термин virtus
(виртуальный) был одной из центральных категорий, обозначая возможное, потенциальное, относящееся к реальности иного (более высокого) порядка [10]. Однако затем его смысл кардинально изменился:
«виртуальное» стало означать противоположное материальному, эфемерное, пытающееся искусственно воссоздать реальность. Впоследствии данное понятие стало применяться для обозначения трёхмерных
компьютерных макромоделей, а затем стремительно расширило свои
терминологические границы, став одной из универсальных характеристик информационной деятельности как таковой.
Впервые термин «виртуальная реальность» был введён программистом Я. Lanier в 1988 году и определён как «комбинация высокоскоростных компьютеров, передовых методов программирования
и интерактивных устройств, предназначенных для того, чтобы пользователи компьютеров чувствовали, что они вступили в другой мир,
мир, построенный из компьютерных данных» [10].
Х. Рейнгольд определяет виртуальную реальность как опыт, в котором человек «окружён трёхмерным компьютерным представлением» [11], где можно перемещаться в виртуальном мире, видеть его
с разных сторон, изменять его, получая таким образом опыт. В на-
104
стоящее время VR обычно описывает технологии дисплеев, устанавливаемых на голове или на руке, а также проекционных дисплеев
с объёмным экраном. Монтируемый на голове дисплей состоит из пары миниатюрных дисплеев, расположенных в защитных очках или
в шлеме, прикреплённом к голове пользователя, так что каждый глаз
видит один дисплей. Традиционно дисплеи на головных устройствах
использовались для обеспечения высококачественной стереовизуализации трёхмерных виртуальных сред. Монтируемый на руке
дисплей, или BOOM, похож на дисплей для очков, установленный на
голове, но подвешен к шарнирному кронштейну и удерживается на лице зрителя с помощью ручек. Виртуальные окружения с объёмным экраном – это полумерсивные визуальные дисплеи, которые способны
обеспечить очень широкую визуализацию в поле зрения, а некоторые
из них даже способны полностью покрывать поле зрения человека.
С. МакГлашан и Т. Экслинг понимают под VR «графический
двухмерный или трёхмерный интерфейс для взаимодействия между
пользователем и компьютером, который применяется к компьютерным средам, имитирующим места в реальном мире, а также в воображаемых мирах» [12].
Проанализировав определения понятия «виртуальность», предло-
женные различными исследователями, выделим её основные признаки:
– актуальность: виртуальные объекты существует только акту-
ально, только «здесь и теперь»;
– автономность: законы существования виртуальных объектов не
совпадают с законами существования реальности, их порождающей;
– порождённость: эти объекты продуцируются активностью ка-
кой-либо иной реальности, внешней по отношению к ним, и существуют, лишь пока длится эта активность;
– интерактивность: виртуальные объекты могут взаимодействовать
с порождающей их реальностью как онтологически независимые от неё;
– эфемерность: виртуальные объекты искусственны и изменяемы;
– нематериальность воздействия: не являясь материальными,
виртуальные объекты могут производить эффекты, характерные для
вещественного;
105
– фрагментарность: свободой входа в виртуальную реальность
и выхода из неё обеспечивается возможность произвольного прерывания и возобновления её существования [11].
В педагогике в основном понятие «виртуальная реальность» используется для обозначения особого информационного пространства,
где обучающийся может получать определённые сведения, осуществлять контакты, реализовывать элементы научно-образовательной
и проектной деятельности.
В программах иммерсивного обучения наряду с технологией виртуальной реальности широко используется технология дополненной
реальности. В настоящее время «дополненная реальность» (AR) понимается как прямое или косвенное представление о физической, реальной среде, элементы которой «дополняются» с помощью компьютерного или извлекаемого сенсорного ввода реального мира, такого
как видео, графика, звук, тактильные ощущения и т. д. В целом это
может быть связано с более общей концепцией реальности, в которой
представление о реальности модифицируется компьютером. AR
улучшает текущее восприятие реальности в отличие от VR, где реальный мир не моделируется. AR используется для того, чтобы сделать опытную среду или ситуацию богаче, ярче и лучше.
Первоначально иммерсивный опыт дополненной реальности использовался в сферах развлечений и игрового бизнеса, но теперь технологиями AR начинают интересоваться другие сферы: образование,
управление информационным потоком и организация удалённых
встреч. AR имеет большой потенциал в сборе и распространении
молчаливых знаний. Методы аугментации обычно выполняются в реальном времени и в семантическом контексте с элементами среды.
С помощью передовых технологий AR информация об окружающем реальном мире становится интерактивной и управляемой
в цифровом виде, так как она накладывается на реальный мир. Эта
информация может быть виртуальной или реальной: например, электромагнитные радиоволны могут быть наложены на реальную картинку в точном соответствии с тем, где они фактически находятся
106
в пространстве. AR выводит компоненты цифрового мира в воспринимаемый реальный мир человека. Одним из примеров является
шлем AR для строительных рабочих, который отображает информацию о строительных площадках.
Расширенная реальность исследована для многих приложений.
Например, она была применена, чтобы помочь археологическим исследованиям, дополнив археологические особенности на современном ландшафте, что позволило археологам сформулировать возможные конфигурации участка из существующих структур. Она также
используется в архитектуре, изобразительном искусстве, торговле,
медицине, навигации и т. д.
AR также преобразует мир образования, где доступ к контенту
можно получить путём сканирования или просмотра изображения
с помощью мобильного устройства. Учебники, карточки и другие
учебные материалы для чтения содержат встроенные «маркеры», которые при сканировании с помощью устройства AR генерируют дополнительную информацию для студента, представленную в мультимедийном формате. Вместо того, чтобы оставаться пассивными получателями знаний, студенты становятся активными учениками процесса, которые могут взаимодействовать со своей учебной средой. Например, AR-моделирование исторических событий позволяет им
«ожить», на занятиях по анатомии студенты могут визуализировать
различные системы человеческого тела в трёх измерениях.
Хотя применение виртуальной реальности с возможностями ин-
терактивного контроля и нацеленностью на пользователя изначально
было нацелено на такие области, как здравоохранение (визуализация
хирургических операций), архитектура (визуализация крупномасштабных дизайн-проектов), подготовка пилотов (визуализация процесса полёта), она может быть широко использована в обучении
и преподавании благодаря своей всеобъемлемости и возможности
взаимодействия пользователей в любом трёхмерном мире, реальном
или абстрактном. Виртуальным миром может быть здание, человеческое тело, подводный мир, космос, музей, ужин и т. д. Виртуальная
107
реальность радикально преобразовывает принцип наглядности, создавая подобие реальных объектов за счёт информационного моделирования. В итоге обучающийся получает почти такой же (или даже
более сильный) личный опыт в зрительном, слуховом, осязательном,
обонятельном восприятии, в осуществлении действий, как и при реальном взаимодействии с подобными ситуациями. Виртуальная реальность – это одна из вершин компьютеризированного обучения.
В ней достигается «сверхстимуляция» органов чувств человека (подобная получению реального перцептивного опыта), что является основой обучения, включая интеллектуальное обучение.
Виртуальная реальность предлагает уникальный опыт обучения
и преподавания благодаря своей способности обеспечивать трёхмерную визуализацию в реальном времени и предоставлять различные
виды интерактивности в виртуальных учебных средах [13]. Многие
преподаватели и исследователи отмечают важность использования
технологии VR/AR и среды VR/AR для вовлечения учащихся в процесс обучения, и поэтому приложения и программное обеспечение на
основе VR/AR повсеместно используются в различных образовательных контекстах [14; 15; 16; 17; 18; 19; 20; 21].
Так возникло понятие образовательной среды VR/AR. Оно описывает всё – от 3D-анимации на персональном компьютере до моделирования целых сетей. В образовательном пространстве VR/AR помогает учащимся понять явления и ситуации, которые не поддаются
пониманию и объяснению в рамках традиционных методов, чтобы
стать частью реального мира посредством симуляции.
Образовательная среда с использованием VR очень эффективна,
повышает качество и скорость учебного процесса, снижает его стоимость. С помощью технологии VR человек может в полной мере использовать информацию из внешнего мира, так как 80 % её воспринимает визуально, 20 % помнит, если только видит, 40 % – если видит и слышит, 70 % – если видит, слышит и делает.
Б. Далгарно перечисляет следующие характеристики образовательной среды VR:
108
– среда моделируется с использованием трёхмерной векторной
Объекты, отвечающие действиям пользователя
Образовательная среда
виртуальной реальности
3D-объекты
3D-аудио
Двухстороннее взаимодействие
Пользователь
Динамический взгляд на среду
геометрии, поэтому объекты представляются с использованием координат x, y и z, описывающих их форму и положение в трёхмерном
пространстве;
– пользовательский взгляд на среду отображается динамически
в соответствии с его текущим положением в трёхмерном пространстве, то есть пользователи могут свободно перемещаться по среде, и их
виды обновляются по мере движения;
– по крайней мере некоторые объекты в виртуальной среде реаги-
руют на действия пользователя, например двери могут открываться при
приближении и информация может отображаться при выборе объекта;
– некоторые среды включают 3D-звук, то есть звук, который ис-
ходит от источника в определённом месте среды [21].
Модель Далгарно может быть наглядно представлена следующим
образом (см. рисунок).
Рисунок 1 – Модель VR по Б. Далгарно.
Модель Далгарно
Дж. Ванн и М. Мон-Уильямс предложили другую точку зрения
на образовательную среду VR/AR. Они считают, что основным компонентом среды является способность взаимодействовать с помощью
прямого управления: «Среда обучения VR, следовательно, обладает
потенциалом для обеспечения мощного интерактивного моделирования трёхмерных структур в средах виртуального мира» [22].
109
Многие исследователи [23; 24] считают, что VR/AR позволяет
находить среды, недоступные для людей из-за времени, расстояния,
масштаба и безопасности, и работать в них.
Были выделены возможности VR/AR, актуальные для образовательного процесса.
1. Видимость. Используя 3D-графику, вы можете детализировать
различные процессы и явления [25; 26]. VR/AR может не только предоставлять информацию о самом явлении, но и демонстрировать его
с любой степенью детализации.
2. Безопасность. Хирургическая операция на сердце, управление
сверхскоростным самолётом, пожар – вы можете погрузить зрителя
в любое из этих обстоятельств без малейшей угрозы для его жизни.
3. Участие. VR/AR позволяет вам изменять сценарии, влиять на
ход эксперимента или решать проблемы в игровой и понятной форме.
Во время виртуального урока вы сможете увидеть мир прошлого глазами исторического персонажа, отправиться в путешествие в космос,
совершить восхождение на гору Эверест.
4. Фокусировка. Виртуальный мир, который окружает зрителя со
всех сторон, позволяет полностью сосредоточиться на материале и не
отвлекаться на внешние раздражители.
5. Присутствие. Вид от первого лица и ощущение вашего присутствия в нарисованном мире – одна из главных особенностей виртуальной
реальности. Это позволяет вам проводить уроки полностью в VR/AR.
Очевидно, что полное погружение ученика в реальную языковую
среду может дать результаты, которых ожидают как учителя, так
и ученики. Учебный процесс в аудиториях не может заменить реальный опыт обучения независимо от того, насколько он организован,
креативен и коммуникативен. Педагоги согласятся с тем, что эффективное изучение языка зависит от мотивации и правильной языковой
среды. Поскольку большинство людей, которые изучают иностранный язык, не могут позволить себе делать это за границей, педагоги
и учителя ищут альтернативные методы и изобретают модели обучения, которые близки к естественной и реальной языковой среде.
110
Сегодня VR сочетает в себе два основных фактора эффективного
обучения – погружение и мотивацию. VR позволяет студентам погрузиться в культуру другой страны. Студенты определённо заинтересованы в обучении с использованием технологий VR, поскольку они
предлагают уникальный учебный опыт, совмещая трёхмерную визуализацию в реальном времени и различные типы интерактивности
в виртуальной учебной среде.
Преподаватель иностранного языка может создать реальное ситуа-
тивное взаимодействие с помощью VR/AR, например собеседование
при приёме на работу, ситуацию в ресторане, в аэропорту, в магазине,
на улице и т. д. Виртуальное пространство может варьироваться
и корректироваться в зависимости от целей, уровня владения языком,
временных рамок, количества участников, реальных или анимированных персонажей, используемых устройств и т. д. Оно предлагает
студентам гибкий и удобный доступ, что является ключевым фактором
для использования технологий в обучении [27]. Использование VR/AR
помогает преодолеть многие трудности традиционного обучения.
Опыт показывает, что информационные технологии в образова-
нии позволяют расширить возможности образовательного процесса,
тем самым повышая мотивацию и способствуя развитию технологических навыков, необходимых для академической и профессиональной карьеры. Свидетельством этого являются результаты внедрения
в образовательный процесс инновационного образовательного курса
английского языка для виртуальной реальности, который создает реальную ситуацию взаимодействия, позволяющую студенту устанавливать контакты, давать и получать определённую информацию,
практиковать научные исследования и методики обучения, заниматься проектной деятельностью [28]. Используя этот курс, студенты могут понимать процессы и ситуации, которые трудно объяснить в традиционных условиях, и стать частью реального мира с помощью виртуальной симуляции.
Так, курс английского языка VR Customs основан на трёхмерной
технологии VR. Минимальный набор, необходимый для использова-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]