CC BY
74
Современные проблемы образования
Использование VR-технологий в формировании экологически ответственного поведения у школьников1
Павлов
Андрей Викторович,
кандидат педагогических наук, заместитель директора Центра общего и дополнительного образования имени А. А. Пинского Института образования НИУ ВШЭ, г. Москва
e-mail: andreypavlov@ hse.ru
1 Статья подготовлена в рамках проекта Минпросвещения РФ «Развитие экологической грамотности и экологически ответственного поведения у обучающихся 5-11 классов в рамках реализации в дополнительных общеобразовательных программах», выполненного Институтом образования НИУ ВШЭ в 2020 году.
Using VR-technologies in the formation of environmentally responsible behavior in schoolchildren
Аннотация. Темы, связанные с экологией и экологическим образованием, к сожалению, год от года не теряют своей актуальности и требуют осмысления с применением новых технологий и образования более широкого круга акторов в логике деятельностно-го подхода. В статье представлена иллюстрация использования современной цифровой технологии и новой формы реализации экологического просвещения с целью формирования экологически-ответственного поведения у школьников. Ключевые слова: экология, экологически ответственное поведение, виртуальная реальность, игровое обучение, экологическая грамотность
Abstract. Unfortunately, the topics related to ecology and environmental education are becoming more and more relevant year after year. They require reflection with the use of new technologies and the education of a wider range of actors using the activity approach. The article presents an illustration of the use of modern digital technology and a new form of implementation of environmental education in order to form environmentally responsible behavior in schoolchildren.
Keywords: ecology, environmentally responsible behavior, virtual reality, game learning, environmental literacy
Включение вопросов формирования экологической грамотности, экологического сознания и культуры в содержание общего и дополнительного образования является общемировой тенденцией, определяемой возрастающей ролью образования для устойчивого развития.
Экологически ответственное поведение является высшим выражением экологической грамотности. Оно описывает точку, в которой компетентности, знания и установки приведены в действие в конкретном контексте.
Павлов Андрей Викторович, Лобанова Ольга Викторовна
Экологически ответственное поведение формируется на основе универсальных компетентностей, с одной стороны, а также знаний и представлений об окружающем мире и принципах его существования, с другой.
Экологически ответственное поведение предполагает способности: действовать определенным образом (и достигать определенного результата), чтобы содействовать поддержанию желательного состояния окружающей среды [Универсальные компетентности 2020], прогнозировать развитие событий, напрямую или косвенно связанных с состоянием окружающей среды; понимать последствия индивидуальных и коллективных действий в плоскости «человек — природа», в том числе с учетом специфики социально-экономического развития региона и мира в целом; принимать эффективные решения (совершая выбор из возможных вариантов) и их выполнять.
Наряду с традиционными технологиями и методами формирования у школьников экологического сознания и культуры, целесообразно использовать современные мультимедийные технологии, которые становятся возможными благодаря новым средствам обучения, постепенно появляющимся в образовательных организациях.
Мультимедийные технологии в образовании набирают популярность с нарастающей цифровизацией образовательных организаций и совершенствованием возможностей самих информационных технологий.
Среди мультимедийных цифровых технологий сегодня особое место занимает VR (virtual reality) — виртуальная реальность — трехмерная среда, которая воссоздает физическое присутствие в точках виртуального мира и с которой пользователь может взаимодействовать [Распоряжение 2020].
В российском образовании VR-технологии имеют непродолжительный опыт внедрения и использования, который связан с инфраструктурными задачами федеральных проектов Национального проекта «Образование». В отечественной науке присутствует достаточный объем исследований, посвященных применению технологий виртуальной реальности в образовательном процессе. На современном этапе попытки исследования VR-технологий в образовании предпринимают в МГУ им. М. В. Ломоносова, Нетология-групп, НИУ ВШЭ, Modum Lab и ДВФУ.
Эффекты VR-технологий для развития экологической грамотности становятся предметом международного изучения. Как показывают зарубежные исследования, VR представляет собой новый инструмент обучения, который потенциально может быть эффективным в продвижении различных аспектов экологической грамотности среди населения, в том числе среди детей [Fauville, Queiroz, Bailenson 2020]. В то же время исследователи отмечают, что необходимо интегрировать VR в
Лобанова
Ольга Викторовна,
педагог-наставник КГБУ ДО «Детский технопарк Алтайского края "Кванториум.22"», г. Барнаул Алтайского края
e-mail: lobanovaolechk@ mail.ru
Andrey
Pavlov,
Ph.D., Deputy Director of The Pinsky Center of General and Extracurricular Education, Institute of Education, National Research University 'Higher School of Economics', Moscow
Olga
Lobanova,
Mentor of the "Children's Technopark of the Altai Region 'Quantorium.22'", Barnaul, Altai region
Современные проблемы образования
Bringing virtual and augmented reality to the classroom. URL: https:// edu.google.com/ products/vr-ar/
Excellent Ecology and Environmental Science Apps, Games, and Websites. URL: https://
общий контекст обучения, дополняя, а не заменяя этим инструментом реальные занятия, включая обучение на природе.
В Китае (Пекинский университет) в исследовании «Влияние виртуальной реальности на академическую деятельность» была выявлена позитивная динамика у группы, использующей VR по сравнению с группой, осваивающей предмет классическим образом. По итогам контрольного тестирования VR-группа была на 20 % более успешной и показала более глубокое понимание темы [Durbin 2016].
Отмечается, что VR может быть эффективным для более индивидуализированного обучения и получения эмоционального эффекта [Parong, Mayer 2020]. В частности, разработанные при поддержке академических исследователей программные решения позволяют достигать высоких результатов. Например, IMMERSE (США), созданная при поддержке Monterey Bay Aquarium Research Institute и фонда The Hydrous, направлена на развитие так называемой океанической грамотности и представляет собой не просто игру или симулятор, а целую программу (образовательный курс), которая содержит элементы VR [Developing Ocean Literacy 2019].
Другим примером является Coral Reefs: Life Below the Surface (Швеция) [Coral Reefs 2018], который позволяет, как утверждают создатели, погрузиться в подводный мир и почувствовать его. Несколько пятиминутных видео направлены на получение информации о природном явлении и его «хрупкости».
Похожим образом действует Virtual Deep-Sea Dives (США), разработанная National Marine Sanctuary [Sanctuaries 360°].
Важным проектом для массовой школы являлась инициатива The Google for Education, предлагающая учителям самостоятельно создавать виртуальные образовательные туры, в качестве поддержки основным учебным занятиям2.
Комплексным образовательным продуктом являлся проект Lake, созданный на базе IBM в начале 1990-х — он позволял сочетать цели образования и развлечения. Его активное изучение позволило в дальнейшим продвигать идеи VR для целей массового образования в США [Mikropoulos et al. 1997].
Большое количество продуктов создано для учащихся начальной школы, где VR является частью общих ИКТ-решений и позволяет усиливать игровой эффект и вовлеченность, например, Project Noah, SDGs in Action и Expeditions, которые сфокусированы на темах экологической ответственности, устойчивого развития и биоразнообразия3.
Наконец, EcoMUVE, являющаяся учебной программой, основанная на виртуальном мире, обучает учащихся средней школы экосистемам, а также научным исследованиям и сложной причинно-следственной связи [Increasing ecological understanding 2015].
www.
Павлов Андрей Викторович, Лобанова Ольга Викторовна
В целом, можно утверждать, что технологические решения на базе VR-технологий могут помочь развитию эмпатии обучающихся, развитию поведенческих установок к решению проблем экологии, формированию начальной грамотности обучающихся в бережном природопользовании (в том числе через сбор и сортировку мусора).
В то же время существенными ограничениями использования VR-технологий в образовании остаются: недостаточная изученность влияния технологии на здоровье, дороговизна разработки и оборудования, недоказанность эффективности технологии и целесообразность ее использования в образовательном процессе.
Преимуществами мультимедийных цифровых технологий с возможностью погружения учащегося в симулятивную среду являются:
• повышение мотивации и вовлеченности обучающихся, в том числе за счет иммерсивных инструментов (погружения) и геймификации;
• возможность производить самостоятельное действие, применяя знание, с возможностью совершать ошибку;
• расширение возможности для проведения исследований в недоступных или опасных для посещения физических пространствах;
• укрепление самостоятельности учащихся, поддержание их субъектной активности (уменьшение зависимости от педагога и выход за рамки пассивного восприятия информации);
• расширение возможности коммуникации и коллаборации между учащимися (например, объединение в проекты и исследования учащихся в различных регионах и странах);
• углубление понимания теорий и концепций и способствование формированию навыков применения знаний на практике;
• обеспечение персонализации процесса обучения при возможности обучаться в своем ритме;
• формирование конкретных навыков проведения исследований современного типа (с использованием цифровых инструментов средств сбора и анализа данных, моделирования окружающей среды);
• привлечение к проектам и исследованиям наставников из научных организаций и инновационных компаний в секторе экологии, природопользования и других;
• компенсация дефицита реального лабораторного оборудования для проведения экспериментов виртуальными лабораториями.
Выбор формы реализации образовательного VR-решения сделан в пользу игры как оптимальной технологии для вовлечения обучающихся в экологическую тематику. Игровая форма
sf
Современные проблемы образования
реализации позволяет наиболее эффективно вовлечь современных детей и подростков, учеников 5-11-х классов, в освоение учебного материала с использованием цифровых технологий.
Геймификация учения через включение цифровых игровых форм VR-технологи способствует совершенствованию процессов формирования компетенций обучающихся и их мотивации.
С целью иллюстрации возможностей технологий формирования экологической грамотности и экологически-ответственного поведения разработано данное техническое образовательное решение — VR-проект.
VR-проект «Виртуальный заповедник "Сохрани природу"» выполнен детско-взрослой командой при участии обучающихся и их наставника из детского технопарка «Кванториум.22» (Алтайский край) и может служить примером инициативы, направленной на решение экологических вопросов и взаимообучения подростков. Стоить отметить, что ребята, которые занимаются программированием и графическим дизайном в процессе подготовки проекта сами достаточно глубоко погрузились в проблематику и исследовали множество источников для того, чтобы создать интересный продукт.
Для планирования сценария образовательного решения с использованием VR-технологий была использована методология исследовательской деятельности, компоненты универсальных компетентностей (критическое мышление, креативное мышление, взаимодействие с другими, взаимодействие с собой), задействованные при решении экологических задач (environmental problem-solving):
Этап 1. Исследование и оценка ситуации, постановка целей.
Этап 2. Сбор информации и выбор решения.
Этап 3. Выполнение задачи.
Этап 4. Оценка результатов и хода выполнения (рефлексия) [Универсальные компетентности 2020].
VR-проект «Виртуальный заповедник «Сохрани природу» осуществлен на популярных платформах для реализации VR-ре-шений и работает с помощью шлемов виртуальной реальности Oculus Rift и HTC, так как это оборудование является наиболее доступным для образовательных организаций и позволяет полностью погрузиться в виртуальный мир и активно взаимодействовать с игровым окружением. Это достигается благодаря тому, что на специальном шлеме и ручных контроллерах есть датчики, движение которых фиксируется базовыми станциями, которые необходимо установить на расстоянии 2-5 м друг от друга. Никаких зазоров между лицом и шлемом при надевании не остается, поэтому свет снаружи не проникает внутрь и не отвлекает от игры. Удобная система креплений дает возможность надежно и плотно разместить устройство на голове.
Павлов Андрей Викторович, Лобанова Ольга Викторовна
sf
Выбор программного обеспечения Unreal Engine 4 (UE 4) обусловлен бесплатным доступом, удобством, интуитивным интерфейсом, множеством предустановленных инструментов (без необходимости покупки), что делает его отличным инструментом для начинающих пользователей и для использования в образовательных организациях. Данное программное обеспечение широко используют для кино, рекламы, архитектурной визуализации и тренировочных симуляций разработчики-профессионалы.
Разработанное решение представляет собой модель виртуального заповедника — смоделированный мир, где пользователь встречается с природной средой, получая знания об экологии и проблемах бережного природопользования. Реальность погружения в условия природы достигается за счет анимации животных, звуков природы. Вымышленный персонаж, который сопровождает пользователя в заповеднике, рассказывает ему о редких животных и растениях, попавших в «Красную книгу» вследствие деятельности человека. При этом пользователь может взаимодействовать с животными (гладить), что может повлиять на его уровень эмпатии и мотивации к сохранению окружающего мира.
Само путешествие и погружение в жизнь заповедника построено в форме игры, в которой игроку нужно сохранить и приумножить доверенный ему потенциал («экопоинты»).
Пользователь в своем путешествии часто сталкивается с выбором (например, выбор транспортного средства), который ему приходится делать с учетом наименьшего вреда природе.
Центральным и финальным этапом путешествия является игра по сбору и сортировке мусора. Игра призвана отработать модели поведения и навыки, связанные с ежедневным обращением с бытовыми отходами, правильной их утилизацией.
Разработанное решение стало лауреатом профильного конкурса VR-проектов и прошло проверку на практике. Сейчас оно распространяется бесплатно и доступно для использования по ссылке https://gamejolt.com/games/ecogame/572997.
Дополнительным преимуществом образовательного решения может стать его развитие самими обучающимися — представленный проект может развиваться и совершенствоваться далее при использовании исходных файлов.
Разработанное техническое решение рекомендуется использовать как в рамках дополнительных общеобразовательных программ, так и мероприятий плана воспитательной работы общеобразовательных организаций и внеурочной деятельности.
Целесообразным будет ситуативная демонстрация и использование приложения с целью привлечения и записи обучающихся на программы дополнительного образования экологического профиля — дни открытых дверей, ярмарки, фестивали, конкурсы и так далее.
i* I »
»- щ
tor
Современные проблемы образования
Соревновательный потенциал приложения также рекомендуется использовать при проведении различных конкурсных и массовых мероприятий в общеобразовательных организациях и организациях дополнительного образования.
Для организаций, реализующих дополнительные обще-развивающие программы технической и естественнонаучной направленности, рекомендуется использовать исходные файлы для развития технического решения (добавление собственных животных и растений, экологической информации, реализации новых механизмов игры), а также в качестве примера реализованного проекта. J/R
Литература
Распоряжение 2020 - Распоряжение Министерства просвещения РФ от 18 мая 2020 года N Р-44 «Об утверждении методических рекомендаций для внедрения в основные общеобразовательные программы современных цифровых технологий».
Универсальные компетентности 2020 - Универсальные компетентности и новая грамотность: от лозунгов к реальности / под ред. М. С. Добряковой, И. Д. Фрумина; при участии К. А. Баранникова, Н. Зиила, Дж. Мосс, И. М. Реморенко, Я. Хаутамяки; М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2020.
Coral Reefs 2018 - Coral Reefs - Life Below the Surface. ZMT Leibniz Center for Tropical Marine Research. 2018. [Электронный ресурс] URL: https://www.iyor2018.org/ news/coral-reefs-life-surface/.
Developing Ocean Literacy 2019 - Developing Ocean Literacy through Virtual Reality and Distance Learning. National Marine Educators Association. 2019. [Электронный ресурс] URL: https://www.marine-ed.org/news/ developing-ocean-literacy-through-virtual-reality-and-distance-learning.
Durbin 2016 - DurbinJ. Research Study Suggests VR Can Have A Huge Impact In The Classroom. 2016. [Электронный ресурс] URL: https:// uploadvr.com/chinese-vr-education-study/.
Fauville, Queiroz, Bailenson 2020 - Fauville G, Queiroz A. C. M., Bailenson J. N. Virtual reality as a promising tool to promote climate change awareness // Technology and Health. 2020. P. 91-108.
Increasing ecological understanding 2015 - Increasing ecological understanding with virtual worlds and augmented reality. Harvard researchers develop cyberlearning technologies for environmental education. 2015. [Электронный ресурс] URL: https://www.nsf.gov/discoveries/disc_ summjsp?cntn_id=134922&org=NSF.
Mikropoulos et al. 1997 - Mikropoulos T. et al. Virtual realities in environmental education: the project LAKE //Education and Information Technologies. 1997. Т. 2. №. 2. С. 131-142.
Parong, Mayer 2020 - Parong J., Mayer R. E. Learning science in immersive virtual reality // Journal of Educational Psychology. 2018. Т. 110. №. 6. P. 785.
Sanctuaries 360° - Sanctuaries 360°: Explore the Blue An immersive 360 view of your national marine sanctuaries. National Ocean Service. [Электронный ресурс] URL: https://sanctuaries.noaa.gov/vr/.
