Технология дополненной реальности: возможности в образовательной среде

Экономическая политика большинства развитых стран с середины XX века ориентировалась на индустриальную модель экономики, когда основным генератором стоимости являлось массовое промышленное производство, а от человека требовалось владение специфическими навыками, преимущественно технического характера. Образцом «человеческого капитала» XX века был инженер на большом заводе. Для развития инноваций в мировом сообществе к 2025 году необходим принципиально новый человеческий капитал. В отличие от традиционных требований индустриальной эпохи, для этой новой реальности решающее значение будут иметь межотраслевые навыки, надпредметные компетенции и способности социальной адаптации. Образовательные организации независимо от уровня образовательных программ - школы, колледжи и университеты, активно адаптируют свои программы обучения, учитывая мировые тенденции рынка труда, запросы высокотех- нологических отраслей и специализированных сфер деятельности.

Среди великого множества современных профессий, абитуриенты зачастую выбирают себе наиболее креативные и узконаправленные направления подготовки, не смотря на консервативный взгляд их родителей, «цифровых мигрантов». Однако мир действительно меняется, и процесс этот весьма скоротечен и скачкообразен. То, что сейчас представляется хобби, в ближайшее время может стать источником новых технологических или научных изобретений. Вовлекая детей и подростков в дополнительную внеклассную деятельность, связанную с прорывными технологиями и креативным подходам к решению задач, государство может подготовить платформу для будущего технологического рывка в масштабе страны.

Скачкообразный характер развития технологий и массовая цифровизация экономики последних лет оказывает все большее влияние на основные институты общества. Обра- зовательная сфера, остававшаяся консервативной в течении более 100 лет, подвергается самому сильному процессу модернизации, чтобы соответствовать стратегическим вызовам, стоящим перед современным обществом. Цифровизация становится для университетов не только необходимым условием модернизации, но и открывает для них новые стратегические возможности. Многие зарубежные университеты уже разрабатывают и реализуют цифровые стратегии, вкладывая значительные ресурсы в совершенствование своей инфраструктуры. Прогрессивные российские вузы тоже начинают движение в направлении цифровой трансформации. От того, насколько успешно университеты используют потенциал цифровых технологий сегодня, зависит их конкурентоспособность в будущем.

В рейтингах качества начального образования Россия занимает уверенную позицию в первой пятерке стран (PIRLS, TIMSS). Рынок труда, спрос на котором определяется сырьевой экономикой двадцатого, а не цифровой экономикой двадцать первого века, не в состоянии абсорбировать и предложить конкурентно сопоставимые условия лучшим – в рейтинге глобальной конкурентоспособности талантов (GTCI’18) по уровню привлекательности рынка труда Россия занимает 106 место из 119. Таким образом, в России действует модель образования, в которой не реализуется исходно высокий потенциал и создаются стимулы к миграции лучших специалистов. К 2024 году согласно Указу Президента РФ от 7 мая 2018 г. №204 одной из национальной целью является создание современной и безопасной цифровой образовательной среды, обеспечивающей высокое качество и доступность образования всех видов и уровней, достижение которой возможно посредством развития цифровой экономики и принципа сетевого взаимодействия представителей общего образования, образовательных организаций всех уровней, ведущих работодателей, являющихся участниками глобального рынка (Росатом, Роскосмос, Роснефть, Газпром, Лукойл, Yandex и др.).

Всемирный экономический форум выделил главные навыки, на которые ориентируются современные работодатели, подбирая сотрудников: комплексное решение задач, кре- ативность и критическое мышление, эмоциональные навыки и коммуникабельность, способность принимать решения и формирования долгосрочных партнерских отношений, когнитивная и интеллектуальная гибкость.

Сегодня сфера образования переживает кардинальную трансформацию. Переосмыслению подвергается как сам процесс обучения и получения знаний, так и роль преподавателя. Вопросы профессиональной ориентации молодежи в настоящее время также являются наиболее актуальными. Переход к метапредметности, фокусирование на индивидуальной траектории обучения и успехе каждого индивида, внедрение новых образовательных стандартов, изменение форм и организации процесса получения, а также оценки знаний – все это должно обеспечить формирование высокопродуктивного человеческого капитала.

В существующем развитии образовательного рынка происходит взаимодействие многочисленных «игроков» различной величины – от небольших стартапов-энтузиастов до государственных структур. Развитие сотрудничества между ними – многоступенчатая задача, поскольку традиционно формальное образование является достаточно закрытым, в то время как создатели низовых инновационных проектов не всегда понимают, как органично интегрироваться в существующую систему. Целью стейкхолдеров образовательного процесса становится не просто установление сотрудничества между различными структурами и объектами, а создание целостных экосистем, разностороннее развивающих всех задействованных в ней. На решение данных задач направлены ЦМИТы - центр молодежного инновационного творчества – это открытая площадка, где дети и молодежь учатся воплощать свои инженерные идеи в функциональные прототипы. Главная задача таких площадок – бесплатно обучать новым технологиям: робототехнике, цифровому производству, моделированию, прототипированию и работе на станках. Российские ЦМИТ являются аналогом известного международного проекта FabLab, который инициировал Массачусетский технологический институт (MIT). Проект вырос из университетского курса профессора MIT Нила Гершенфельда «Как сде- лать (почти) все, что угодно». В России проект по созданию ЦМИТ стартовал в 2012 году по инициативе общественной организации «Молодая инновационная Россия». Его цель – обеспечить детям и молодежи бесплатный доступ к высокотехнологичному оборудованию для приобретения навыков, которые будут востребованы в ближайшем будущем [6].

Важным инструментом в процессе обучения является технология AR (Augmented Reality). Интеграция этой технологий в системы ЦМИТов позволит не только создавать продукты для образовательной среды, но и даст возможность обучающимся самостоятельно формировать свою образовательную среду, влияя на нее изнутри.

Традиционные методы обучения претерпевают изменения. Они становятся все более оцифрованными и движимыми технологическими инновациями. Фактически, так называемая EdTech, индустрия образовательных технологий, к 2020 году, как ожидается [5], достигнет 252 млрд долл., увеличившись на 17 % в год.

Среди наиболее значимых тенденций в EdTech дополненная реальность по праву занимает лидирующие позиции. Согласно прогнозам, до 2020 года к этой тенденции присоединятся более 1 миллиарда пользователей, что открывает множество возможностей для образовательных учреждений и предприятий [1].

Дополненная реальность в образовании может служить ряду целей. Она помогает студентам легко получать, обрабатывать и запоминать информацию, кроме того, AR делает обучение более интересным и увлекательным. AR не имеет ограничений по возрастному признаку и уровню образования и может одинаково хорошо использоваться как на всех уровнях образования, так и в профессиональной сфере деятельности.

Рассмотрим основные преимущества дополненной реальности в образовательном процессе:

• 1.    Доступность учебных материалов независимо от времени и места нахождения. Дополненная реальность может заменить бумажные учебники, физические модели, плакаты, печатные руководства. Она предлагает портативные и менее дорогие учебные ма-

• териалы. В результате образование становится более доступным и мобильным.

• 2.    Никакого специального оборудования не требуется. В отличие от виртуальной реальности, дополненная реальность не требует дорогостоящего оборудования. Поскольку 73 % всех подростков в настоящее время владеют смартфонами, технологии AR сразу же доступны для использования большинству целевой аудитории [8].

• 3.    Более высокая вовлеченность обучающихся и повышение интереса. Интерактивное, игровое обучение AR может оказать значительное положительное влияние на обучающихся. Это помогает им заниматься на протяжении всего урока и делает обучение веселым и легким.

• 4.    Улучшенные возможности совместной работы. Приложения дополненной реальности предлагают широкие возможности, способные разнообразить содержание учебного материала. Интерактивные уроки, в которых все учащиеся одновременно участвуют в процессе обучения, помогают улучшить навыки командной работы.

• 5.    Более быстрый и эффективный процесс обучения. AR в образовании помогает достичь лучших результатов за счет визуализации и полного погружения в предмет.

• 6.    Практическое обучение. Помимо обучения, профессиональная подготовка также может принести большую пользу от использования AR. Точное воспроизведение полевых условий способно помочь овладеть практическими навыками, необходимыми для определенной работы.

• 7.    Безопасное и эффективное обучение на рабочем месте. Возможность заниматься кардиохирургией или управлять космическим челноком, не подвергая опасности других людей и не рискуя денежными ресурсами.

• 8.    Универсально применимо к любому уровню образования и подготовки. Будь то обучающие игры для детского сада или обучения на рабочем месте, AR не ограничивается только одним вариантом использования или областью применения.

Несмотря на перечисленные преимущества, при создании решений EdTech с дополненной реальностью следует учитывать некоторые особенности:

• 1.    Отсутствие необходимой подготовки у соответствующего персонала образовательной организации.

• 2.    Зависимость от аппаратного обеспечения. Использование дополненной реальности требует определенной ресурсной базы.

• 3.    Проблемы переносимости контента. Приложение AR должно одинаково хорошо работать на всех платформах и устройствах, однако практически невозможно обеспечить такое же качество контента AR на любом устройстве.

Рассмотрим несколько примеров дополненной реальности, используемые в образовании и формирующие определенные его преимущества.

• •    Дополненная реальность в образовательном процессе:

Одним из самым популярным приложением для дополненной реальности в образовании является использование приложений AR прямо в аудитории. В этом случае они могут помочь учителю объяснить предмет, наглядно представить материал и помочь слушателям проверить свои знания на практике, например для школьников можно найти приложение AR почти для любого общеобразовательного предмета, включая химию, геометрию, зоологию, грамматику и даже программирование [4].

• •    Дистанционное обучение:

Используя дополненную реальность, обучающиеся могут учиться даже за пределами классной комнаты. Более того, онлайн или дистанционное обучение может быть проще и эффективнее с помощью учебных материалов с AR. Например, Mondly, приложение для изучения языка, недавно интегрировало виртуального учителя на основе AR, чтобы помочь пользователям практиковать свои навыки, как если бы они находились в реальной жизни [7].

• •    Маркетинг в образовании:

У технологий AR есть огромный потенциал для маркетинга и рекламы, даже в сфере образования. Ряд университетов в США уже используют AR-туры, чтобы увеличить количество учащихся и помочь новым студентам найти свой путь в кампусе. Например, Общественный колледж округа Бивер, штат Пенсильвания, использует дополненную реальность для предоставления различных типов контента, включая видео, аудио и цифровые публикации. Таким образом, приложение предоставляет интересный и информативный способ исследовать кампус. Приложение также имеет элементы геймификации, чтобы сделать исследование еще более увлекательным [3].

Следуя примеру таких крупных компаний, как Apple и Google, продвигающих технологии AR, сейчас самое подходящее время присоединиться к этой тенденции. Специальные инструменты для разработчиков, включая ARCore и ARKit, в сочетании с мощным оборудованием, таким как iPhoneX, позволяют создавать успешные решения EdTech на основе AR.

Ведущая платформа разработки Unity предоставляет разработчикам все необходимое для создания поистине иммерсивного, инновационного AR- контента.

Платформа Unity, проверенная в реальных условиях играми и самая используемая AR-платформа во многих отраслях, – это современные технологии, позволяющие раскрыть творческий потенциал. Данная платформа обладает рядом преимуществ:

• •    Гибкость разработки:

Платформа Unity – это расширяемость и готовность к адаптации в стремительно меняющихся условиях, благодаря мощной системе скриптинга на C#, богатым API и документации. Она предлагает различные варианты доступа к исходному коду для разработки на C++.

• •    Ускорение творческого процесса:

Благодаря интуитивному интерфейсу и инструментам Unity упрощает создание рабочего прототипа, позволяя избегать низкоуровневого программирования. Изменения вносятся легко и быстро, что позволяет быстрее и легче создавать и улучшать прототипы.

• •    Поддержка различных платформ:

Unity тесно и активно сотрудничает с производителями платформ, благодаря чему, однажды разработав приложение, можно выпускать его на Android, iOS, Windows Phone, Tizen, FireOS, а также на настольных компьютерах, консолях и мобильных VR-устройствах.

• •    Богатство взаимодействия:

У Unity хорошо документированный API с доступом ко всем системам Unity, включая физику, рендеринг и обмен данными, что позволяет построить модель взаимодействия и интегрировать ее с другими системами.

• •    Оптимальная производительность графики:

Unity Scriptable Render Pipeline дает полную гибкость в оптимизации графики. Lightweight Render Pipeline позволяет сохранить производительность при переходе на мобильные устройства [9].

Для развития AR в образовании необходимы такие действия как:

• 1.    Определить свою цель и целевую аудиторию.

• 2.    Отработать идею через исследование и тестирование жизнеспособности, чтобы определить ее реальный потенциал.

• 3.    Создать прототип для проверки возможностей выбранного стека технологий (это рекомендуемый подход для инновационных технологий, включая AR).

• 4.    Создать MVP – базовую версию приложения, чтобы проверить функциональность ядра.

• 5.    Протестировать продукт и перейти к использованию, постоянно обновляя версию и пополняя его новым контентом AR.

Форматы AR в образовательном процессе могут быть различными, однако их главным преимуществом является визуализация процесса обучения посредством дополненной реальности, и обусловлены эффективностью вовлечения. По данным исследований компании VRAR lab, более 90 % обучающихся успешно усваивают подобный материал, что дает основания для оценки эффективности применение дополненной реальности в образовании [2].

Сектор образования нуждается в технологической адаптации, чтобы поддерживать высокий уровень вовлеченности в образовательный процесс и сформировать высококвалифицированного компетентного специалиста, и как следствие, достичь высокого уровня конкурентоспособности в мировом масштабе. Дополненная реальность один из способов цифровой образовательной среды, обладающий огромным потенциалом цифровизации мирового сообщества. С текущим внедрени- ем мобильных технологий и достижениями в области аппаратных средств данная технология становится все более доступной и широко используемой. Технологии дополненной реальности предлагает многочисленные возможности для системы образования, которые могут сыграть важную роль в решении ее ключевых задач и выводе на новый уровень качества. С образовательными и цифровыми технологиями, быстро развивающимися и расширяющими их доступность – это больше вопрос времени, когда они будут рассматриваться как жизнеспособный вариант со своей собственной особой ценностью.