CC BY
33
обращения: 03.12.2018).
5. Нейронные сети вступают в борьбу со стеганографией [Электронный ресурс]. URL: http://zoom.cnews.ru/rnd/news/line/neironnye seti vstupayut v borbu so stegan ografiei (дата обращения: 3.12.2018).
6. Иванов А.И. Численная оценка показателей квантовой сцепленности выходных кубит нейросетевой молекулы преобразователя биометрических данных. Учебное пособие. Пенза - 2018 г. Издательство АО «Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт» (АО «ПНИЭИ») -27 с.
УДК 004.946
Шепелов Н.Н. студент 2 курса
факультет «Информатика и вычислительная техника»
научный руководитель: Барашко Е.Н.
старший преподаватель Донской государственный технический университет
Россия, г. Ростов-на-Дону ДОПОЛНЕННАЯ И СМЕШАННАЯ РЕАЛЬНОСТИ В ОБРАЗОВАНИИ Аннотация: В данной статье рассматривается возможность использования технологий дополненной и виртуальной реальностях в образовании, с целью активизации познавательной деятельности и интенсификации обучения. Показаны основные отличия виртуальной, дополненной и смешанной реальности, так же рассмотрены программные продукты, основанные на технологии AR. Автор делает вывод, что данные технологии позволяет сделать занятия по предметам в школах России увлекательными, интересными и понятными.
Ключевые слова: технологии виртуальной, дополненной и смешанной реальности, программный продукт, обучение, совершенствование образовательного процесса.
Shepelov N.N. student
2 course, faculty "Computer Science and Engineering"
Don State Technical University Russia, Rostov-on-Don Scientific adviser: Barashko EN
Senior lecturer Don State Technical University Russia, Rostov-on-Don COMPLETED AND MIXED REALITY IN EDUCATION Abstract: this article discusses the possibility of using augmented and virtual reality technologies in education in order to enhance cognitive activity and
intensification of education. The main differences between virtual, augmented and mixed reality are shown, as well as software products based on AR technology are considered. The author concludes that this technology allows to make the classes in the subjects in Russian schools exciting, interest-governmental and understandable.
Keywords: technologies of virtual, augmented and mixed reality, software product, study, improvement of educational process.
Современный этап развития образовательной системы можно охарактеризовать качественными изменениями ее содержания, структуры, внедрением в образовательный процесс новых подходов, методик и технологий.
Виртуальная (Virtual Reality - VR) и дополненная реальности (Augmented reality - AR) - быстро развивающиеся технологии, целью которых является расширение физического пространства жизни человека объектами, созданными с помощью цифровых устройств и программ. Технологии VR и AR применяются в программах иммерсивного обучения (immersive education). Такие программы включают в себя использование современных информационных технологий в процессе обучения, который проходит внутри различных виртуальных миров и симуляций, причем часто в игровой форме. Такой вид обучения способствует повышению вовлеченности, коммуникаций между обучаемыми и интереса к предмету.
Смешанная реальность (MR) - более глубокий уровень дополненной реальности, но при этом не происходит изоляция пользователя от внешнего окружения, как в случае с VR. Виртуальные голограммы, которые видит пользователь на экране с помощью специального оборудования (3D-очков или шлема), - это объёмные изображения, внешне практически неотличимые от реальных объектов.
Таблица 1. сравнительные характеристики виртуальной, дополненной и смешанной реальностей_
Характеристика технологии Устройства Производите ли Область применения
VR Технологии, позволяющие попасть в смоделированную компьютером реальность - PlayStation VR Sony - Игровая индустрия
- шлем Oculus Rift Facebook
- очки Gear VR Samsung
AR Технологии, дополняющие реальность цифровыми объектами - мобильные устройства, планшеты Niantic запускает Pokémon Go, - Игровая индустрия - Обучение Производственная и промышленная среда
- очки Google Glass очки. Google
- Воссоздание и моделирование исторических объектов
MR Технология, где взаимодействуют виртуальный и реальный мир - Очки HoloLens Microsoft -Медицина, -Архитектура и градостроительное проецирование, -Образование -Военная подготовка
-очки Magic Leap One Magic Leap
Применение технологий дополненной реальности является одним из способов совершенствования образовательного процесса. Например, российская компания «Увлекательная реальность» разработала курс по физике с дополненной реальностью - «Увлекательная реальность». Этот учебно-методический программно-аппаратный комплекс содержит более 100 демонстраций и практических заданий по физике 7-9 классов: - 300 наглядных, анимированных, интерактивных 3D-моделей по 9 ключевым разделам школьной физики.
Приложение, представляющее собой программную основу комплекса, обладает всем необходимым техническим функционалом для проведения виртуальных лабораторных работ по школьному курсу физики, основанных на маркерной технологии дополненной реальности, и виртуальных демонстраций физических явлений и процессов, с возможностью просмотра в режиме 3D-стереоскопии.
Работа с комплексом может быть организована как на вновь поставляемом, так и на уже имеющемся в школе оборудовании, таком как интерактивные доски, персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные устройства и планшеты, 3D-классы, классы информатики, телевизоры и проекторы.
Еще одним примером применения систем дополненной реальности в образовании является программный продукт EV Toolbox от компании EligoVision - "живые 3D метки®", позволяющий создавать и просматривать проекты на компьютерах и на мобильных устройствах. Это комплексный программный продукт с готовыми примерами проектов дополненной реальности, библиотеками тематических 3D моделей, обучающими материалами и системой поддержки. Важным преимуществом инструментария EV Toolbox является то, что он состоит из двух программ: программа для просмотра готовых проектов и программа для создания сценариев проектов.
Конструктор EV Toolbox позволяет моделировать сложные химические эксперименты визуализировать строение молекул и клеток живых организмов, а так же проектировать Вселенную и планеты. Программу можно использовать на уроках информатики, физики, химии, биологии, а также в рамках проекторной и исследовательской деятельности
учащихся и дополнительного образования. Так, например, если педагогу важно показать особенности взаимодействия натрия и воды, то он создает проект с наглядным взрывом: дети проведут опыт буквально своими руками.
Достоинствам этого продукта является то, что его интерфейс не требует особых навыков программирования и работы с дополненной реальностью, и после нескольких часов работы даже у самого неподготовленного пользователя получится сделать собственный проект. Для продвинутых пользователей есть возможность скриптового программирования - версия EV Toolbox Advanced.
Для работы программ «Увлекательная реальность» и «EV Toolbox» необходимы следующие компоненты:
• метки - специальные изображения, визуальные идентификаторы для компьютерных моделей;
• камера, которая «видит» метки в реальном мире и передает видеосигнал на мобильное устройство или компьютер;
• программное обеспечение, которое обрабатывает полученный сигнал и совмещает виртуальные модели с изображениями реальных объектов.
Таблица 2. Сравнительная характеристика программных продуктов.
——-_____Продукт Характеристики —— «Увлекательная реальность» «EV Toolbox»
Процессор Процессор Intel Core i5 с частотой не менее 2.5 ГГц Процессор: Intel Core 2 Duo или выше;
Операционная система Операционная система Windows Vista/7/8 Операционная система: Windows 7 Service Pack 1 (или выше) или macOS 10.8 Mountain Lion (или выше)
Оперативная память Не менее 4 ГБ оперативной памяти Оперативная память: 2 Gb или больше
Свободное место на жестком диске Не менее 1,5 ГБ свободного места на жестком диске Свободное место на диске: 3 Gb или больше
Необходимость камеры Да (Веб-камера (Full HD)) Да (камера: встроенная в ноутбук или внешняя USB-камера)
Технология распознавания графического объекта Маркерная Безмаркерная
На основе информации из таблицы 2 можно сделать следующие выводы.
Система «Увлекательная Реальность» более требовательная к оборудованию необходимому для работы, поэтому она имеет более гибкую масштабируемость, улучшенную детализацию моделируемых процессов и объектов, из-за чего вовлеченность в обучение за счет тесного взаимодействия с виртуальными инсталляциями и бесконтактного управления увеличивается.
A для «EV Toolbox» большим плюсом является то, что работа с этой
компьютерной программой не требует наличия специального оборудования - как правило, все необходимое уже есть и в учебном заведении:
• компьютер/ноутбук с системой Windows и веб-камера для личного использования.
• проектор и экран на случай работы с большой аудиторией.
• наглядные печатные материалы с метками дополненной реальности готовые или разработанные самостоятельно.
Важной деталью является то, что разработчики программного продукта «Увлекательная реальность» выбрали надежную и проверенную маркерную технологию дополненной реальности. А в безмаркерной технологии программное обеспечение EligoVision находит «живую 3D метку» не по квадратной рамке с опорными точками, а по комбинации из нескольких десятков «особых точек» - контрастных пятен на выбранном изображении.
В 2017 подразделение Smart City Lab Департамента информационных технологий Москвы, совместно с компаниями Samsung, Увлекательная реальность и Visual Science запустили пилотный проекта по использованию технологий дополненной и виртуальной реальности в обучении.
Первый опыт состоялся на базе московской школы № 627. Как технический партнер проекта, компания Samsung обеспечила школу тремя десятками комплектов виртуальной реальности, включающих шлемы Gear VR и смартфоны Samsung Galaxy S7 Edge. Устройства использовались на уроках физики и биологии в восьмых и девятых классах.
С помощью устройств ученики смогли выполнить виртуальные лабораторные работы и провести опыты, не осуществимые в условиях обычного класса, например, измерить радиоактивное излучение урана с помощью счетчика Гейгера.
О своих впечатлениях от внедрения AR/VR-технологий рассказали ученики и преподаватели школы №627. Как видно из диаграммы на рисунке 1 большинство опрошенных поддержали использование данных систем во время уроков. Примерно 5 % респондентов предпочли бы использовать VR/AR-технологии на дополнительных уроках и только 1 % высказался против.
Преимуществами VR/AR-систем школьники назвали удобство в усвоении материала (51 %), развитие любознательности и увлекательную подачу информации (46 %).
Мнение учеников и преподавателей школы №627 г. Москвы о внедрении систем ДР/УР на уроках
1%
Рисунок 1 .
На сегодняшний день учебно-методический программно-аппаратный комплекс Увлекательная реальность уже применяется в ряде школ России (МБОУ «Краснослободский многопрофильный лицей», МОБУ «Башкирская гимназия», МОУ «Лицей №43» г. Саранск, МБОУ «Кемлянская СОШ»). Заключен договор с одним из крупнейших поставщиков учебного оборудования на территории Республики Казахстан - ТОО "Базисный магазин".
EV Toolbox уже используют шесть школ Москвы, в основном государственные (одна из них - гимназия «Сколково»), образовательные центры в регионах (Казань, Петрозаводск, Ярославль и другие), а также сети детских технопарков «Кванториум» и «Калибр». Но пока этот софт больше применяется для дополнительного образования. Самый крупный заказчик -технопарк «Кванториум», он есть почти во всех регионах России.
Также компания сотрудничает с крупными ВУЗами страны: МГТУ им. Баумана (разработка учебных пособий на базе дополненной реальности), РГСУ (создание базовой кафедры и активное обучение студентов основам технологии), МИЭТ, РАНХиГС и др. Организует мастер-классы и обучение педагогов и учащихся по всей стране: Москва, Санкт-Петербург, Казань, Красноярск, Владивосток, Кострома, Новосибирск, Тольятти, Уфа, Новороссийск и др.
В заключение отметим, что достижения современных информационных технологий в области компьютерной графики, анимации, воссоздание и воспроизведение различных по уровню сложности процессов
дают возможность на новом уровне реализовать визуализацию изучаемых объектов, процессов, явлений.
При использовании технологий AR достигается максимальная образовательный эффект: усиливается мотивация, активизируется познавательная деятельность, происходят интенсификация обучения, усвоение большего объема полезной информации, интерактивное взаимодействие пользователя и системы, обеспечивается лучшее запоминание полученной информации, более длительное ее хранение в памяти и наиболее высокие результаты практического применения полученных знаний.
Использованные источники:
1. Курзаева Л.В., Масленникова О.Е., Белобородов Е.И., Копылова Н.А. К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБРАЗОВАНИИ // Современные проблемы науки и образования. - 2017. - № 6.;
2. «Уникальная реальность» - [Электронный ресурс]:Ц^: https ://funreality.ru/lp/
3. Цветков В.Я. ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2017. - № 6-2. - С. 211212;
4. Что такое дополненная реальность? - [Электронный ресурс]:Ц^: http://arnext.ru/dopolnennaya-realnost (дата обращения: 15.12.2018).
5. EV Toolbox http://eligovision.ru/ru/toolbox/about/
