CC BY
0РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ И ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ПОДГОТОВКЕ БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ МЕТАЛЛУРГИИ
ДЖАШИБЕКОВА АНЕЛЬ НУРЛАНОВНА
Магистрант кафедры НТМ, Карагандинский технический университет имени
Абылкаса Сагинова, Караганда, Казахстан
БАЙЖУМАНОВА НАЗИРА САБЫРОВНА
Старший преподаватель кафедры АНК и СГД магистр педагогики, Карагандинский технический университет имени Абылкаса Сагинова, Караганда, Казахстан
Аннотация. В статье рассматриваются преимущества применения технологий виртуальной (ГЦ) и дополненной реальности (AR) в процессе подготовки специалистов в области металлургии. Подробно анализируются возможности ГЦ и АЦ для создания безопасной и реалистичной учебной среды, которая позволяет освоить практические навыки без риска для здоровья. Особое внимание уделяется методам интеграции данных технологий в образовательные программы и оценке их эффективности в сравнении с традиционными подходами. Настоящая работа направлена на выявление перспектив внедрения ГЦ и АЦ в металлургическом обучении, а также на исследование их влияния на усвоение теоретических знаний и формирование практических умений у студентов.
Ключевые слова: Виртуальная (ГЦ) и дополненная реальность (АЦ), металлургия, высшее образование, подготовка будущих специалистов металлургии, инновационные технологии.
Методика преподавания в современных образовательных учреждениях постоянно эволюционирует, и использование инновационных технологий, таких как виртуальная и дополненная реальность, значительно обогащает этот процесс. Основные подходы к преподаванию включают активное вовлечение студентов, использование интерактивных методов, а также применение проектного и проблемного обучения.
Одним из ключевых аспектов эффективной методики преподавания является активное вовлечение студентов в учебный процесс. Это может быть достигнуто через использование интерактивных технологий, таких как VR и AR. Например, при обучении будущих специалистов металлургии студенты могут участвовать в симуляциях производственных процессов, что позволяет им не только видеть, но и активно участвовать в процессах, таких как проектные, проблемные и индивидуализированные подходы к обучению.
Проектное обучение также играет важную роль. Студенты могут работать над реальными проектами, что помогает им развивать критическое мышление и навыки решения проблем. Внедрение VR в проектную работу позволяет визуализировать идеи и решения, что делает процесс обучения более наглядным и интересным.
Проблемное обучение - это еще одна эффективная методика, которая фокусируется на решении практических задач. Использование AR может помочь в этой методике, предлагая студентам доступ к цифровой информации и инструкциям, которые они могут применять в реальных ситуациях.
Кроме того, индивидуализированный подход к обучению также становится все более важным. Технологии позволяют создавать персонализированные учебные траектории, адаптированные к уровню знаний и интересам каждого студента. Это особенно важно в таких сложных областях, как металлургия, где каждый аспект требует глубокого понимания.
Металлургия, как одна из ключевых отраслей промышленности, требует от специалистов глубоких знаний и навыков, а также способности к быстрой адаптации к новым технологиям. В последние годы технологии виртуальной (У^ и дополненной реальности
(AR) начинают активно внедряться в образовательные процессы, предоставляя уникальные возможности для подготовки специалистов.
Одним из основных преимуществ использования VR и AR является безопасность. Работа в металлургии связана с высокими температурами и потенциально опасными материалами. Виртуальные тренажеры позволяют моделировать опасные ситуации без риска для жизни и здоровья студентов. Они могут тренироваться в условиях, максимально приближенных к реальным, без страха совершить ошибку, которая могла бы привести к аварии.
Интерактивность и вовлеченность — еще один важный аспект. Использование VR и AR делает обучение более интерактивным. Студенты могут взаимодействовать с трехмерными моделями, исследовать процессы производства, что способствует лучшему пониманию теоретических аспектов. Вовлеченность учащихся возрастает, что положительно сказывается на усвоении материала.
Доступ к современному оборудованию также является значительным преимуществом. Не всегда учебные заведения могут обеспечить студентов доступом к необходимым технологиям. "УЯ-тренажеры позволяют моделировать работу с таким оборудованием, давая возможность студентам знакомиться с его функционалом и особенностями эксплуатации.
Гибкость обучения, которую обеспечивают УЯ и AR, позволяет организовать учебный процесс в удобном формате. Студенты могут обучаться в любое время и в любом месте, что особенно актуально в условиях ограниченного доступа к образовательным учреждениям.
Примеры применения этих технологий в сфере металлургии разнообразны. Разработка УЯ-систем, моделирующих производственные процессы, позволяет студентам изучать операции, такие как плавка и ковка, без необходимости находиться на реальном производстве. АЯ-технологии могут использоваться для создания учебных пособий, которые накладывают цифровую информацию на реальное оборудование, предоставляя пошаговые инструкции по ремонту и обслуживанию. Виртуальные экскурсии на металлургические заводы дают студентам возможность увидеть производственные процессы изнутри, что помогает лучше понять применение теоретических знаний на практике.
Таким образом, технологии виртуальной и дополненной реальности открывают новые горизонты в подготовке будущих специалистов металлургии. Они способствуют улучшению качества образования, повышению уровня безопасности и подготовленности студентов к реальным условиям работы. Внедрение УЯ и AR в образовательные процессы формирует новое поколение специалистов, готовых к вызовам современной промышленности [1], [4].
Значение виртуальной и дополненной реальности для обучения
Виртуальная реальность позволяет студентам погружаться в симулированные, но максимально реалистичные условия. Они могут изучать различные производственные процессы, не покидая аудитории. Например, студенты могут наблюдать процесс плавки металла, не подвергаясь опасностям.
Дополненная реальность, в свою очередь, накладывает цифровые данные на реальную среду. Это даёт возможность проводить лабораторные работы с виртуальными инструментами, получая сразу подсказки и дополнительные данные [1 -2].
Применение VR и AR в изучении металлургических процессов
В металлургии используются высокотехнологичные, сложные и дорогостоящие установки. При обучении с использованием УЯ и AR студенты могут:
-изучать работу металлургических печей, не подвергая себя и оборудование опасности;
-узнавать, как работает прокатный стан, и наблюдать за всем процессом в интерактивной форме;
-осваивать схемы и принципы работы агрегатов и проводить диагностику в виртуальном пространстве.
УЯ-симуляторы позволяют моделировать аварийные ситуации, что помогает студентам учиться принимать решения в условиях стресса [1].
Преимущества технологий ГЦ и АЦ в обучении металлургов
-безопасность: Студенты могут изучать опасные процессы без риска для здоровья; -эффективность обучения: Интерактивное обучение лучше запоминается и позволяет глубже понять процессы;
-экономия ресурсов: Уменьшается потребность в частом использовании оборудования, что снижает износ и расходы на его обслуживание;
-повышение мотивации студентов: Виртуальная реальность делает процесс обучения более захватывающим и интересным [1].
Виртуальные лаборатории и симуляции производственных процессов Виртуальные лаборатории дают возможность студентам получать практические навыки, которые они могут применять на практике. Например, обучающая платформа может включать:
-симуляцию плавки стали и других металлургических процессов; -виртуальные тренажеры для управления производственными линиями; -лабораторные работы по исследованию свойств металлов и сплавов, используя виртуальные материалы [1].
Практические примеры внедрения ГЦ и АЦ в образовательных учреждениях В последние годы многие учебные заведения, особенно технические университеты, начинают активно использовать технологии виртуальной и дополненной реальности для подготовки будущих металлургов. Эти инновационные методы обучения создают виртуальные лаборатории и симуляции, которые максимально приближены к реальным производственным условиям. Рассмотрим несколько примеров таких внедрений. Пример 1: Виртуальные лаборатории по металлургии
Многие технические университеты внедряют виртуальные лаборатории для выполнения сложных лабораторных работ. Это позволяет студентам учиться взаимодействовать с оборудованием и изучать его функциональные возможности. Виртуальные лаборатории создаются на базе "У^платформ, и они включают в себя такие процессы, как:
-плавка и литьё: Студенты могут наблюдать за процессом плавления металлов, контролировать параметры плавки (температуру, состав) и видеть, как это влияет на конечный продукт;
-термическая обработка: Студенты изучают, как изменение температуры и времени выдержки влияет на структуру и свойства металла. Виртуальная среда позволяет проследить за микроструктурными изменениями и фазовыми превращениями [1-2].
Пример 2: ГЦ-тренажёры для управления производственными процессами Некоторые учреждения разрабатывают специализированные "У^тренажёры, которые позволяют студентам изучать и управлять металлургическими процессами, такими как прокатка, ковка и сварка. Эти тренажёры обеспечивают следующие возможности:
-управление прокатным станом: Студенты учатся правильно задавать параметры прокатки, контролировать толщину, ширину и качество продукции. Тренажёр реагирует на изменения параметров, как в реальной жизни, и студенты могут увидеть последствия своих решений;
-симуляция аварийных ситуаций: "У^тренажёры позволяют моделировать и отрабатывать действия в нештатных ситуациях. Это учит студентов решать проблемы под давлением и принимать обдуманные решения в условиях стресса [2].
Пример 3: Дополненная реальность для интерактивных учебников и пособий Учебные заведения используют AR для создания интерактивных учебников. При наведении устройства (планшета или телефона) на изображения в учебниках у студентов появляются 3D-модели оборудования или металлургических процессов, которые они могут рассматривать со всех сторон. Это даёт студентам возможность:
-изучать внутренние устройства агрегатов: Они могут "разобрать" модель на части и изучить каждый компонент в отдельности;
-видеть процессы в динамике: Например, AR позволяет визуализировать процесс диффузии или кристаллизации, что помогает лучше понять физико-химические основы металлургических процессов [3].
Пример 4: Виртуальные экскурсии по металлургическим предприятиям Университеты организуют виртуальные экскурсии на металлургические заводы. Студенты могут "посетить" предприятия, увидеть производство и работу оборудования в реальном масштабе времени, но без затрат на поездки и при минимальном риске для здоровья. Это особенно полезно для студентов, которые не имеют возможности посещать реальные производственные объекты [4].
Пример 5: Внедрение VR и AR в партнерстве с промышленными предприятиями Высшие учебные заведения сотрудничают с промышленными компаниями для создания специализированных УЯ-программ. Это помогает студентам знакомиться с реальными производственными задачами и стандартами, а также развивает навыки, которые требуются для работы на конкретных предприятиях. Студенты получают:
-практику на примере конкретного оборудования, используемого на производстве; -доступ к проектным задачам и кейсам, предоставленным промышленными партнёрами, что позволяет им решать актуальные проблемы отрасли.
Эти примеры демонстрируют, что технологии УЯ и AR открывают новые возможности для подготовки будущих металлургов, делая обучение не только теоретическим, но и максимально практико-ориентированным. В результате студенты приходят на предприятия, обладая не только знаниями, но и практическими навыками работы в условиях, приближенных к реальным, что помогает им быстрее адаптироваться и становиться квалифицированными специалистами [5-6]. Заключение
Использование технологий виртуальной и дополненной реальности в организациях высшего и послевузовского образования (ОВПО) будущих специалистов по металлургии становится важным шагом в повышении качества образования. Эти инновации позволяют создавать безопасные, интерактивные и практико-ориентированные условия для глубокого изучения сложных металлургических процессов, что невозможно в рамках традиционных методов обучения.
УЯ и AR открывают доступ к уникальному обучающему опыту, предоставляя студентам возможность взаимодействовать с дорогостоящим и опасным оборудованием в виртуальной среде. Студенты могут изучать процесс плавки, термическую обработку, прокатку металлов и даже реагировать на аварийные ситуации, тем самым развивая необходимые профессиональные навыки и уверенность в принятии решений.
Кроме того, партнерства с промышленными предприятиями, которые разрабатывают специализированные УЯ- и AR-программы, помогают адаптировать образовательные программы к требованиям отрасли и дают студентам возможность решать реальные производственные задачи ещё во время обучения.
Внедрение технологий виртуальной и дополненной реальности в образовательный процесс способствует подготовке высококвалифицированных и конкурентоспособных специалистов, которые смогут эффективно решать задачи современной металлургии. Систематическое применение этих технологий способствует ускоренному развитию отрасли и формированию нового поколения инженеров, готовых к вызовам будущего.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сидоров И.В. Виртуальная реальность и образование: возможности и перспективы. - 2021. - С. 45-78.
2. Джонсон М., Ли Т. Augmented Reality in Technical Education // International Journal of Engineering Education. - 2019. - С. 512-530.
3. Мартинес Р., Ким С. Virtual Reality for Engineering Education: Benefits and Challenges // Journal of Engineering Education Research. - 2020. - С. 98-115.
4. Labster. Виртуальные лаборатории для обучения студентов. - 2022. URL: https://www.labster.com.
5. Браун Т., Ричардс Э. VR in Education and Training. - Университет Беркли, 2018. - С. 34-67.
6. Гарсия П., Танака Х. Virtual and Augmented Reality in Industry and Education // Journal of Industrial Engineering and Management. - 2020. - С. 289-307.
