Технология дополненной реальности как современный метод обучения школьников

Что такое дополненная реальность и каково ее место в образовании?

Дополненная реальность, сокращенно AR, представляет собой совмещение реального мира и дополнительных данных, «вмонтированных» в поле восприятия. Усиление воздействия среды происходит через визуальные, слуховые, осязательные, соматосенсорные и обонятельные рецепторы. Например, мы находимся в историческом центре города, направляем камеру смартфона на достопримечательность, и на экране видим, как здание выглядело 100 лет назад, а через динамик слышим шум улицы прошлого. Так мы окунаемся в дополненную реальность.

Характеристики AR-системы:

1. Совмещение реального и виртуального. 

2. Взаимодействие в реальном времени. 

3. Расположение в трехмерном пространстве.

AR строится на основе координат пользователя или маркера. Маркер — это объект в пространстве, считываемый специальным программным обеспечением для отрисовки на его месте виртуального объекта. Часто в качестве маркера используется простая одноцветная картинка.

AR произошла от VR — виртуальной реальности, цифровой имитируемой среды. Иногда встречается гибридная реальность, которая объединяет эти два подхода.

Отправной точкой истории развития технологии дополненной реальности можно назвать 1957 год, когда изобретатель Мортон Хейлиг создал Сенсораму — первый в мире виртуальный симулятор. Уже тогда технология была ориентирована на образование. В документах на получение патента Мортон Хейлиг привел следующее обоснование своего изобретения:

Далее было создано еще несколько ключевых изобретений. Например, лаборатория дополненной реальности Videoplace (силуэт человека переносится на экран и дополняется различными элементами, «привязанными» к телодвижениям). В 2016 году были представлены очки смешанной реальности Microsoft HoloLens.

AR-система открывает широкие возможности в преподавании любых предметов. Представьте, как «оживают» иллюстрации на бумажных страницах учебника по истории или как превращается в виртуальную игру дидактический материал по анатомии.

Сегодня существуют различные библиотеки AR с открытым API для мобильных разработчиков, системы и программы для трехмерного моделирования. Рассмотрим, как в школе можно использовать межплатформенную среду разработки компьютерных игр Unity и частично бесплатную библиотеку Vuforia.

Пример: дополним учебник «Технология» 3D-моделью

1. Скачайте бесплатную версию Unity и установите на компьютер. Доустанавите прямо из Unity программы для создания проектов на Android: Android Studio (SDK), Android NDK, Java (JDK).

2. Зарегистрируйтесь на сайте Vuforia для создания базы меток. Каждой базе присваивается свой лицензионный ключ.

3. Загрузите метку в Vuforia. Например: сборочный чертеж изделия «скамеечка» из учебника «Технология. Индустриальные технологии. 6 класс» (под ред. А.Т. Тищенко, В.Д. Симоненко).

4. В программе для создания 3D-моделей (например, «КОМПАС-3D») создайте модель «скамеечки» и сохраните как рисунок.

5. Наложите на изображение, импортированное из Vuforia в Unity (чертеж «скамеечки») 3D-изображение.

6. Теперь, при наведении камеры на распечатанный лист чертежа, можно увидеть 3D-модель чертежа.

7. С помощью Unity скомпилируйте приложение для установки его на смартфон.

Проблемы AR и VR в сфере образования

• Неправильная оценка и отсутствие понимания возможностей использования виртуальной реальности в образовании;

• Неверное представление об эргономических характеристиках современных аппаратных средств виртуальной и дополненной реальности в образовании;

• Слабая проработанность психологопедагогической базы проектирования, реализации и применения средств обучения с использованием виртуальной и дополненной реальности;

• Использования VR и AR может привести к неопределенности восприятия, превращение реальности в обыденность и эскапизм;

• Высокая стоимость электронных устройств с AR;

• Сбор и хранение информации, необходимой для реализации AR, требует много времени и усилий;

• Требуется высокая скорость обработки данных.

Однако уже в ближайшем будущем образование высокого уровня станет немыслимым без технологий дополненной реальности и виртуальной реальности. AR и VR позволяют развивать пространственное мышление, открывают новые возможности для дифференциации обучения, во много раз усиливают наглядность пособий и помогают познавать мир через личный опыт.