CC BY
3
УДК 004.921 DOI https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2023.4.31
е. А. РЕХЛЕЦЬКИЙ
кандидат економiчних наук, доцент кафедри комп'ютерних технологш Львiвський торговельно-економiчний ушверситет ORCID: 0000-0002-8879-4161
В. I. БАБИЧ
старший викладач кафедри комп'ютерних технологш Львiвський торговельно-економiчний ушверситет ORCID: 0000-0003-1996-9332
М. Б. КРУТЯК
старший викладач кафедри комп'ютерних технологш Львiвський торговельно-економiчний ушверситет ORCID: 0009-0000-8544-8733
В. I. ПЛЕША
старший викладач кафедри комп'ютерних технологш Львiвський торговельно-економiчний ушверситет ORCID: 0000-0001-5321-9602
О. М. ШВЕЦЬ
кандидат економiчних наук, доцент кафедри комп'ютерних технологш Львiвський торговельно-економiчний унiверситет ORCID: 0000-0002-7175-2256
ОГЛЯД ТЕХНОЛОГ1Й В1ЗУАЛВАЦП ТА IX ВИКОРИСТАННЯ У ОСВ1ТНЬОМУ ПРОЦЕС1
Протягом всШ icmopii людства та серед ecix верст населения oceima мала особливий статус. i до не'1 був особливий nidxid. Освта - складова науки, i серед тших складових вона мае найдавншу icmoрiю. Icmoричнi cвiдчення про еволюцт освтнього процесу охоплюють 6 тисяч ротв, але лише ocmaннi 120 ротв вона особливо бурхливо змтюеться, що й i не дивно, зважаючи на велику кшьтсть потрясть в уах галузях людсьmi дiяльнocmi за цей перюд.
Значною мiрoю це пов'язано 3i cmрiмким розвитком науки та технологш, та якщо висока динамжа змт в науки це бшьшою частиною позитивний процесс, то висока динамжа змт у ocвimи це нестабшьнкть та дис-креттсть ocвimньoгo процесу. У освти, в тепершнього cmaнi, багато виклитв. С глобальн проблеми, яю не змтилися на nрomязi icmoрii людства, так як сощальна нерiвнicmь i доступнкть. С i щлком cучacнi проблеми, пов'язаш саме з науковими досягненнями.
Остльки автори працюють саме у cферi ocвimи, то вважають цкавим саме стик тформацшних технологш та освти, на якому чудово проявляються сощальт, mеxнoлoгiчнi та екoнoмiчнi течп нoвimнix технологш.
Краще один раз побачити, нiж ам раз почути. Ця стара приказка шюструе важливкть вгзуальних зacoбiв при nередaчi тформацп, а вiдmaк i для освти в цыому.
Частково ретроспективний характер cmammi тим не менш мае за мету у po6omi розставити акценти на використання як старих, так i нoвimнix технологш вгзуалгзаци тформацп у освтньому процеа.
Саме надзвичайно висока динамжи гaлузi тформацшних технологш, що генеруе нoвi mеxнoлoгiчнi тдходи актуалЬуе неoбxiднicmь у чтких прюритетах.
Висновки. Серед велико'1' кiлькocmi нoвimнix можливостей важливо, тримаючи руку на пульа, тим не менш не "розпиляти" зусиль для ix провадження.
Ключовi слова: освта, iнфoрмaцiйнi технологи, технологи в1зуал1зацИ тформацшних nрoцеciв.
E. А. REKHLETSKYY
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor at the Department of Computer Technologies Lviv University of Trade and Economics ORCID: 0000-0002-8879-4161
V. I. BABYCH
Senior Lecturer at the Department of Computer Technologies Lviv University of Trade and Economics ORCID: 0000-0003-1996-9332
M. B. KRUTIAK
Senior Lecturer at the Department of Computer Technologies Lviv University of Trade and Economics ORCID: 0009-0000-8544-8733
V. I. PLESHA
Senior Lecturer at the Department of Computer Technologies Lviv University of Trade and Economics ORCID: 0000-0001-5321-9602
O. M. SHVETS
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor at the Department of Computer Technologies Lviv University of Trade and Economics ORCID: 0000-0002-7175-2256
OVERVIEW OF VISUALISATION TECHNOLOGIES AND THEIR USE IN THE EDUCATIONAL PROCESS
Education has had a special status throughout the history of mankind and among all populations. and there was a special approach to her. Education is a component of science, and among other components it has the oldest history. Historical evidence of the evolution of the educational process spans 6,000 years, but only in the last 120 years has it changed particularly violently, which is not surprising, given the large number of upheavals in all areas of human activity during this period.
To a large extent, this is related to the rapid development of science and technology, and if the high dynamics of changes in science is mostly a positive process, then the high dynamics of changes in education is the instability and discreteness of the educational process. Education, in its current state, has many challenges. There are global issues that have not changed throughout human history, such as social inequality and affordability. There are also completely modern problems related to scientific achievements.
Since the authors work specifically in the field of education, they consider the intersection of information technologies and education to be interesting, where the social, technological and economic currents of the latest technologies are perfectly manifested.
It is better to see once than to hear seven times. This old saying illustrates the importance of visual aids in conveying information, and therefore for education in general.
The partially retrospective nature of the article nevertheless aims to emphasize the use of both old and new information visualization technologies in the educational process.
It is the extremely high dynamics of the information technology industry that generates new technological approaches that actualizes the need for clear priorities.
Conclusions. Among the large number of new opportunities, it is important, keeping your hand on the pulse, nevertheless, not to "split" efforts for their implementation.
Key words: education, information technologies, visualization technologies of information processes.
Постановка проблеми
Краще один раз побачити, нгж ам (десять, сто i т.д.) почути. Проста приказка, яка здавна пвдкреслюе, насшльки важливо було побачити щось на власш оч^ 1нформащя, яку одна людина передае шшш проходять через кшька еташв перетворення. Людина бачить факти та запам'ятовуе образи. Образи з часом змшюються. При спробi опи-сати образи за допомогою слГв, особистють кожно! людини використовуе "своГ слова, що залежать ввд життевого досвщу, розвитку абстрактного мислення, штелекту, освгга i ще, чисельних факпв. Людина, що слухае/сприймае шформацш пробуе прив'язати отриману у словах шформацш до образiв, отриманих емтричним шляхом, або пробуе створити новий образ, використовуючи абстрактне, просторове уявлення, та в шнщ шнщв отримуе змь нений варiант чогось такого, що вже бачила ранше. Це - "зшсутий телефон", тому i краще "один раз побачити.". Навиъ люди, що дивляться на одну i ту саму рiч - бачать И з рiзних купв, мають рiзнi вади зору.
Освгга це передача шформаци людиш. В сьогодшшшх реалiях, вже можна не використовувати вираз "вщ людини до людини". Але поки що залишаеться факт, що метою освгга е змша системи поглядiв, навичок, ощ-нок учня - "набуття знань та досвщу", що i е метою освгга. Той хто вчиться мае отримати шформацш найменш
спотвореною та цшсною, отримати досвщ (використовуючи цю шформацш) i можливо пiзнiше iмпровiзувати з И допомогою - творити. Важливим складовим цього процесу е шструментарш, мати вiдповiдний (актуальний) iнструмент е стратепчним питанням [1; 2].
Анaлiз останшх досл1джень i публiкацiй
З тих шр як первинна людина намалювала на скелях мамонтiв та шаблезубих тигрiв (як приклад mi та небез-пеки), графiчне подання шформацп пройшло довгий шлях, по дорозi набуваючи не зв'язаних форм та дисциплш. Аж до XV столлтя найбiльший вклад на цьому шляху належить образотворчому мистецтву. У 1665 рощ був наступний крок - оптичш дослiди 1саака Ньютона (диск Ньютона), це круглий диск з кольоровими сегментами, пвд час обертання якого з високою швидшстю людське око не встигае помiчати окремi кольори, воно просто !х додае, i ми бачимо бший колiр. Саме тодi почався напрямок технологiй, розрахований на механку ока, тобто на обмеження сприйняття саме людським оком. Наступним кроком можна вважати дослiди англiйського вченого Томаса Юнга (1807 р.) - бше свило можна отримати шляхом змiшування трьох основних спектральних кольо-рiв - променiв червоного, синього i зеленого свiтла. Окремо треба згадати дослвди людства протягом тисячолiть, що констатували залежнiсть емоцiйного стану людини ввд сприйняття рiзних кольорiв, певно ж, якщо спроби передавати емоцп вiдносити до обмiну iнформацiею.
Через сорок рошв пiсля дослiдiв Т. Юнга людство навчилося зберiгати ("закршляти") фотографп на паперi, процес також дав напрямок створення проекцiй зображень за допомогою свила та оптики через прозорi плiвки. Це лопчно потягнуло за собою розвиток шнематографа (1880-1922) - 1922 вийшов "на екрани" перший кольоро-вий фшьм. Тут необхiдно звернути увагу на те, що шнематограф теж був розрахований на обмеження сприйняття людським оком - 24 кадра/сек вже сприймаеться людським оком як неподшьна картинка.
У 20-х роках минулого столптя серiя винаходiв дали старт телебаченню - безпроввднш передачi ввдео на ввд-станi i до 60-х рошв телебачення вже було кольоровим. Кольоровим воно стало, у тому числ^ завдячуючи досль дам i Т. Юнга - його адитивна колiрна модель лягла в основу шксельно! структури кiнескопа телевiзора. Крiм того розповсюдження кольорового телебачення призвело до розвитку технологи запису зображення на магнiтну ленту.
Для функцшвання кольорового телебачення технологiя людства мала отримати розвинуп знання з фiзики, х1ми, механiки, оптики, електротехшки, електронiки, радiоелектронiки.
З цього часового промiжку ми хочемо звернути увагу на двi технологи, якi почали розвивати. Це вiртуальна реальнiсть (англ. virtual reality, VR) та доповнена реальшсть (англ. augmented reality, AR) [5; 6].
Стереоскоп, винайдений у 1838 рощ Чарльзом Вггстоуном, що використовуе пару зображень, як зображують один i той же об'ект з рiзних кутiв зору, щоб створити iлюзiю глибини е першою технологiчною розробкою що вiдносять до VR. Цiкавим фактом е твiр Стенлi Вейнбаума «Окуляри Шгмалюна» (1935) в якому описуеться при-стрш, що дозволяе користувачам ввдчути себе присутшми в iншому мiсцi. У 1950-х роках Мортон Хейлiг зтворив Sensorama, пристрiй VR, який використовував стереоскопiчнi зображення, стереозвук, вiбрацil та навпъ аромати, щоб створити шюзш присутностi в реальному мiсцi, i його можна вважати одним iз перших успiшних VR-систем.
У 1950-п роки винахiдники почали експериментувати з технолопями, як1 дозволяють користувачам бачити цифрову iнформацiю, накладену на реальний свiт - це був старт технологш доповнено! реальностi (AR). Одним з перших прикладiв AR був Headsight, розроблений компанiею Philco у 1957 рощ, Headsight був шоломом, який використовував лiнзидля проекцй' зображення на очi користувача.
У 1968 рощ Джеймс Сазерленд з Ушверситету Карнеп-Меллон створив «Дамомв меч», пристрш VR, який використовував шолом iз двома стереоскопiчними дисплеями, щоб дозволити користувачам бачити тривимiрнi зображення. Вш також використовував датчики руху, щоб ввдстежувати рухи голови користувача. Дамоктв меч був набагато меншим i дешевшим, шж Sensorama, i вш став популярним у наукових дослщженнях.
У 1980-х роках як VR, так i AR отримала новий поштовх завдяки появi нових технологш, таких як комп'ютерна графша та трекшг руху. У цей перюд були розробленi численнi VR-системи, включаючи VPL Research EyePhone i Forte VFX1 а також AR-пристроi (Virtuality World i EyeTap).
У 1990-х роках розвиток VR навпаки "проав" через високу вартiсть обладнання та не висош характеристики, однак у цей перюд були зроблеш важливi прориви у розробцi нових алгорштшв комп'ютерно! графiки та нових метсдов трекiнгу руху.
У серединi 2000-х роках VR знову почала з'являтись "на слуху", !й прочили новi можливостi разом з мобiль-ними пристроями; ^м того, введения нових ^ових консолей, таких як Nintendo Wii, та iгрових систем, яш використовують руховi контролери. Однак, залишалася проблема з високою вартютю та несуттевою яшстю графiки.У цей перюд були розроблеш численнi VR-системи, включаючи Oculus Rift, HTC Vive та PlayStation VR, а AR-пристро! - Layar i Wikitude.
У 2012 рощ Oculus VR випустили Oculus Rift - зростання обчислювально! потужносп та розвитку нових сен-сорiв (гiроскопи та акселерометри).
2016 рж: VR-продукти, такi як HTC Vive, PlayStation VR та багато шших. Це певним чином тдняло штересу до вiртуальноi реальностi як в ^овш, так i в освинш сферах.
KpiM ввдносно усшшних проект зв'язаних з iгровою ÍHAycrpi™, треба нагадати про явно провальш проекти з великим бюджетом, таю як Google Glass (окуляри доповнено! реальностi) та спробу Facebook перенести осно-вну сферу спiлкyвання в вiртyальне середовище, у зв'язку з чим був навиъ проведений частковий ребрендшг -з Facebook на Meta [7].
Формулювання мети дослщження
Наявнiстъ вибору не завжди е перевагою, систематизацiя прiоритетiв важлива. Але якщо зважувати на резуль-тати, то певш iнстрyменти залишатъся "за бортом", "ввдсшться". Щоб вiддiлити перспективш технологй' (але не надто динашчш) i залишити 1'х в наборi iнстрyментiв треба приблизно уявляти куди вони (технологи) рухаютъся, що може бути проблемою, бо 1'х розвиток подекуди спорадичний [3, 4].
Викладення основного матер1алу досл1дження Станом на сьогодш, VR в основному використовуеться для створення нових форм розваг, таких як iгри, фiлъми та телешоу, осшльки VR може створити шюзш присyтностi в iншомy шсщ, користувачу обiцяютъ зробити отри-мання досвiдy бiлъш "захоплювальним та реалютичним" [4]. З yсiх користyвачiв, як використовували вiртyалънi гарнiтyри, бiлъшiстъ стверджують, що приблизно 55%, вони використовували 1'х для iгор, тодi як 42% кажуть, що використовували гарштуру VR для «перегляду фшьму». Ще 27% стверджують, що вони використовували його для в1ртуалыкн впуалпацп та/або ввдвщування нерухомосп, яка ix цпсавить.
Використання 3D гарнитур, опитуаання 2022 р (США)
1гри
Перегляд фшьмш Досв1д "андреналЫоврго" спорту ЕМдвщування географмнид л оhjц!й Вщвщування авто шоу BiayajliaaLjiH пеРегДлду не рухоплосл ПерЕгляд м1сць эац1кэвлЕнно[тп
55%
42%
31% 31%
27% 27%
25
Дорослий контент 22%
1ншё 7%
Рис. 1. Сучасне персональне використання VR
У медициш VR мае свою шшу i використовуеться для проведения операцш та лiкyваннi фобiй та реабшта-цй' - може допомогти пащентам ввдчути себе присyтнiми в безпечному та контрольованому середовищi, що може полегшити лiкyвання [8; 9].
Використанш AR на сучасному етапi це автоматичне пiдсвiчyвання найближчого до воргт гравцiв в спортив-них репортажах.
Найбiлъш ефективним е використання VR у вшськовш справi, де ця технологiя використовуеться для подготовки вiйсъкових до реальних ситуацш; VR може створити iлюзiю присyтностi в бойовiй ситуаци, що може допомогти вшськовим навчитися реагувати на небезпеки. Окремо стопъ тренування для екiпажiв шдводних човнiв.
I найбiлъш вдалим е застосування VR у навчаннi пшопв (та космонавтiв). У цiй галyзi використання VR не може бути шяким чином недооцiнене. Саме тут VR займае по праву висош позицй' саме як "освiтня технолопя".
Висновки
Авторам було цiкаво спостерiгати за розвитком VR та AR технологш протягом останнiх двох десятилiтъ саме через широко освплювальш в лiтератyрi та розрекламованi переваги цих технологш для навчання [10]. Насправдi ^м вшськово! справи (та авiацil) на сьогодш використання цих технологш (у зв'язш з освгтою) скорше роз-чаровують, бо 30-й рiк поспшь в аyдиторiях е PowerPoint, але немае окyлярiв вiртyалъноl реалъностi. З шшого боку е багато технологш яш явно "похованi" за останш 20 рок1в, наприклад HD диски, так що про вiртyальнy реальшсть (та про додану реалънiстъ) скорше можна сказати що вони не "отримали общяно! динамiки" (особливо в освт). Тому на зак1нчення треба згадати про деякi технологiчнi розробки, яш на нашу думку лопчно пов'язанi з VR та AR. По перше це голографiя, яка за останш 5 рошв демонструе значш досягнення (в основному в розвагах та реклаш), що пов'язано з технолопчними проривами в розробках лазерiв. Малоймовiрно, але можливо це дасть
яшсь поштовх в iндивiдуальних пристроях 3D зображення, на кшталт тривимiрних mohítopíb, принаймнi спосте-рiгаeться здешевлення iндивiдуальних npoeKTopiB для домашнього вжитку та цiкавi розробки, такiй як проекцiя зображення на тшо людини (електроннi годинники).
Рис. 2. Використання VR та AR технологш у вшськовш смрав1
Окрiм того, фiрма Neuralink 1лона Маска у вереснi 2023 року оголосила про набiр кандидапв (людей) на випробування. Йдеться про чш, iнтерфейс зв'язку мозку людини з комп'ютерними системами, i як би фантастично це не звучало, це сьогодняшш реалп.
Список використаноТ лггератури
1. Haleem, A., Javaid, M., Qadri, M. A., & Suman, R. (2022). Understanding the role of digital technologies in education: A review. Sustainable Operations and Computers, 3, 275-285. https://doi.org/10.1016/j.susoc.2022.05.004
2. Heine, S., Krepf, M., & Kunig, J. (2022). Digital resources as an aspect of teacher professional digital competence: One term, different definitions - a systematic review. Education and Information Technologies, 9. https://doi.org/10.1007/ s10639-022-11321-z
3. Alenezi, M. (2021). Deep Dive into Digital Transformation in Higher Education Institutions. Education Sciences, 11(12), 770.https://doi.org/10.3390/educsci11120770
4. Burbules, N.C.; Fan, G.; Repp, P. Five trends of education and technology in a sustainable future. Geogr. Sustain. 2020, 1, 93-97. https://www.sciencedirect.com/science/arücle/pii/S2666683920300213?via°/o3Dihub
5. Arena F, Collotta M, Pau G, Termine F. (2022). "An Overview of Augmented Reality" Computers 11, no. 2: 28. https://doi.org/10.3390/computers11020028
6. Garzón J. (2021) An Overview of Twenty-Five Years of Augmented Reality in Education. Multimodal Technologies and Interaction. 2021; 5(7):37. https://doi.org/10.3390/mti5070037
7. Perifanou, M., Tzafilkou, K. and Economides A. 2021. «The Role of Instagram, Facebook, and YouTube Frequency of Use in University Students' Digital Skills Components» Education Sciences 11, no. 12: 766. https://doi.org/10.3390/ educsci11120766
8. Park MJ, Kim DJ, Lee U, Na EJ and Jeon HJ (2019) A Literature Overview of Virtual Reality (VR) in Treatment of Psychiatric Disorders: Recent Advances and Limitations. Front. Psychiatry 10:505. doi: 10.3389/fpsyt.2019.00505
9. Rebollo C, Gasch C, Remolar I, Delgado D. (2021) Learning First Aid with a Video Game. Applied Sciences. 2021; 11(24):11633. https://doi.org/10.3390/app112411633
10. Zhanga, K., & Aslan, A. (2021). AI technologies for education: Recent research & future directions. Computers and Education: Artificial Intelligence, 2, 100025. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2021.100025
References
1. Haleem, A., Javaid, M., Qadri, M. A., & Suman, R. (2022). Understanding the role of digital technologies in education: A review. Sustainable Operations and Computers, 3, 275-285. https://doi.org/10.1016/j.susoc.2022.05.004
2. Heine, S., Krepf, M., & Kunig, J. (2022). Digital resources as an aspect of teacher professional digital competence: One term, different definitions - a systematic review. Education and Information Technologies, 9. https://doi.org/10.1007/ s10639-022-11321-z
3. Alenezi, M. (2021). Deep Dive into Digital Transformation in Higher Education Institutions. Education Sciences, 11(12), 770.https://doi.org/10.3390/educsci11120770
4. Burbules, N.C.; Fan, G.; Repp, P. Five trends of education and technology in a sustainable future. Geogr. Sustain. 2020, 1, 93-97. https://www.sciencedirect.com/science/arücle/pii/S2666683920300213?via%>3Dihub
5. Arena F, Collotta M, Pau G, Termine F. (2022). "An Overview of Augmented Reality" Computers 11, no. 2: 28. https://doi.org/10.3390/computers11020028
6. Garzón J. (2021) An Overview of Twenty-Five Years of Augmented Reality in Education. Multimodal Technologies and Interaction. 2021; 5(7):37. https://doi.org/10.3390/mti5070037
7. Perifanou, M., Tzafilkou, K. and Economides A. 2021. «The Role of Instagram, Facebook, and YouTube Frequency of Use in University Students' Digital Skills Components» Education Sciences 11, no. 12: 766. https://doi.org/10.3390/ educsci11120766
8. Park MJ, Kim DJ, Lee U, Na EJ and Jeon HJ (2019) A Literature Overview of Virtual Reality (VR) in Treatment of Psychiatric Disorders: Recent Advances and Limitations. Front. Psychiatry 10:505. doi: 10.3389/fpsyt.2019.00505
9. Rebollo C, Gasch C, Remolar I, Delgado D. (2021) Learning First Aid with a Video Game. Applied Sciences. 2021; 11(24):11633. https://doi.org/10.3390/app112411633
10. Zhanga, K., & Aslan, A. (2021). AI technologies for education: Recent research & future directions. Computers and Education: Artificial Intelligence, 2, 100025. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2021.100025
