Використання сучасних технологій та сервісів стає не просто забаганкою, а потребою часу. Якщо ще якихось 5 років тому навичками роботи з програмами для проведення відеоконференцій та онлайн-зустрічей могла похизуватися невелика кількість людей, а 15-20 років тому наявність персонального комп’ютера ще була рідкістю, то зараз перед нами постали нові виклики — освоїти тривимірні технології та розширену реальність й обернути їх на користь для освітнього процесу.

Про те, як це зробити, які труднощі можуть виникнути й навіщо впроваджувати нові технології узагалі — читайте у матеріалі. Текст створено на основі звіту «Навчання у трьох вимірах» за результатами спільного проекту Campus of the Future Project від організації EDUCAUSE та компанії HP.

Що таке тривимірні технології та розширена реальність?

Якщо говорити про тривимірні технології, то перш за все на думку спадає 3D-друк та 3D-сканування, які стають дедалі популярнішими. Так, 3D-друк поступово стає таким звичним, як і принтери у бібліотеках. За допомогою цієї технології можна створювати прототипи майбутніх об’єктів або предмети, які б неможливо було виробити іншим способом. Сьогодні такі принтери використовують для створення будинків, меблів, ювелірних прикрас і навіть живих тканин.

3D-сканування — це практично протилежна технологія, коли за допомогою камери та лазерів сканується поверхня чи об’єкт, а його тривимірна модель «переноситься» із реального світу до віртуального. Це дозволяє проводити подальші маніпуляції з 3D-моделями відсканованих об’єктів, які можуть бути неможливими чи ускладненими у реальному житті.

Що стосується розширеної реальності, то тут варто звернути увагу на дві технології: VR (virtual reality — віртуальна реальність) та AR (augmented reality — доповнена реальність), які розташовані на різних відрізках між реальним світом та повним зануренням у віртуальний. Якщо VR повністю переносить нас у світ віртуальної дійсності та створює враження присутності деінде, AR лише доповнює реальну дійсність елементами віртуальної, подекуди надаючи нам «суперсилу». Приміром, у користувача AR-технології з’являється «рентгенівський зір», можливість управляти енергією, піднімати важкі предмети, літати чи створювати речі із нічого.

Використання цих технологій дозволяє активніше залучати студентів до навчального процесу, зокрема через постійні експерименти із простором та об’єктами — як у реальному, так і в віртуальному світі. Такі експерименти дозволяють набути надважливий практичний досвід, який був би неможливим в інших випадках.

Джерело: Andrea G/Unsplash

Які технології та як можна використовувати у вищій освіті?

3D технології та розширена реальність дозволяють практикуватися й розвивати навички, які можуть бути недоступними у реальному житті. Приміром, студенти-медики завдяки симуляціям можуть набути практичний досвід роботи із рідкісними захворюваннями та станами. Водночас ці технології дозволяють залучати одночасно більшу кількість студентів — навіть за умови, що вони перебувають далеко від фізичної лабораторії чи класу.

Звісно, процес впровадження 3D технологій та розширеної реальності у навчання вимагає багато часу та зусиль. Потрібен час, аби встановити необхідне програмне забезпечення та налаштувати техніку. А ще — для того, щоб навчитися використовувати цю технологію і внести зміни до навчального плану. Цей процес може зайняти місяці, а на те, щоб усвідомити переваги від впровадження 3D технологій та розширеної реальності у навчання, може знадобитися до двох років.

Утім, 3D технології та розширена реальність — не щось, що може трапитися завтра. Високоякісні VR- та AR-гарнітури стають усе більш дешевими та доступними, а 3D-принтери та сканери усе частіше можна зустріти у громадських просторах. Ба навіть більше — вони вже впливають на навчання та викладання у закладах вищої освіти. Зокрема ці технології вже застосовуються у природознавстві, електротехніці, мистецтві тощо.

Моделювання реальності. Це одне із найбільш прямих застосувань 3D технологій, у якому реальні об’єкти і простори відтворюють у віртуальному середовищі. Наприклад, таким чином можна відтворити історичні місця, стародавні локації, які були б недоступними через відстань або руйнації у минулому. Подібні проекти дозволяють проводити історичні та археологічні дослідження там, де це раніше було неможливим.

Інший приклад застосування цього інструменту — це моделювання реальних просторів та об’єктів у віртуальному світі, аби потім мати можливість із ними маніпулювати. Наприклад, за допомогою VR-технології можна поміщати об’єкт в інше середовище, міняти окремі його елементи тощо.

Джерело: Maxim Tolchinskiy/Unsplash

Рентгенівський зір. VR-технології створюють «додану вартість» для відтворених у віртуальному світі реальних об’єктів. Завдяки VR-симуляції можна дивитися крізь поверхні та експериментувати з об’єктами так, аби це не шкодило фізичному світу. Так, студенти-медики можуть проводити симуляції розтинів, що дозволяє не тільки заощадити кошти університетові, але й практикуватися необмежену кількість разів, працюючи зі складними техніками та прийомами, лікуючи рідкісні захворювання та стани.

Невидиме для ока світло. Що стосується розширеної реальності, то під час навчання також можна застосовувати AR-технології.  Студенти завдяки доповненій реальності можуть бачити нашарування сегментів електромагнітного спектру поза видимим діапазоном. Таким чином, під час створення електричної плати майбутні інженери та електрики можуть використовувати не тестер як окремий пристрій, а AR-тестер, що виводив би на екран потужність приладів та допомагав би проводити їхню діагностику.

Джерело: Iulian Radu/Harvard University Graduate School of Education

Зміна розмірів. Нові технології також можуть застосовувати для взаємодії з дуже маленькими або дуже великими об’єктами. Наприклад, завдяки VR-технології можна візуалізувати атоми, клітини чи ферменти і маніпулювати ними у віртуальному світі. Така VR-модель відтворює роботу в реальній лабораторії, де досліджують синтез матеріалів для інженерії чи відновлювальної медицини.

З іншого боку, деякі об’єкти, наприклад, будівлі, є або занадто великими або розташовані занадто далеко для взаємодії з ними. У такому разі за допомогою 3D-сканування можна створити їхні віртуальні 3D-моделі, які в подальшому можуть застосовувати у музеях, цифрових бібліотеках чи для збереження культурної спадщини.

Дизайн. У деяких випадках максимально реалістичне відтворення реальних об’єктів у віртуальному світі грає на користь. Утім, є ситуації, коли, навпаки, потрібно змінити об’єкти та маніпулювати з ними у способи, складні для фізичного світу. Тож не дивно, що VR-технологій широко застосовуються у сфері візуальних мистецтв. Наприклад, студенти можуть створити дизайн прикраси, створення якої у реальному житті потребувало б значних ресурсів та коштів. Або ж на мистецьких факультетах можуть створювати спершу скульптури у віртуальній реальності, які потім можна надрукувати на 3D-принтері.

Джерело: Billetto Editorial/Unsplash

Співпраця. Застосування 3D технологій та розширеної реальності також сприяє посиленій взаємодії між студентами, окремими групами чи навіть факультетами. Приміром, віртуальна реальність дозволяє великій кількості людей одночасно працювати над проектом, навіть якщо люди перебувають у різних місцях. Це розвиває командну роботу та залученість студентів у процес навчання.

Які проблеми вирішують окремі технології?

Застосування 3D технологій та розширеної реальності має бути не сліпим наслідуванням, а усвідомленим та обґрунтованим рішенням. Інакше їхнє впровадження не приноситиме бажаного результату.

Упродовж 2017-2018 років дослідники проекту Campus of the Future Project аналізували застосування окремих технологій 11 американськими університетами і дійшли висновку, що деякі технології краще або гірше допомагають вирішити конкретні навчальні цілі.

Розвиток етичного усвідомлення. Для цього найкраще підходять VR-технології. Зокрема можна застосовувати симуляції ситуацій, для вирішення яких студентам необхідна емпатія чи спільні рішення.

Розвиток аналітичних навичок. Для цього найкраще підходять VR- та AR-технології. У такому випадку можна застосувати симуляції, які б структурували досягнення навчальних цілей.

Набуття досвіду. Для цього найкраще підходять VR- та AR-технології. Зокрема, можна застосовувати спільні симуляції, коли декілька людей проводять одночасну взаємодію з об’єктом чи простором.

Цей же механізм можна застосувати для розвитку стратегій співпраці. Знову ж таки, найкраще підходять VR- та AR-технології.

Набуття самовпевненості під час практичних завдань. Для цього більшою мірою підійдуть VR-технології, зокрема повторення досвіду роботи у симуляціях.

Розвиток наукової грамотності. Для цього краще підійдуть VR-технологій та 3D-друк. Зокрема, можна застосувати віртуальну взаємодію із занадто великими або малими предметами.

Розвиток художньої грамотності. Для цього підходять усі досліджувані технології: VR, AR, 3D-друк та сканування. Наприклад, можна застосувати віртуальну взаємодію зі складними або недоступними матеріалами, а також дати можливість студентам повторити якийсь дизайн.

Розвиток навичок просторової та тривимірної візуалізації. Для цього краще підходять технології 3D-друку та сканування. Зокрема, студенти можуть спробувати повторити чиюсь роботу.

Більше залучення студентів до самонавчання. Для цієї мети теж підходять усі вказані технології: VR, AR, 3D-друк та сканування. Можна стимулювати студентів здобувати нові навички, аби мати можливість використовувати нові технології, або ж концептуалізувати чиєсь власне використання для технологій.

Розвиток викладацьких та наставницьких умінь. Для цього підходять VR- та AR-технології, а також 3D-друк. Наприклад, застосовуючи рівноправну співпрацю у спільному досвіді або симуляціях.

Розвиток навичок усного спілкування. Тут підходять усі зазначені технології: VR, AR, 3D-друк та сканування. Зокрема, можна також можна застосувати співпрацю з іншими людьми у спільному досвіді або симуляціях.

Розвиток навичок системного мислення. Для цього підходять усі зазначені технології. У такому випадку можна застосовувати симуляції, які вимагають уявного моделювання та абстрагування.

Які перепони можуть виникнути на шляху до застосування технологій?

Під час впровадження у навчання 3D технологій та розширеної реальності університети, які брали участь у дослідженні, зіткнулися з деякими труднощами. Вони стосуються технічної складової та людського фактору.

Якщо говорити про технічні труднощі, то варто визнати — працювати із тривимірними технологіями значно складніше, аніж просто із комп’ютерами. Цей процес потребує додаткових навичок і знань. Наприклад, потрібно правильно підібрати та встановити обладнання для роботи з 3D технологіями і розширеною реальністю. Крім того, потрібно мати оновлене програмне забезпечення, яке б відповідало вимогам технологій. На жаль, ці труднощі значно уповільнили процес впровадження технологій в університетах, а подекуди навіть після їх впровадження викликали відторгнення у викладачів та студентів.

Джерело: Tom Claes/Unsplash

Що стосується людського фактору, то тут варто згадати про теорію «Дифузії інновацій» Еверетта Роджерса та його типи інноваторів (новатори, ранні впроваджувачі, рання більшість, пізня більшість і забари). У контексті вищої освіти новатори — це люди, як викладачі, так і студенти, які насолоджуються експериментаторством та мають відповідні ресурси, аби поширювати інновації. Вони можуть просувати нові технологічні ініціативи в університетах та бути лідерами думок.

Водночас більшість викладачів та студентів не є новаторами. Тож для них варто проводити спеціальні курси або тренінги з роботи з новими технологіями. У деяких вишах, які брали участь у дослідженні, ці тренінги стали настільки популярними, що переросли в окремі курси. До того ж, такі тренінги та воркшопи дозволяють залучити людей не тільки з університету, але поза його межами.

Як правильно впроваджувати технології у навчання?

Переважна більшість студентів хоче, аби викладачі частіше використовували нові технології у своїх курсах, але потрібно звертати увагу і на переваги від їхнього впровадження.

Важливо, аби технологія була імплементована заради конкретної викладацької мети, а не просто заради технології

У такому випадку дослідники із Campus of the Future Project радять залучати спеціалістів, які допоможуть викладачам зрозуміти, якими методами краще досягти ту чи іншу навчальну ціль і чи взагалі для цього потрібно впроваджувати нові технології. Це дозволить пришвидшити процес імплементації технологій, який у випадку самостійної роботи зайняв би півроку чи рік, навіть за наявності необхідного обладнання та ПЗ. 

Крім того, викладачам та студентам потрібна технічна підтримка з боку ІТ-відділу вишу. Якщо педагоги можуть потребувати консультацій віч-на-віч, то студенти часто звертаються за допомогою у неробочі години, наприклад, пізно ввечері або на вихідних, коли вони вивчають технології самостійно. У такому випадку впровадження нових технологій може вимагати перегляду графіку роботи відділу технічної підтримки. Якщо ж йдеться не лише про впровадження технологій, а й про їхній розвиток, то тут знадобиться і підтримка розробників програмного забезпечення.

Під час вибору тривимірної технології для досягнення власних навчальних цілей потрібно пам’ятати про доступність та мобільність. Приміром, VR-рюкзак дозволяє застосовувати технологію практично будь-де, також сьогодні існує AR- та VR-устаткування, яке можна застосовувати просто зі смартфонами. Це значно заощаджує кошти університетам та робить технологію більш гнучкою у застосуванні.

Що стосується доступності, то йдеться про людей з інвалідністю, для яких використання тривимірних технологій може бути критичним питанням. Так, VR-шоломи можуть позбавити людей із порушеннями слуху можливості комунікувати з реальним світом. У такому випадку більш «дружніми» є AR-технології, які дозволяють бачити крізь шолом. Або ж можна застосувати спливаючі вікна з текстовими повідомленнями, своєрідні «зупинки», під час яких користувач має зняти шолом. Загалом, під час впровадження технологій для людей з інвалідністю варто завчасно проконсультуватися з експертами. 

Джерело: XR Expo/Unsplash

У контексті доступності та мобільності не менш важливим є можливість вільно користуватися впровадженими в університетах технологіями. Це означає, що 3D-принтери і сканери, VR- та AR-гарнітури не варто тримати під замком. Навпаки, університети, де є можливість забронювати час для використання таких технологій, мають більший попит та зацікавлення з боку студентів.

Й наостанок варто згадати про управління даними, зокрема, про те, де їх зберігати. Деякі університети створюють бібліотеки, аби дані про застосування нових технологій були у вільному доступі. Для цього часто використовують цифрове сховище вишу. Також важливо, аби була можливість ділитися цими даними і таким чином поширювати застосування нових технологій. Для цього необхідно розробити політику роботи з метаданими та наборами даних, які б враховували державну політику у цій сфері.

Загальні рекомендації щодо впровадження технологій у навчання

Якщо коротко підсумувати усе вище написане, можна виокремити такі рекомендації, що допоможуть ефективно імплементувати і застосовувати 3D-технології й розширену реальність у навчанні:

  1. Забезпечте необхідний час та ресурси для встановлення та налаштування технологій.
  2. Забезпечте факультетам необхідний час, аби прийняти ці технології: імплементувати їх у навчальний план, планування окремих уроків.
  3. Забезпечте факультет необхідними ресурсами для роботи з технологіями: підтримкою технічного відділу, тренінгами, воркшопами тощо.
  4. Виділіть бюджет провадження технологічних ініціатив. Зокрема, йдеться про кошти на залучення експертів, проведення тренінгів, консультацій, навчань.
  5. За необхідності визначте новий графік роботи служби підтримки, яка б забезпечувала необхідну підтримку для студентів та викладачів.
  6. Розвивайте механізми співпраці з ІТ-відділами та експертами з формування навчальних програм.
  7. Якщо ви хочете широко впроваджувати нові технології та інтегрувати їх у навчальні курси, то тут не обійтися без розробників та дизайнерів. Для їхньої роботи необхідно виділити відповідний бюджет.
  8. Найміть на роботу проектного менеджера, який би управляв впровадженням технологій на факультетах чи в університеті.
  9. Розміщуйте технологічне устаткування у доступних місцях — що більш публічною буде технологія, то більше її використовуватимуть.
  10. Працюйте над інтеграцію технологій у внутрішньоуніверситетські процеси. Це може зайняти декілька років, але врешті-решт, стане так само поширеним, як смартфони і ноутбуки.
  11. Заохочуйте створення спільноти навколо технологічних ініціатив, яка б поширювалася через індивідуальне спілкування та досвід — це дозволить сформувати своєрідний хаб.

Розміщуйте легкі у використанні платформи для викладачів, які хочуть створювати 3D-моделі та симуляції, але не мають необхідних навичок. Люди, які належать до категорій «новатори» і «ранні впроваджувачі», можуть охоче знаходити час для роботи зі складними інструментами 3D-моделювання та створення AR-шарів. Але більшість людей не такі ентузіасти, тож аби заохотити їх використовувати технології, варто забезпечити легкі у використанні інструменти.

Коментарі