VR для школы: что это такое, как выбрать, где применять

Сложно поверить, что относительно недавно появление калькуляторов и компьютеров в школах расценивалось как технологический прорыв в процессе обучения. В наши дни никого не удивишь присутствием интерактивной доски в классе, эксперименты и опыты проводятся в цифровых лабораториях, а введенный в программу предмет технология базируется на 3D-моделировании и основах робототехники. Но есть еще одно новшество, которое буквально вчера сошло со страниц научных журналов, а сегодня стремительно внедряется в учебных заведениях. Подразумевается виртуальная реальность или VR. Как технология проявляет себя в школе и что представляет собой VR-оборудование и программное обеспечение − попробуем разобраться в нашей статье.

Немного истории

Первая попытка внедрить VR в систему образования была предпринята в начале 2000-х. В эксперименте участвовало 86 сельских школ США, для которых была создана VR-платформа с виртуальными локациями. Для обучения были приглашены две тысячи школьников, под руководством виртуального инструктора университетского центра VR.

Спустя 10 лет в США вернулись к реализации проекта VR-курса по направлению STEM (наука, инженерия, технологии, математика). Во время обучения подростки могли в виртуальном варианте ознакомиться с принципами работы атомной станции, после чего моделировали действия с применением знаний из курса физики и химии. 

В России первое оборудование для VR появилось сразу в нескольких частных школах в 2016–2017 годах, а в 2019 году в стране провели ряд внедрений VR-технологий в рамках крупнейших образовательных федеральных программ. Проект «Современная школа» способствовал появлению шлемов виртуальной реальности в сельских образовательных организациях. Все закупки оборудования осуществляются для центров «Точки роста», а в «Кванториумах» по всей РФ дети осваивают азы объемной визуализации и работают с виртуальной (VR), смешанной (MR) и дополненной (AR) реальноcтями. В итоге за два года почти две тысячи школ были оснащены VR-шлемами, а к 2024 году проект «Цифровая школа» планирует увеличить их реализацию до 16 тысяч.

Что представляет собой VR

Благодаря школьной программе многие школьники знают, что виртуальная реальность представляет собой созданную посредством цифрового оборудования и программного обеспечения среду, в которую пользователь способен погружаться и частично с ней взаимодействовать.

Эффективность обучающему процессу обеспечивают предоставленные образовательным организациям VR-гаджеты всех форм и размеров. В ассортименте можно видеть изделия от очков из картона до многофункциональных шлемов. Но не стоит думать, что одних шлемов достаточно. За их полноценную работу отвечают контроллеры, например, джойстики и указки − они помогают ученику вступить во взаимодействие с виртуальным миром; аккумуляторы или батарейки; устанавливаемые в помещении маячки, которые улавливают сигналы со шлема и позволяют ориентироваться в пространстве; штативы для маячков; устройства для зарядки шлемов и контроллеров; смартфоны и компьютеры к определенным шлемам и очкам. Специальные боксы обеспечивают аккуратное хранение зарядок и гаджетов, к которым подводится электричество и система вентиляции. Необходимость приобретения боксов связана не столько с хранением дорогого оборудования, сколько с требованием охлаждения во время зарядки и большого количества розеток, уже предусмотренных в боксах.

Рановидности оборудования для VR

Несмотря на распространенность шлемов и очков виртуальной реальности на отечественном рынке, их стоимость не снизилась, что делает покупку гаджетов для школы достаточно дорогим удовольствием. Но, как оказалось, стоимость VR не гарантирует качество и удобство. Поэтому школы могут сэкономить, досконально разобравшись в предложениях и выбрав оборудование и ПО не по цене, а по потребительским свойствам, с акцентом на образовательных задачах.

Основные ключевые различия шлема и очков для VR:

• от качества линз зависит картинка виртуального мира;

• удобство эксплуатации обеспечивает наличие/отсутствие проводов;

• наличие джойстиков для перемещения и взаимодействия с предметами в VR;

• требование установки маячков и калибровки очков и шлемов перед использованием;

• возможность перемещения в пространстве.

Однако принципиальное различие скрыто в другом. Существующие в настоящее время шлемы и очки для VR делятся на три типа. Остановимся подробнее на каждом из них.

Кардборды

Это самый распространенный и недорогой продукт на рынке. Гаджет устроен, как короб из картона или пластика с линзами − держатель для смартфона. При этом экран смартфона делится пополам, каждая половина настроена для одного глаза, представляя вместе объемное изображение. Сам короб содержит два небольших экрана, совпадающих с расположением правого и левого глаза, а также шоры, для предотвращения попадания внешнего света, и стереонаушники. На экранах можно видеть смещенные относительно друг друга стереоскопические изображения, которые обеспечивают реалистичное 3D-воспроизведение. Шлемы оснащены встроенными акселерометрами и датчиками положения.

К слову, кардборды отслеживают исключительно повороты и вращения головы, не фиксируя перемещение в пространстве. Если выразиться проще, то у них три степени свободы: 3 DoF − совершение действий вперед-назад, вверх-вниз, влево-вправо. Отлично справляются с просмотром простых приложений и учебных видео 360°.

Стандартный комплект кроме шлема включает один контроллер, с помощью которого осуществляется взаимодействие с виртуальными предметами и меню. Движения джойстика в виртуальном мире воспроизводятся как движения руки.

Гарнитуры

Проводное соединение с ПК и консолями обеспечивает работу шлема и очков этого типа. При этом программное обеспечение загружается в компьютер, передавая картинку на шлем. Таким способом пользователь получает высокий уровень графики с максимальной реалистичностью, если используется компьютер с мощной видеокартой. В большинстве случаев шлем соединяется с компьютером проводом, но ряд современных моделей может передавать сигнал с компьютера через внешние датчики по Wi-Fi.

Работающие от компьютера VR-очки и шлемы в несколько раз превосходят другие модели по всем параметрам. Ассортимент представлен дорогими и бюджетными моделями, в том числе гарнитуры могут отличаться друг от друга эргономикой, обеспечивая удобство расположения шлема или очков на голове, а также разрешением экранов, охватом обзора, свойствами линз, способом фиксирования положения в пространстве. Относительная степень свободы является отличительным параметром гарнитур: уровень 3DoF позволяет смотреть по сторонам, с уровнем 6DoF можно не только смотреть, но и передвигаться в виртуальном пространстве, осматривать виртуальные предметы, приближаться или удаляться физически, при помощи ног.

Автономные шлемы и VR-очки

Устройства этого типа не нуждаются в подключении к смартфону или компьютеру, достаточно установить программное обеспечение и ОС непосредственно в гаджет. Главным отличием этих шлемов является высокая степень свободы 6DoF. Также автономные шлемы не нуждаются в калибровке и монтаже датчиков в помещении, контролирующих перемещение человека в пространстве.

На территории России популярны три модели автономных шлемов: Oculus Quest, Vive Focus Plus, и Pico Neo 2.

Oculus Quest воплотил в себе гармоничное сочетание бюджета и функционала. Он позволяет без использования проводов перемещаться в пространстве. Модель не обладает достаточной мощностью для передачи реалистичной графики виртуального мира, но вполне подходит для решения подавляющей части образовательных задач. Стоит отметить, что Oculus Quest может подключаться к компьютеру и использоваться в качестве VR-гарнитуры.

Pico Neo 2 − не менее популярный вариант автономного шлема. Это продвинутая модель полноценного шлема с 6DoF, без необходимости подключения к компьютеру, а также без датчиков, с полностью автономным функционалом. В отличие от первого гаджета обладает расширенной версией с поддержкой трекинга движения глаз и бонусом в виде встроенной системы охлаждения лица. Обеспечивает максимальный комфорт и удобство даже в мелочах.

Специалистам известно, что шлемы и очки могут обладать разной глубиной погружения, позволяющей по-разному ощутить свое присутствие в виртуальном мире. Характеристика настроена на определение уровня качества «обмана» мозга VR-гаджетом, в процессе выдачи виртуальной картинки за реальную.

Распространенной на VR-шлемах с уровнем 6DoF считается функция Inside-Out трекинга. Она выражается в отслеживании нахождения пользователя в пространстве без размещения базовых станций и монтажа камер в кабинете. Функция особенно ценится при эксплуатации гаджета в школе, так как не имеет проблемы калибровки шлема и позволяет ученикам оставаться за партами.

Преимущество устройств, представленных на отечественном рынке, составляет совместимость с одной или несколькими VR-платформами, на которых создаются программы для шлемов и другая начинка виртуального мира. Мобильные версии VR-гаджетов совместимы с Android и iOS.

Правила использования VR в школе

Виртуальная реальность в рамках школьной программы позволяет педагогам выбирать актуальные возможности из большого числа предоставленных. Можно путешествовать с учениками по просторам микро- и макромиров, проводить опасные научные эксперименты, импровизировать с ускорением и замедлением химических реакций, изменять ход времени и видеть исторические события глазами очевидцев. VR раздвигает границы коммуникабельности, позволяя встретиться на уроке с ученым или педагогом из любого города или страны.

Самый простой способ использования оборудования виртуальной реальности в школе − это демонстрация учениками видео 360°. И даже это действие необычайно захватывает, когда ученик с помощью шлема, не покидая кабинета отправляется в качестве наблюдателя в мир определенного предмета. Например, изучая на уроке географии особенности Мачу-Пикчу, можно «побывать» в Перу, а изучая законы Теслы, переместиться из кабинета физики в мастерскую ученого и стать свидетелями его гениальных открытий.