VR, AR, QR: как цифровые технологии помогают в обучении школьников и студентов

VR-приложения вошли в повседневный обиход во многих школах мира, в том числе и в российских. Как использование новых технологий помогает в обучении, расскажем в этом материале.

Пандемия COVID-19 наглядно продемонстрировала, почему инструменты онлайн-обучения — важная часть образовательного процесса. Из-за карантинных ограничений более миллиарда детей в 186 странах не смогли посещать школы. Беспрецедентная ситуация заставила переосмыслить существующие модели обучения и ускорила переход к эре цифрового образования.

По данным Минобрнауки России, в период пандемии абсолютно все российские государственные и частные вузы, колледжи и техникумы в короткие сроки сумели перейти на дистанционный формат обучения. И если в начале возникали технические трудности (увеличилась нагрузка на серверы, появились проблемы с передачей файлов большого объема), то спустя некоторое время они были устранены. Дистант ускорил темпы цифровизации образования. Разработки российских IT-компаний помогли организовать удаленные занятия и запустить множество проектов в сфере онлайн-обучения.

Опыт внедрения цифровых технологий доказал, что необходимо продолжать интегрировать разработки в существующие учебные программы, а не рассматривать их исключительно в качестве инструмента управления кризисными ситуациями.

В 2025 году порядка двух миллиардов человек будут представлять самое молодое поколение — Альфа, или iGeneration. Данный термин ввел в обиход демограф и футуролог, спикер TEDx Марк Маккриндл для обозначения детей, которые появились на свет после 2010 года. Многие «альфы» сегодня еще младенцы, но самые старшие уже учатся в 5 классе.

Они — первая волна родившихся в XXI веке, и именно эти ребята будут самой технологически развитой демографической группой. Эксперты считают, что к своим 8 годам «альфы» превзойдут родителей в навыках обращения с цифровыми устройствами и станут первым поколением тех, кто сможет интегрировать технологии во все сферы своей жизни, не представляя себе мир без искусственного интеллекта и дополненной реальности.

Цифровые инструменты в школах и вузах могут дополнить традиционное обучение и удовлетворить потребности молодого, ориентированного на технологии поколения в качественном образовании. Так, в школах необходимо обучать 3D-моделированию, программированию, системному администрированию и дизайну пользовательского интерфейса. По словам футуролога и эксперта по технологиям Дугласа Рашкоффа, программирование — это новая грамматика, и постигать ее основы сегодня нужно параллельно с изучением азбуки.

Современная цифровая образовательная среда дает детям возможность воспринимать большие объемы информации. Грамотное использование мультимедийного контента, например, просмотр анимации или обучающих фильмов о действии законов физики, помогает быстрее разобраться в сложных понятиях и явлениях. Некоторые студенты и школьники учатся наглядно: им важно «видеть» объект изучения, а не просто слышать или читать о нем.

Меняется и формат лекций: от традиционных — к онлайн, что предполагает более четкую и легкоусвояемую подачу материала. Преподаватели не исключают трансформации обучающих методик в ближайшей перспективе. В частности, лекции будут выглядеть, как короткие отрезки-модули для того, чтобы их можно было просматривать в разное время и проверять усвоение по каждому из них.

В 1960-х годах американский педагог Эдгар Дэйл разработал Пирамиду обучения (или Конус опыта), согласно которой молодые люди больше запоминают благодаря тому, что они «делают» (90% материала), а не тому, что они «читают», «слышат» или «наблюдают» (10%). Ученый считал, что школьная система должна не просто давать информацию для запоминания, а учить думать. Сегодня для этих целей создаются виртуальные лаборатории, которые занимают особое место в ряду цифровых образовательных ресурсов и помогают моделировать эксперименты.

Сегодня традиционные методы обучения в школах и вузах невозможно представить без синергии с передовыми методами XR, или расширенной реальности.

Недавние исследования показали, что в 60% случаев использование устройств виртуальной реальности стимулировало у учащихся повышение интереса к предмету.

Образовательный VR-контент включает в себя следующие форматы: видео 360 градусов, платформы, площадки и интерактивные программы. VR-видео — это самое простое, что может использовать учитель. Специальные очки виртуальной реальности переводят 2D-изображения и видео в 3D-формат, создавая обволакивающее изображение. Например, есть химические опыты, проводить которые в условиях школьного кабинета невозможно и даже опасно, но в виртуальной лаборатории можно осуществить любые эксперименты.

Платформы и площадки — это виртуальные лекции или практикумы, которые дают возможности для проведения уроков. Интерактивные программы же представляют собой гибридный проект традиционного онлайн-курса и практики в виртуальной реальности. В рамках одной платформы и программы могут объединяться разные типы контента, что повышает вовлеченность учащихся и делает доступным широкий арсенал педагогических методик.

Fortune Business Insights прогнозирует, что рынок виртуальной реальности в образовании к 2026 году вырастет до $13 млрд. В России некоторые школы и вузы уже сегодня используют VR для преподавания химии и иностранных языков. Образовательные VR-продукты российских компаний для школ активно разрабатывает Центр НТИ ДВФУ совместно со STEM-ИГРЫ и ModumLab. По оценкам экспертов, в ближайшие 10 лет VR-инструменты начнут массово внедрять в образовательный процесс.

Быстрое распространение AR в образовании неудивительно, поскольку мобильные устройства доступны всем, а приложения стали достаточно удобными как для преподавателей, так и для учащихся.

AR и VR часто путают, но если виртуальная реальность создает полностью искусственную среду, то дополненная — меняет восприятие окружающего мира пользователем. AR-технологии обогащают действительность цифровыми данными и мультимедиа через камеры смартфона, планшета, ПК или подключенных очков, накладывая 3D-модели, видео и изображения в режиме реального времени. Главная цель использования AR — усвоение и запоминание информации, улучшение ее восприятия, стимулирование когнитивного развития.

Сегодня в российских вузах уже применяют трехмерные анатомические модели для проверки знаний, а также создают виртуальных помощников для преподавателей. Если раньше студенты и старшеклассники собирали презентации в PowerPoint, то в будущем смогут использовать дополненную реальность и создавать изображения, которые можно просматривать под любым углом.

То, как дополненная реальность влияет на вовлеченность учащихся и их успеваемость, вряд ли сравнится с какой-либо другой технологией на рынке (возможно, за исключением VR). Исследования показывают, что после использования студентами-медиками мобильных AR-приложений уровень их внимания, уверенности и удовлетворенности увеличился более чем на 30%.

Сейчас российские компании разрабатывают подобные приложения для изучения английского языка, органической химии, углубленной подготовки к ЕГЭ (например, созданы курсы по клеточной биологии, симметрии молекул и кристаллов, стереометрии, изучению мозга человека).

Объем мирового рынка AR в сфере образования в 2020 году достиг $1,5 млрд, а в течение 10 лет может увеличиться до $85 млрд. Прогнозируется, что спрос на обучающие технологии дополненной реальности возрастет на 75% к 2031 году.

Чтобы начать работу с QR, под рукой учителю нужно иметь хороший генератор 2D-штрихкодов, а учащимся — приложение для их сканирования на смартфоне.

Возможности использования QR-кода в образовательном процессе очень широки: от кодирования домашнего задания (что позволит индивидуализировать процесс обучения и исключить возможность списывания), до создания QR-викторин. При этом QR-технологии могут помочь и в административной сфере, упростив доступ к объявлениям, расписанию занятий, заметкам и т.д.

Скорость внедрения и качество использования иммерсивных технологий зависит только от одного фактора — квалификации преподавателей. Интеграция начинается с учителей. Педагогам необходимы особые технологические навыки, касающиеся технического обслуживания оборудования, устранения основных видов неполадок, правильного ухода за оборудованием, сбора и анализа данных об успеваемости учащихся, использования средств видео-конференц-связи, а также осведомленность о компьютерной безопасности и знание закона об авторском праве.

Однако необходимо понимать, что AR- и VR-инструменты на уроках нужны для дополнения, а не замены более традиционных подходов к обучению. Есть два основных принципа успешной интеграции цифровых технологий: во-первых, нужно четко определить, что это привносит в учебный процесс, с какой целью используется технология, во-вторых, убедиться, что в центре образовательного процесса находится именно ученик, а не технология. По мнению исследователей Роберта Миллера и Тони Досей, первая обязанность учителя — задаться вопросом о целесообразности внедрения новшеств. Случайное внедрение цифровых инструментов только ради их использования не приведет к улучшению результатов и никогда не сделает школу лучше, а лишь улучшит уже существующую и налаженную образовательную программу.