Перспективы проектов с использованием дополненной реальности в отечественном образовании

Данная статья посвящена обзору существующих технологий и практик применения дополненной реальности в сфере образования. Разобраны примеры проектов для разных направлений образования на отечественном рынке и на мировом. Проведенное исследование позволяет сказать, что дополненная реальность имеет большие перспективы, так как помогает лучше воспринимать информацию, а также дает возможность увеличивать объем усваиваемого материала.

На сегодняшний день проекты с использованием дополненной реальности представляют огромный потенциал для использования в различных сферах жизни. Использование этой технологии в жизни общества – это новый шаг во внедрении технологий в повседневную деятельность человека.

Дополненная реальность – это инструмент, который предназначен для визуализации информации, заключенной в объекте, за счет наложения виртуального изображения на реальный мир. Дополненная реальность представляет собой инструмент интеграции цифровой информации с объектами реального мира в окружении пользователя в режиме реального времени. В отличие от виртуальной реальности, которая создает искусственную среду, дополненная реальность опирается на существующую среду и накладывает поверх нее новую информацию. Термин «дополненная реальность» (augmented reality) появился в 1990 году, когда ученый из компании Боинг, Томас Коделл (Thomas Caudell) ввел его для описания использования дисплеев, укрепляемых на голове электриков, собирающих сложные схемы. Первыми коммерческими применениями дополненной реальности стали нарисованные линии на экране телевизора, показывающие расстояния до ворот, до ближайшего игрока и так далее во время спортивных состязаний. В настоящее время дополненная реальность используется во многих отраслях промышленности, включая здравоохранение, безопасность, туризм и маркетинг. Наиболее известными проектами дополненной реальности являются очки Google и дисплеи автомобильных ветровых стекол [13].

На сегодняшний день, дополненная реальность дает возможность добавлять цифровой контент к печатным материалам, географическим координатам и объектам, чтобы затем, с помощью специального считывающего устройства, пользователи могли увидеть данные, интегрированные в окружающую реальность. Для использования возможностей дополненной реальности необходимо иметь специальное устройство, которое называется браузером дополненной реальности. Это может быть мобильный телефон, специальные очки, линзы, проектор изображения на глаза, шлем или лобовое стекло автомобиля. В будущем планируется, что браузеры дополненной реальности смогут сами распознавать объекты и добавлять к ним виртуальные элементы.

Дополнительная реальность открывает целый горизонт возможностей для самых разных областей жизни - медицина, образование, рекламный бизнес, архитектура и т.д. В качестве цифровой информации могут выступать данные интернет-сайтов, видеоролики, 3D-модели, и другие виды данных. Одним из наиболее перспективных направлений применения дополненной реальности является образование.

В данном контексте образование можно рассматривать двояко: в широком смысле слова, образование – это процесс или продукт «формирования ума, характера и физических способностей личности. В техническом смысле образование – это процесс, посредством которого общество через школы, колледжи, университеты и другие институты целенаправленно передаёт своё культурное наследие – накопленное знание, ценности и навыки – от одного поколения другому [между поколениями]» [9].

В этой статье мы рассматриваем применение технологии для обоих трактовок понятия образования, так как инструменты дополненной реальности могут помочь человеку в обоих случаях.

Эффективность применения дополненной реальности в образовании в первую очередь заключается в том, что она опирается на визуальные образы. Как отмечает Д.Г. Немтинова, выступавшая на IV Международной студенческой электронной научной конференции, в статье «Визуальная культура»: визуальное восприятие является наиболее простым видом восприятия информации для человека. Визуально воспринимаемые объекты реже вызывают неприязнь и быстрее формируют ассоциации, что приводит к лучшему усвоению информации и запоминанию [2, с. 160].

Поэтому применение дополненной реальности в образовательном процессе повысит усваиваемость учебных дисциплин, так как позволит существенно увеличить количество передаваемой информации, причем в наиболее легко воспринимаемом виде.

Технологии виртуальной и дополненной реальности следует применять в сфере образования в первую очередь потому, что образовательная система должна приспосабливаться к усложняющимся процессам, моделям и теориям, ученикам необходимо оперировать большим количеством информации и новыми способами ее представления. Принятие технологий VR и AR в раннем детстве будет способствовать экспоненциальному росту важности и принятия технологий. Поэтому уже сегодня можно сказать, что специалисты в AR и VR будут востребованы как в будущем, так и сегодня.

Помимо этого, дополненная реальность совершенствует и моторные функции человека. А развитие моторики чрезвычайно важно, особенно в раннем возрасте, так как в головном мозге человека центры, отвечающие за речь и движения пальцев рук расположены очень близко[3, c. 94]. Стимулируя тонкую моторику и активизируя тем самым соответствующие отделы мозга, мы активизируем и соседние зоны, отвечающие за речь. Как утверждает Юлия Смирнова, руководитель проектов EligoVision, в интервью для портала arnext.ru, операции с сенсорным экраном, на который воспроизводится некий виртуальный объект, который позволяет себя вращать, перемещать, или взаимодействовать с маркерами дополненной реальности, помогают развивать моторику, к тому же, при использовании маркеров для взаимодействии с объектами дополненной реальности, у человека происходит развитие пространственного мышления [5].

Большие перспективы открывает ДР для студентов, изучающих медицину. Студентам-медикам часто может быть трудно изучать хирургию, анатомию в теории. Тем не менее, с технологией дополненной реальности изучение медицины станет более интерактивным и поможет студентам гораздо легче и быстрее воспринимать материал. Уже существуют AR-приложения, которые помогают студентам лучшее понимать, как устроено человеческое тело и как оно функционирует. Наложение цифровой информации в виде аудио, видео или 3D-моделей на человеческий скелет помогает учащимся визуализировать анатомию. Для облегчения усвоения предмета AR-технологию можно встроить даже в учебники. Сегодня технологии предоставляют возможность просто навести устройство с браузером дополненной реальности на своего коллегу и увидеть условное строение внутренних органов человека, эту технологию реализовала команда “LearnAR” в проекте “Biology: Organs”, опробовать эту технологию можно через камеру компьютера на официальном сайта компании [11]. С помощью дисплеев, которые крепятся на голову, рентгенографическое изображение проецируется на тело пациента. Врачи могут получить рентгенографический снимок пациентов, проецируя данные через дисплей. Студенты-медики могут использовать такую визуализацию в качестве учебного пособия, в то время как врачи могут различить симптомы заболевания и диагностировать пациентов. Компанией Droiders уже разработано специальное приложение “Medicar”, которое совмещает технологию дополненной реальности и устройство Google Glass и обеспечивает хирургов и студентов-медиков вспомогательной информацией, начиная от места для разреза и подсказок при проведении операции и заканчивая сообщениями о состоянии пациента в данный момент [12].

Отдельный интерес для медицинской подготовки представляет приложение “mARble”, разработанное в Высшей медицинской школе Ганновера [8]. Приложение проецирует виртуальные заболевания на здоровых людей. Студенты получают необходимый практический опыт, который помогает им визуализировать информацию, полученную от преподавателя или учебника. Помимо этого студенты видят и интерактивные подсказки – тексты, видео и графическую информацию.

Самый доступный способ использования дополненной реальности – это интеграция в печатную продукцию. Для реализации этой технологии нужен специальный маркер и браузер дополненной реальности, которым может выступать смартфон студента. Молдавская компания «Увлекательная реальность», вместе с издательством «Просвещение» разработали школьный учебник, где школьники могут увидеть 18 анимированных моделей соответствующих разделам физики. Этот проект позволяет дополнить текст визуализирующей составляющей такие разделы как модель броуновского движения, сложение сил, двигатель внутреннего сгорания и другие [4, с. 12].

Практически любой учебник уже сегодня можно превратить в интерактивный. Например, отечественная компания DevAR реализовали проект “Азбука Devar Kids”, который позволят превратить изучение алфавита в увлекательную игру [6].

Важной областью применения дополненной реальности является дистанционное образование. Люди, получающие образование самостоятельно, с помощью проектов дополненной реальности смогут получить глубокие знания о предмете. В частности, посетитель музея может получить подробную информацию об объекте, включенном в систему данных дополненной реальности музея или художественной экспозиции, за счет считывания информации устройством дополненной реальности.

Уже реализовано несколько проектов по исторической реконструкции, связанный с дополненной и виртуальной реальностью, которые помогают узнать больше о истории и увидеть воочию, как выглядели объекты сто, двести, тысячу лет назад. На данный момент, виртуальное дополнение имеют такие объекты культурного наследия, как, гараж братьев Райт, где был изобретен первый летательный аппарат [15], Летний дворец в Пекине [10]и другие музеи и исторические объекты.

Отдельно стоит подчеркнуть перспективы дополненной реальности в обучении людей с ограниченными возможностями. Заметим, что применение ДР выходят за рамки образовательных процессов. Приборы дополненной реальности в совокупности с другими технологиями, такими как распознавание речи, помогут пользователям преодолеть свои физические пределы. Для слабослышащих людей дополненная реальность, в совокупности с трекингом положения человека в пространстве, может помочь определить свое положение относительно окружающих предметов и без труда добраться до места назначения. В области образования, слабослышащие люди смогут наравне с другими учениками воспринимать информацию от преподавателя визуально с помощью подключенных программ ДР.

Компания LusoVU уже сегодня ведет кампанию по сбору средств для финансирования проекта очков дополненной реальности EyeSpeak с системой отслеживания движений зрачков для людей с боковым амиотрофическим склерозом, тетраплегией, а также тех, кто получил инвалидность, влияющую на способность общаться с окружающим миром, по таким болезням, как синдром запертого человека, мышечная дистрофия и при травмах спинного мозга и некоторых случаях черепно-мозговых травм. Этот проект несомненно открывает новые горизонты для людей с ограниченными возможностями не только в области обучения, но и в повседневной деятельности. Как сообщают разработчики, EyeSpeak будет поддерживать 34 языка и наречия, включая русский [12].

В дополненной реальности педагоги получают инструмент превращения рутинного обучения, состоящего из зубрежки учебников, в занятие, увлекательное для ученика.

Россия, как страна, хранящая колоссальную историю, имеет огромный плацдарм для использования этой технологии. Осуществление проектов дополненной реальности поможет увидеть воочию событие российской истории, например, Бородинское сражение. Соединение архитектурных сооружений с элементами дополненной реальности может помочь пользователям узнать историю родного города или ознакомиться с неизвестным городским ландшафтом. На Историческом факультете МГУ им. Ломоносова реализовали проект по виртуальной реконструкции московского Страстного монастыря (середина XVII – начало XX в.). Сервис позволяет пройти на карте и увидеть панорамы Страстного монастыря в канун Рождества 1700 года и посмотреть на Пушкинскую площадь 1830 года [1, c 16.].

Таким образом становится понятно, что дополненная реальность имеет огромные перспективы для образования, как на отечественном рынке, так и на мировом. Однако для ее популяризации надо решить ряд проблем. К примеру, разработчики устройств ДР только начинают производить первые функционирующие устройства, доступные для широкого пользования. Эти трудности имеют место и в западном мире, и в России. Так, компания Google, обозначившая выпуск устройства Google Glass 2014 годом, до сих пор не представила развитый работающий прототип. Причинами, по которым выпуск приостановлен, в интервью для издания “Reuters”, глава лаборатории Google X Астро Теллер отмечает слишком высокую цену для потребителя, неудобный для восприятия интерфейс и маленькую ёмкость аккумулятора[7].

В России имеются и свои проблемы с внедрением в сферу образования технологии. Главная из них – это предпочтение стандартных, даже устаревших программ обучения. Свою роль играет то, разработка проектов с дополненной реальностью является высокотехнологичной и материалоемкой отраслью, в настоящее время не поддерживаемой государственными структурами. Однако несомненно, что ДР будет развиваться и распространяться в образовании и в скором времени станет такой же неотъемлемой составляющей учебного процесса, как уже стали компьютеры и компьютерные программы. Сегодняшнее внимание образовательных структур к новой технологии дополненной реальности несомненно окупится в будущем повышением качества и эффективности обучения.