На сегодняшний день технология виртуальная реальности – это быстро развивающаяся компьютерная технология. Прогресс в области робототехники, микропроцессоров, инструментов для человеко-машинного взаимодействия, а также средств передачи данных, сбора и анализа информации привели к появлению довольно реалистичных виртуальных миров, которые помогают изучать и исследовать окружающую действительность, формировать и совершенствовать определённые умения и навыки.

Начиная с 2018 года, в сфере образования запущен целый ряд крупных национальных проектов: «Образование-2024», «Цифровая школа», «Современная цифровая образовательная среда», «Цифровая экономика Российской Федерации». В проектах подчеркивается важность использования цифровых технологий, включая технологии виртуальной реальности, в образовательном процессе для его эффективности и повышения качества образования в целом.

Почему необходимо внедрять в школьное образование технологии виртуальной реальности? Каким образом они позволяют повысить эффективность обучения?

Виртуальная реальность (VR-Virtual Reality) — это технология, которая позволяет человеку погрузиться в живой виртуальный мир с помощью специальных устройств [7]. Это искусственно созданная проекция реальных или вымышленных объектов в виде трехмерной сцены [5], которая создает эффект полного погружения и позволяет пользователю взаимодействовать с компьютерной симуляцией вместо реального мира. Это новая технология неконтактного информационного взаимодействия, реализующая с помощью комплексных мультимедиа-операционных средств иллюзию непосредственного вхождения и присутствия в реальном времени в стереоскопически представленном "экранном мире" [2]. Изолируясь от восприятия реального мира, пользователь потребляет VR-контент с помощью специальных средств, использует VR-шлемы или очки, специально оборудованные комнаты или автомобили [1].

Наряду с виртуальной реальностью активно развиваются и применяются в образовании другие «реальности». Дополненная реальность (AR) – это пространство, в котором цифровые дополнения присутствуют вместе с реальным окружением. Технология дополненной реальности не предусматривает создание нового пространства, а переносит цифровые объекты на реальные предметы. Для перехода в режим дополненной реальности используются устройства трехмерного просмотра с распознаванием жестов, объектов, браузеры с дополненной реальностью.

Смешанная реальность (MR) - это своеобразный компромисс между виртуальной и дополненной реальностью, когда используются специальные гарнитуры (VR-очки) для взаимодействия с виртуальными объектами. Пространство способно переместить предметы, созданные цифровыми гаджетами, в реальность. MR воспроизводит объемные предметы и позиционирует один объект одновременно для нескольких пользователей.

Расширенная реальность (XR) — это общий термин для всех видов VR, AR и MR-технологий. 

Интеграция виртуальной реальности (ВР) в сферу образования обусловлена не только тенденциями развития цифрового общества, быстрым развитием цифровых девайсов и программного обеспечения, но и стремлением вовлечь, включить, заинтересовать современных школьников (сетевое поколение обучающихся) процессом учения. Помочь им быстрее и качественнее усваивать информацию, запоминать и применять на практике в реальных ситуациях.

Существует два вида погружения в ВР - полное и частичное. Выбор типа погружения зависит от конкретной технологии и оборудования, которое используется для создания виртуальной реальности. Полное погружение в ВР означает, что пользователь полностью погружается в виртуальное окружение и «переплетается» с ним, потеряв связь с реальным миром. Это достигается с помощью специальных гарнитур или устройств, которые покрывают глаза и уши пользователя и создают иллюзию присутствия в другом месте. Частичное погружение в ВР предоставляет пользователю некоторую степень взаимодействия с виртуальным миром, но не до такой степени, чтобы полностью отделить его от реальности. Это может быть достигнуто с помощью мобильных устройств или компьютерных экранов, аудио или тактильных интерфейсов. 

Для полного или частичного погружения в ВР используются различные технические устройства и программное обеспечение. К техническим устройствам относят:

1. Гарнитуры виртуальной реальности: например, Oculus Rift, HTC Vive, PlayStation VR, которые включаются по характеристикам: дисплея, датчиков отслеживания движения, наушников и контроллеров для взаимодействия с виртуальным миром.

2. Мобильные устройства: смартфоны с поддержкой ВР, такие как Samsung Gear VR или Google Cardboard, которые используются вместе с специальными гарнитурами или просто вставляются в кардбордный держатель для создания виртуального опыта.

3. Компьютеры: мощные компьютеры с графическими процессорами, способными обрабатывать сложную графику в реальном времени, используемые с гарнитурами виртуальной реальности.

Программное обеспечение:

1. Виртуальные миры и приложения: созданные разработчиками специально для ВР, которые предлагают разнообразные виртуальные сцены, игры, образовательные и тренировочные симуляции. Примерами могут служить приложения разработчиков из Санкт-Петербурга: Varwin и Modumlab.

2. Движок виртуальной реальности: например, Unity и Unreal Engine позволяют разработчикам создавать собственные ВР-приложения и виртуальные миры.

3. ПО для управления и настройки устройств: специальные программы, предоставляемые производителями гарнитур, которые позволяют настроить параметры отображения, звука и взаимодействия в виртуальной реальности.

Комбинация технических устройств и программного обеспечения позволяет пользователям погрузиться в виртуальный мир и получить уникальный опыт виртуальной реальности. Повысить когнитивные показатели пользователя за счет усиления яркости и анимационности, наглядности и интерактивности, общего интереса и вовлеченности в происходящее, модулировать мотивационные и эмоциональные стороны деятельности, снизить тревожность и преодолеть фобии [6].

С помощью виртуальной реальности становится возможным:

1. Создание иммерсивной среды: ВР позволяет создавать виртуальные среды, которые погружают учащихся в уникальные образовательные опыты. Это среда, которая позиционируют себя как метод, средство и технология обучения, в которой пользователь становится активным участником действия [3]. ВР помогает создать атмосферу, в которой учащиеся могут лучше сосредоточиться, взаимодействовать с вымышленными объектами и полностью погрузиться в учебный материал.

2. Симуляция реалистических сценариев: ВР позволяет создавать симуляции, которые моделируют реальные ситуации и сценарии. Это позволяет учащимся получить практический опыт, например, в медицине, инженерии или авиации, не выходя из класса. Симуляции могут помочь учащимся развить навыки и применить их в реальной жизни.

3. Визуализация сложных концепций: ВР может помочь учащимся визуализировать абстрактные или сложные концепции, которые иначе могут быть трудными для понимания. Виртуальные модели и пространственные симуляции позволяют учащимся исследовать и взаимодействовать с абстрактными идеями, делая их более доступными и понятными.

4. Интерактивное обучение: ВР предоставляет возможность, где учащиеся могут взаимодействовать с виртуальными объектами, решать задачи и получать мгновенную обратную связь. Это способствует активному участию учащихся и помогает им развивать навыки решения проблем, критического мышления и сотрудничества.

5. Расширение доступа к образованию: ВР может помочь преодолеть географические и физические ограничения, предоставляя обучение дистанционно и создавая возможности для учебы в любом месте и в любое время, реализуя идеи индивидуализации и персонализации обучения. Это особенно полезно для учащихся, которые не могут физически присутствовать в классе или имеют ограниченный доступ к образовательным ресурсам.

Популярными примерами использования ВР в образовании являются: имитация опытов и экспериментов (на базе виртуальных лабораторий [4]), погружение в исторические реконструкции, путешествие во времени и в космическом пространстве, путешествие по организму человека, посещение виртуальных музеев, выставок и театров, изучение природы в удаленных местах, формирование и закрепление определённых умений и навыков (работа с VR-тренажерами) и пр.

В ГБОУ лицей 373 Московского района Санкт-Петербурга поддерживается и развивается практика применения виртуальной реальности, одним из примеров является, цифровое коворкинговое пространство. Цифровое коворкинговое пространство (пространство совместной деятельности) – часть цифровой образовательной среды образовательной организации, предназначенная для обучения, общения, обмена опытом, проведения мастер-классов и отдыха. Это многофункциональное пространство создаваемое пользователями, которое одновременно является и мощным образовательным ресурсом. В формате совместной деятельности здесь проектируются материалы для смешанного обучения, создаются условия для взаимообучения и сотрудничества. Инструменты коворкинга помогают повысить эффективность школьного обучения. Лендинг коворкинга можно использовать как образовательную инфозону, а чат-бот как удобную навигацию.

Виртуальная реальность предлагает ряд возможностей для цифрового коворкингового пространства, которые помогают улучшить эффективность работы и взаимодействия между участниками образовательного процесса. Отметим возможности использования VR-очков. 

1.      Виртуальные встречи и конференции. VR-очки используются для проведения виртуальных встреч и конференций, что позволяет участникам легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Это полезно при организации мозговых штурмов, презентаций и разных форм сотрудничества. 

2. Виртуальные экскурсии и демонстрации. VR-очки применяются на уроках для виртуальных путешествий, экскурсий и демонстрации различных объектов, предметов, что помогает лучше прочувствовать атмосферу определённого места, лучше понять концепцию или свойства конкретного объекта (предмета). Также используются виртуальные туры по различным производствам, что способствует развитию познавательной сферы у детей и взрослых. Так ученики 7 класса «путешествовали» по России, изучая её интересные географические объекты, видео 360 от «Русского географического общества», помогают изучить такие места, как: пещеры, места русского севера, скалы и многое другое.

3. Виртуальные рабочие пространства. VR-очки позволяют работать в виртуальных рабочих пространствах, что помогает повысить эффективность и продуктивность работы (это удобная зона реализации многозадачности). Находясь на удаленном расстоянии друг от друга пользователи могут работать вместе, как если бы они были в одном классе.

4. Виртуальное обучение и развитие навыков. VR-очки используются для обучения и развития навыков, особенно в тех областях, где традиционное обучение может быть сложным или дорогостоящим. Например, обучение работе с новыми инструментами или технологиями (работа в виртуальных лабораториях и классах).

         В настоящее время на базе лицея проводится экспериментальная работа по формированию с помощью VR-очков навыков публичного выступления у школьников. Актуальность данного исследования заключается в необходимости поиска и внедрения инновационных методов обучения, которые помогут школьникам развивать свои навыки публичного выступления и коммуникации. В современном мире успешность человека во многом зависит от его способности убедительно и грамотно выражать свои мысли, убеждать аудиторию и отстаивать свою позицию. Использование VR-технологий в процессе обучения предоставляет ряд преимуществ, таких как интерактивность, погружение в ситуацию, реалистичность и возможность многократного повторения ситуаций. Все это позволяет ученикам преодолеть страх выступлений перед аудиторией, научиться контролировать свои эмоции и жесты, а также улучшить свою речь и коммуникативные навыки. Учитывая перспективы развития VR-технологий и их все большую доступность, исследование данной темы является важным для образовательной сферы и развития навыков школьников.

В работе активное участие принимают ученики основной школы. Суть экспериментальной работы заключается в проведении комплексного исследования эффективности методик обучения публичным выступлениям с использованием VR-технологий. Задачи включают анализ существующих подходов, изучение возможностей применения виртуальной реальности в обучении, организацию экспериментального исследования, оценку изменений в коммуникации и эмоциональном состоянии учащихся, а также изучение мнения педагогов и родителей. В финале проводится анализ полученных результатов и формирование выводов о целесообразности и эффективности использования VR-технологий в обучении публичным выступлениям.

Для осуществления такой работы используются: очки виртуальной реальности Pico Neo 3, контроллеры, программа для создания презентаций – LibreOffice, а также программа - ModumLab Public Speaking. Организуется поддержка с помощью проектируемой цифровой образовательной среды, которая включает в себя возможность многократного повторения процесса выступления без страха перед ошибками или негативными реакциями аудитории. Ученики могут отрепетировать свою презентацию, меняя сценарий и стиль выступления, до тех пор, пока они не будут удовлетворены результатом. Виртуальная аудитория также может быть настроена таким образом, чтобы реагировать на выступление различными способами, что позволяет ученикам лучше понять, как их презентация может повлиять на аудиторию. Кроме того, использование VR очков позволяет ученикам полностью погрузиться в процесс выступления, что усиливает их восприятие и улучшает запоминание информации. Это особенно полезно для тех, кто испытывает страх перед публичными выступлениями или нуждается в дополнительной практике.  Очевидно, что потенциал виртуальной реальности и проводимые исследования в области продуктивности использования ВР в школе имеют высокую практическую значимость и актуальность для организации современного процесса обучения.

Однако, несмотря на многочисленные достоинства, необходимо помнить о возникающих трудностях и рисках, связанных с внедрением ВР в школьное образование. Отметим основные: существенные материальные вложения для оснащения школы оборудованием и программным обеспечением, отсутствие квалифицированных педагогических кадров по работе с технологиями виртуальной реальности (иммерсионными технологиями); отсутствие качественного образовательного контента, соответствующего современным ФГОС и программам обучения, слабая изученность психологического влияния виртуальной реальности на здоровье школьников и учителей.

Сегодня виртуальная реальность является неотъемлемой частью цифровой трансформации образования. В этой связи необходим новый взгляд на организацию процесса обучения в школе, поиск новых теоретико-методологических подходов проведения уроков (занятий), разработка новых методических решений и форм сопровождения учебного процесса.

Литература:

1.       Авайс Х.Д. Виртуальная реальность и дополненная реальность для образования / Х.Д. Авайс, А.С. Вакас, А.Л. Асиф, А. Абдул // Мультимедийные вычислительные системы и виртуальная реальность. - Франция: Taylor & Francis, 2022. - 210 с.

2.       Бим-Бад Б.М. Педагогический энциклопедический словарь. -М., 2002. С. 34-35.

3. Котов Г. С. Иммерсивный подход в образовании: возможности и проблемы реализации // Проблемы современного педагогического образования. 2021. №73-1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/immersivnyy-podhod-v-obrazovanii-vozmozhnosti-i-problemy-realizatsii

4. Мнацаканян В.В., Малофеев В.А., Чеботарёва Е.Р. Использование лаборатории виртуальной реальности в учебном процессе // Вестник МГПУ. Серия: Информатика и информатизация образования. 2023. №3 (65). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-laboratorii-virtualnoy-realnosti-v-uchebnom-protsesse

5. Половинко Е. В., Ботвинева Н. Ю., Чебоксаров А. Б. Использование виртуальной (vr) и дополненной (ar) реальностей в современном школьном образовании // Проблемы современного педагогического образования. 2023. №79-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-virtualnoy-vr-i-dopolnennoy-ar-realnostey-v-sovremennom-shkolnom-obrazovanii

6. Сыченко Ю. А. Психологические эффекты обучения с использованием виртуальной реальности // Виртуальные мастерские – технология умножения профессионально-познавательных возможностей обучающихся СПО: сборник материалов Всероссийского научно-практического форума, 31 марта 2021 г., Екатеринбург. – Екатеринбург: РГППУ, 2021. – С. 52-57.

7. Уваров А. Ю. Технологии виртуальной реальности в образовании // Наука и школа. 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologii-virtualnoy-realnosti-v-obrazovanii