CC BY
37УДК: 378.1:[37.018.4+004.738.5]
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УК-ТЕХНОЛОГИЙ В
ОБРАЗОВАНИИ
ХАРИСОВА НУРИЯ МАНСУРОВНА
кандидат биологических наук, ассоциированный профессор кафедры морфологии и физиологии Карагандинского медицинского университета,
Караганда, Казахстан, ORCID Ю 0000-0002-4090-2223 МИНДУБАЕВА ФАРИДА АНВАРОВНА доктор медицинских наук, профессор-исследователь кафедры морфологии и физиологии Карагандинского медицинского университета,
Караганда, Казахстан, ORCID Ю 0000-0003-0643-173 СМИРНОВА ЛИЛИЯ МАНСУРОВНА кандидат педагогических наук, профессор кафедры физической культуры и спорта Костромского государственного университета, Кострома, Россия, ORCID Ю 0000-0002-6330-4461 АННОТАЦИЯ
Цель данной статьи - показать возможности применения технологии виртуальной реальности для оптимизации образовательного процесса. Положения, приведенные в статье, обосновывают идею о том, что в ряде случае технология виртуальной реальности является необходимой для образовательного процесса. Показано, что результативность образовательного процесса с использованием VR технологий зависит от психологического комфорта обучающихся, от их хорошего самочувствия для создания которого преподавателям необходимо опираться на индивидуально-типологические особенности обучающихся (зрительные, слуховые, тактильные ощущения).
В статье приведены собственные результаты подготовки VR-проекта на тему «Изучение физиологических основ ЭКГ».
Ключевые слова: виртуальная (VR) и дополненная (AR) реальность, дистанционное обучение, виртуальная среда, физическая культура, физическое воспитание, тренажер, обучающиеся, медицина, психофизиологические особенности человека, VR-проект.
PSYCHOPHYSIOLOGICAL ASPECTS VR TECHNOLOGIES IN
EDUCATION
KHARISSOVA NURIYA MANSUROVNA
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor at the Department of Morphology and Physiology, Karaganda Medical University, Karaganda, Kazakhstan,
ORCID ID 0000-0002-4090-2223 MINDUBAYEVA FARIDA ANVAROVNA Doctor of Medical Sciences, Research professor at the Department of Morphology and Physiology Karaganda Medical University, Karaganda, Kazakhstan,
ORCID ID 0000-0003-0643-173 SMIRNOVA LILIYA MANSUROVNA Candidate of pedagogical sciences, Professor at the Department of Physical Culture and Sports, Kostroma State University, Kostroma, Russia,
ORCID ID 0000-0002-6330-4461 ABSTRACT
The purpose of this article is to show the possibilities of using virtual reality technology to optimize the educational process. The provisions given in the article substantiate the idea that in a number of cases virtual reality technologies is necessary for the educational process. It has been shown that the effectiveness of the educational process using VR technologies depends on the psychological comfort of students, on their well-being for the creation of which teachers need to rely on the individual typological characteristics of students (visual, auditory, tactile sensations).
The article presents its own results of the preparation of a VR-project on the topic "Study of the physiological foundations of the ECG."
Keywords: virtual (VR) and augmented (AR) reality, distance learning, virtual environment, physical culture, physical education, simulator, students, medicine, psychophysiological characteristics of a person, VR-project.
Актуальность. XXI век можно по праву назвать веком цифровых технологий, применяемых во всех сферах жизнедеятельности человека, в том числе и в образовательном процессе. Цифровое образование стало ведущим звеном образовательной революции. В последнее время преподаватели стали активно применять технологии виртуальной реальности. Виртуальная реальность (virtual reality, VR) - это реальность (действительная или
выдуманная), созданная при помощи технических средств, которую можно воспринимать через органы чувств (зрение, слух, обоняние, осязание, тактильные ощущения). При использовании VR технологий происходит имитация как воздействия на объект, так и ответная реакция объекта на это воздействие. Технологии виртуальной реальности стали широко обсуждать в 60-х годах прошлого века, но только в настоящее время, VR-технологии стали внедрять в различные сферы области (техника, архитектура, медицина, спорт, образование). Высокая стоимость VR оборудования оказалась одним из основных препятствий на пути его внедрения в образование, но в настоящее время создание и широкая продажа недорогих устройств виртуальной реальности с помощью смартфонов сделало VR-технологии доступными обычному человеку.
Педагогическое сообщество России и Казахстана успешно начали применять в школах и вузах технологии виртуальной (VR- virtual) и дополненной (AR- augmented) реальности. Преподаватели, при объяснении сложных аспектов изучаемого материала обучающимся, используют 3D-модели и VR-технологии, которые позволяют визуализировать и погружаться в виртуальную реальность изучаемого процесса и взаимодействовать с ним. Виртуальные технологии, позволяют легко ориентироваться в образовательном контенте; выполнять лабораторные работы в виртуальной лаборатории; моделировать различные процессы; студенты приобретают новые практические умения и навыки, без ущерба для здоровья; у обучающихся возрастает творческий потенциал; происходит визуализация сложных процессов и механизмов. Виртуальная реальность в образовательном процессе может использоваться для подготовки специалистов в различных сферах.
Во многих хирургических тренажерах и симуляторах используется виртуальная реальность, в том числе лапароскопия - [Huber et al., 2015], хирургия височной кости - [Fang et al., 2014] и даже стоматологическое обучение -[Steinberg et al., 2007]. Некоторые из этих приложений VR дают обратную связь и все они позволяют студентам практиковать свои навыки в безопасной среде и без затрат на практику на трупах людей или животных. Кроме того, виртуальная реальность используется для помощи студентам-медикам для визуализации анатомии в 3D, обеспечивая тем самым гораздо большее ощущение контекста и масштаба, чем схемы и рисунки в разрезе, общие для учебников анатомии -[Satava et al, 1995; Falah et al., 2014: Brian Boyles, 2017].
Не только в медицине, но УК-технологии применяют в системе преподавания физического воспитания. УК-технологии позволяют на уровне мыслительных способностей спортсменов воздействовать и модифицировать характер движений во время тренировок и спортивных состязаний, дают возможность тренеру воздействовать и корректировать процесс тренировки в режиме виртуального времени, что значительно облегчает и оптимизирует тренировочный и состязательный процесс в режиме реального времени -[Свечкарёв В.Г. и соавт., 2018].
Обзор научных исследований показал, что виртуальная образовательная среда является сложной структурой, которая включает в себя тесную взаимосвязь между участниками образовательного процесса, их действиями и поведением. Для включения обучающихся в виртуальное образовательное пространство необходимо опираться на их личностные особенности: мыслительные, духовные, эмоциональные, аналитические, поведенческие. Исследователями были выделены положительные особенности виртуальной среды в образовании: мобильность, интерактивность, дистантность, воздействие на различные субмодальности человека с учетом его индивидуальных особенностей; и отрицательные - психофизиологические нагрузки, репродуктивность и отстраненность, появление компьютерной тревожности и компьютерного стресса, отчуждение друг от друга, ограничение подвижности, ухудшение зрения, утомляемость, формирование зависимостей, нарушение идентичности, проблемы с защитой информации, ухудшение качества общения, развитие девиаций и специфической психопатологии. Таким образом, анализ научной литературы показал, что основным стрессогенным фактором при работе на компьютере считается утрата контроля над деятельностью. Для использования УК технологий необходим позитивный настрой и педагогов и обучающихся. Только те участники виртуального образовательного процесса будут более стрессустойчивы, которые уверены в себе, активны, инициативны, эмоционально стабильны, оптимистически настроены. Применение Интернет-технологий приводит к снижению авторитарности преподавателей, повышению самостоятельности обучающихся, их ответственности за свое обучение, расширение границ обучения, экономии времени и др. - [Лукашенко И.Н. и соавт., 2016: Полякова В.А, 2016].
Таким образом, опираясь на психофизиологические особенности обучающихся, преподаватель при использовании УК технологий изменяет их
отношение к предмету, изучаемым темам, усиливает внутреннюю мотивацию, что положительно сказывается на успеваемости, на формировании практических навыков и умений, способствует приобретению навыков самостоятельной работы, развивает творческий потенциал. Но, в то же время, студент, увлекшийся виртуальной реальностью, теряет связь с реальным миром, теряются коммуникативные навыки общения, пропадает интерес к дальнейшему самосовершенствованию.
VR технологии предлагают информацию в таком виде, что обучающиеся могут погружаться в трехмерную модель изучаемого материала. VR технологии особенно востребованы там, где обучающиеся воспринимают большой объем информации. С помощью VR /AR студенты выполняют действия, которые в реальной жизни являются опасными или даже невозможными.
Результаты использования VR технологии.
Для создания объектов VR /AR реальности была необходима помощь специалистов, в частности, компании VR Concept (Россия). Генеральный директором и основателем VR Concept является Денис Захаркин, который занимается управлением VR с 2008 года.
Эта компания запустила первую международную программу Акселератора «Цифровизация обучения». Акселерационная программа является образовательным продуктом группы компаний «Деловой Альянс», который нацелен на развитие команд в области коммерциализации научных и технологических разработок в образовании. Акселерационная программа проводится в очном или дистанционном формате.
14 декабря 2021 года состоялся Demo Day Акселератора «Цифровизация обучения» (Россия.), где были представлены лучшие идеи VR-проектов финалистов. Было получено 2000 заявок, 680 участников прошли преакселерационную программу, из них 53 участника прошли в акселератор.
В процессе прохождения образовательной программы участники получили консультации от тематических экспертов (трекеров). В рамках акселератора участники получили навыки работы с технологиями виртуальной реальности, познакомились с мультимедийными инструментами для создания VR-проектов. Были прочитаны лекции, в частности, VR образование: требования к виртуальной среде и обучающемуся с точки зрения психофизиологии, где были рассмотрены требования к обучающимся как необходимей составляющей успешного занятия; сенсорный конфликт и другие факторы, влияющие на
комфорт и безопасность нахождения в VR среде. Лекция по дизайну образовательных материалов рассмотрела управление когнитивной нагрузкой при создании образовательного цифрового материала.
Нами были пройдены 3 модуля: азы работы в УК; создание УК проекта для использования во время занятий; знакомство с мультимедийным инструментом для создания УК проектов, практическая работа. 20 участников прошли в финал, среди которых был и наш VR-проект «Изучение физиологических основ ЭКГ». Для защиты своего проекта все 20 финалистов выступили перед экспертами, преподавателями вузов и представителями компаний-партнёров акселератора, такими как МГУ, HTC, Центр НТИ ДВФУ VR/AR, МПГУ, Деловой Альянс и другие.
Наш УК проект получил 14 место из 20 финалистов.
В рамках данного курса был создан проект «Изучение физиологических основ ЭКГ», состоящий из 4 моделей: УК модель (физиологические свойства сердечной мышцы - автоматия, возникновение биопотенциалов, проводящая система сердца); УК модель «Фазовая структура сердечного цикла»; УК модель «Техника регистрации электрокардиограммы»; УК модель «Этапы интерпретации ЭКГ и требования к оформлению электрокардиографического заключения».
Ш
д Физиология — наука, способная объяснить человеку. | чем занимаются его внутренние органы, пока он живет
ХАРИСОВА НУРИЯ / КИАЯ1550УА ЯЦНГГА
[$] СОМСЕРТ
У?? - проект «Изучение физиологических основ ЭКГ»
Н1 -Творческие проекты -Предметный сблаети
Харисма/МЬаЛиотэ Нурия / Г*луа
модель «физиологичес киесЕОйствасевдеч-юй мышцы - -сократимость, азтоматия, возникновение биопотенциалов, проводящая система сердца »
уализацм движения крови по крутом фоюоброщен ия и ритмически сокращающего» сердца & лго^елировомие фнической нагрузки на сердце
г Пршерка закона Франка -Старлинга I поиггие «софатмАъо:тио сердца, актолы и диастолы
_ Работа клапонного агпарато сердца Моделиров-ание различных гатоломй клапанного аппарста сердца
!_ Прослужив анне тонов сердла в точках аусгультаиии сердца
-Послойноесканирование сердца :Переход на клеточный уровень С воссоздание работи ионных коналоз в мемСране ю С Возаикновеме спонтанной деполяризации
М Ь|АА.
^Лизуалюаюя создания мембранного готенцмма .Сопряжение кривых воз-6»д* мости, потенциала
?Учет роктороз. ллияюммх нет се ТЛоказ проводящей системы сц
Заключение.
Результаты многочисленных научных исследований свидетельствуют о том, что виртуальная реальность, применяемая на занятиях, способна оптимизировать результаты обучения в сравнении с традиционным обучением. На основе созданного проекта мы планируем изучить психофизиологические особенности студентов при работе с VR проектом.
VR проекты, ни в коей мере, не должны полностью заменить традиционные педагогические технологии, чтобы процесс обучения не превратился в развлекательный процесс. VR технологии лишь облегчают и углубляют процесс познания изучаемой темы. Дирижером занятия и создателем идей VR проектов способен быть педагог, который творчески и креативно подходит к процессу обучения.
Таким образом, совокупность действий креативного преподавателя с применением современных технологий должна повысить эффективность занятия, улучшить понятийный аппарат студента, что будет способствовать развитию творческой инициативы студентов.
Список литературы:
1 Brian Boyles Virtual Reality and Augmented Reality in Education, 2017 https://docviewer.yandex.kz/view/0/?page=8&*=49c%2F1GmDjg7eLm1o1oc5AUV5o LZ7
2 Falah Jannat, et al. Virtual Reality medical training system for anatomy education. Science and Information Conference (SAI), 2014, IEE.
3 Fang Te-Yung, et al. Evaluation of a haptics-based virtual reality temporal bone simulator for anatomy and surgery training. //Computer methods and programs in biomedicine 2014, 113.2: 674-681.
4 Huber T., et al. Influence of a camera navigation training on team performance in virtual reality laparoscopy. //J. Surg. Sim. 2015, 2: 35-39.
5 Satava Richard M. Medical applications of virtual reality. //Journal of Medical Systems 1995, 19.3: 275-280
6 Steinberg Arnold D., et al. Assessment of faculty perception of content validity of Periosim©, a haptic-3D virtual reality dental training simulator." Journal of Dental Education 2007, 71.12: 1574-1582.
7 VR в спорте и фитнесе https://xn--b1 ahgrjafjgng.xn--p1 ai/article/vr-v-sporte-i-fitnese
8 Лукашенко И.Н., Луценко И.Л. Психологические аспекты обучения в виртуальной среде //Национальная библиотека серия Психология. 2016, № 60 -P. 40-43.
9 Полякова В.А. Обзор научных исследований в сфере информатизации образования в условиях глобальной коммуникации и сетевого взаимодействия, Журнал Научное обозрение. Педагогические науки. 2016, № 3 - С. 86-97
10 Свечкарёв В.Г., Иващенко Т.А., Белоус Л.К., Манченко Т.В. Применение виртуальной реальности для совершенствования системы физического воспитания // Вестник Майкопского государственного технологического университета. 2018, № 4. - 117-125
