Публикации Влияние виртуальной и дополнительной реальности на образование и обучение

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Влияние виртуальной и дополнительной реальности на образование и обучение
Автор: Куликовская Екатерина Алексеевна

министерство образования и науки Амурской областигосударственное профессиональное образовательное автономное учреждение Амурской области «Амурский колледж строительства и жилищно-коммунального хозяйства»Кафедра компьютерных технологий, туризма и гостеприимстваСпециальность 09.02.06 Сетевое и системное администрированиеДопущен к защите«____»____________2025г Зав. кафедрой ____________Ю.И. УшаковаПроектТема Влияние виртуальной и дополнительной реальности на образование и обучениег. Благовещенск, 2025СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕСовременное образование сталкивается с необходимостью поиска эффективных способов передачи знаний, повышения мотивации учащихся и расширения доступности качественного обучения. Виртуальная реальность (VR) и дополненная реальность (AR) представляют собой радикальные технологии, которые создают условия для интерактивного погружения в обучаемые процессы, позволяют моделировать сложные явления и предоставлять обучающимся персонализированный опыт обучения. В условиях цифровизации образование становится более гибким, интерактивным и ориентированным на практическое решение задач, что делает VR/AR одной из ключевых площадок для инноваций в обучении.Цель проекта: исследовать влияние применения виртуальной и дополненной реальностей на качество обучения, мотивацию и удержание знаний обучающихся, а также определить эффективные стратегии интеграции VR/AR в учебные программы.Задачи

проанализировать теоретические подходы к использованию VR и AR в образовании и выявить основные концептуальные различия между ними;

исследовать современные методики разработки и внедрения VR/AR-уроков и их влияние на учебные результаты;

оценить влияние VR/AR на мотивацию, тревожность, концентрацию и вовлечённость учащихся;

определить требования к техническому обеспечению (оборудование, программное обеспечение, безопасность и доступность);

сформулировать рекомендации по внедрению VR/AR в образование, включая методические подходы, критерии отбора тем и оценку эффективности.

Актуальность: развитие VR и AR позволяет создавать безопасные симуляции и интерактивные сценарии, которые недоступны в реальности или требуют дорогостоящих условий. Эти технологии поддерживают концепцию «обучение через действие», способствуют формированию навыков 21 века (критическое мышление, коллаборативные навыки, информационная грамотность), позволяют адаптировать материал под индивидуальные потребности учащихся и снизить барьеры доступа к качественному образованию. В контексте глобальных изменений в образовании растущее внимание направлено на использование инновационных технологий для повышения эффективности обучения, расширения учебного опыта и подготовки специалистов к современным требованиям рынка труда.Объектом исследования выступает образовательная система и процессы обучения, в рамках которых применяются технологии виртуальной и дополненной реальности (VR/AR): учебные курсы, уроки, лабораторные работы, симуляции и обучающие приложения.Предметом исследования являются методики, технологии и практики внедрения VR и AR в образование: дизайн обучающего опыта ( instructional design) с учётом VR/AR-, влияние на мотивацию и результаты обучения, оценочные и этические аспекты использования технологий, вопросы доступности и безопасности пользователей, а также экономические и управленческие аспекты внедрения.Рассматривая VR и AR как инструменты современного образования, проект нацелен на систематизацию имеющихся знаний, анализ эмпирических данных и разработку рекомендаций по эффективной интеграции данных технологий в образовательные практики, что может способствовать повышению качества обучения, расширению образовательных возможностей и подготовке учащихся к требованиям цифровой эпохи.1 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

VR и AR

Виртуальная реальность (англ. Virtual Reality, VR) — это трехмерная компьютерная среда, погружающая человека в полностью искусственный цифровой мир, в котором он может взаимодействовать с окружением. В этом процессе обычно задействованы сразу несколько внешних чувств: зрение, слух, осязание, а иногда и обоняние.Дополненная реальность (англ. Augmented Reality, AR) — это технология, позволяющая накладывать 3D-объекты поверх физического мира в режиме реального времени. Для нее характерно не полное погружение, а только дополнение окружающей среды интерактивными элементами.Для доступа к технологиям используется разное оборудование:

VR — шлемы, очки, контроллеры и датчики движения, полноценные комнаты с аппаратурой, воздействующей на органы чувств;

AR — мобильные устройства, оснащенные камерой, такие как смартфоны и планшеты.

Инструменты виртуальной и дополненной реальности приобрели массовую популярность благодаря игровой индустрии. Но, как показывают исследования, эти технологии будут с каждым годом активнее внедряться и кардинально менять образовательные процессы. Согласно отчету аналитической компании Mordor Intelligence, ожидается, что рынок VR в сфере образования с 25,85 млрд долларов в 2025 году к 2029 году.Видеолекции и текстовые материалы не всегда в полной мере обеспечивают необходимую глубину понимания, особенно в сложных и практико-ориентированных дисциплинах. Именно поэтому постепенно в образовательную систему внедряются инновационные методы передачи знаний, способные удерживать внимание студентов и повышать качество усвоения информации.Новые технологии VR и AR открывают возможности для более динамичного и интерактивного подхода к учебе. Они создают эффект присутствия и обучают студентов на принципиально новом уровне. Можно выделить несколько методов и инструментов, которые наиболее перспективны в этом контексте.

Иммерсивное обучение

Недостаточно глубокое погружение в учебный процесс часто называют одним из главных минусов онлайн-обучения. Студенты отмечают, что им недостает ощущения личного присутствия, взаимодействия с однокурсниками и преподавателями. VR-технологии способны полностью решить эту проблему благодаря возможности создания виртуальных аудиторий, где учащиеся будут общаться в формате 3D-аватаров и участвовать в интерактивных активностях.В теории цифровая образовательная среда может стать полноценной альтернативой присутствия на лекции, что позволит избежать социальной изоляции при онлайн-обучении. Сам же образовательный процесс станет более иммерсивным — погружающим и вовлекающим.Изучение теории не дает будущему специалисту полноценное представление о рабочих процессах. В онлайн-обучении возможности для практики бывают ограниченными, но это исправят современные технологии. VR и AR — это то, что нужно для отрабатывания практических навыков.Такой подход перспективен в сферах программирования, архитектуры, дизайна, инженерии. Виртуальная реальность будет удобна для разработки и тестирования научных проектов в цифровой среде, а также оценки результатов работы в режиме реального времени:

Архитекторы смогут проектировать здания в 3D-пространстве, корректировать конструкцию, взаимодействовать с ней в реальном масштабе и мгновенно анализировать, как изменения влияют на характеристики сооружений;

Дизайнеры получат возможность экспериментировать с текстурами, освещением и цветами в интерактивной среде, не тратя ресурсы на физические макеты, а также сразу примерять модели в заданных условиях;

Инженерам будет легче осваивать сложные механизмы, тестировать прототипы и даже моделировать производственные процессы в безопасных условиях;

Программистам такие технологии позволят не только визуализировать код, но и тестировать готовые программные продукты в различных условиях, не выходя за рамки виртуальной среды.

Это лишь некоторые профессии, в освоении которых будут полезны технологии VR. Дополненная реальность открывает не меньше возможностей для онлайн-обучения, позволяя студентам взаимодействовать с цифровыми объектами в реальном окружающем мире. Например, AR-инструменты могут накладывать схемы, графики и анимации на физические предметы, чтобы помогать разбирать их устройство и принципы работы. Такой подход делает учебный процесс более наглядным, сокращая разрыв между теорией и практикой.

Виртуальные симуляции

VR и AR открывают новые возможности для онлайн-обучения за счет реалистичных симуляций. Они погружают студентов в контролируемые условия, которые максимально приближены к реальности. Пользователи будут проходить виртуальные сценарии, учиться на них и отслеживать результаты своих действий.Симуляции в образовательном процессе могут применяться следующим образом:

Языковые тренинги — студенты получают возможность практиковать общение с цифровыми собеседниками, которые имитируют носителей языка. При этом коммуникация может строиться в различных ситуациях: поход в магазин, визит к врачу или аренда жилья, что позволит лучше усваивать специфическую лексику;

Навыки презентации — виртуальную реальность можно использовать для тренировки публичных выступлений перед аудиторией. В симуляции отрабатывается интонация, жесты и управление вниманием слушателей. Такой подход менее стрессовый для студента, поскольку не требует личного присутствия перед живыми людьми;

Виртуальные экскурсии — студенты могут посещать музеи, исторические места или производственные предприятия в виртуальном пространстве с обзором 360°. Это даст наглядное представление о различных культурно-исторических объектах, позволит изучать особенности работы разных компаний и взаимодействовать с информацией в удобном формате, не выходя из дома;

Деловые коммуникации — в цифровой среде можно моделировать переговоры, собеседования или клиентские встречи, чтобы развивать навыки аргументации и уверенного общения;

Обучение в стрессовых ситуациях — симуляция смоделирует сложные или нестандартные сценарии, к примеру, работу с недовольными клиентами, кризисные переговоры или экстренные ситуации. Так, студенты будут учиться правильно реагировать на чрезвычайные происшествия и действовать по алгоритмам и развивать устойчивость к стрессу.

Подобное использование новых технологий уже внедряется в образовательные инициативы. В 2024 - 2025 году АКСЖКХ провела серию мастер-классов «VR — симуляция публичного выступления». !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Преимущества и недостатки использования VR и AR в образовании

Преимущества VR и AR в образовании

Повышение вовлеченности и мотивации. Традиционные методы обучения часто кажутся студентам скучными и оторванными от реальной жизни, VR и AR предлагают интерактивный и увлекательный опыт, который способствует активному участию в процессе обучения. Возможность «побывать» внутри человеческого тела, исследовать древние руины или провести опасные эксперименты в безопасной виртуальной среде повышает интерес к предмету и мотивацию к обучению.

Улучшение понимания сложных концепций. Многие дисциплины, особенно в области науки и техники требуют абстрактного мышления и визуализации сложных процессов. VR и AR помогают студентам визуализировать эти концепции в трехмерном пространстве, это облегчает их понимание. Например, вместо того чтобы читать о строении атома студенты могут «потрогать» его и рассмотреть со всех сторон в виртуальной реальности.

Обучение на основе опыта. VR и AR дают возможность обучения на основе опыта. Студенты могут не просто слушать лекции или читать учебники, а активно взаимодействовать с виртуальным миром, принимать решения и видеть последствия своих действий. Это развивает критическое мышление, навыки решения проблем и умения применять полученные знания на практике.

Индивидуализация обучения. VR и AR помогают подготавливать персонализированные образовательные программы с учетом индивидуальных потребностей и способностей каждого студента. Система может адаптироваться к темпу обучения, дать дополнительную помощь тем, кто отстает и предложить сложные задачи тому, кто быстро осваивает материал.

Доступность образования. VR и AR могут сделать образование доступным для людей с ограниченными возможностями или для тех, кто проживает в отдаленных районах. Например, студенты с ограниченной мобильностью могут «посещать» лекции и практические занятия не выходя из дома, а те, кто живет далеко от крупных образовательных центров могут получить доступ к образовательным ресурсам через VR-платформы.

Безопасное моделирование опасных ситуаций. VR и AR помогает студентам практиковаться в опасных или сложных ситуациях в безопасной и контролируемой среде. Медики могут отрабатывать сложные хирургические операции, инженеры — проектировать и тестировать новые конструкции, а пожарные — тренироваться тушить пожары без риска для жизни и здоровья.

Развитие навыков XXI века. Использование VR и AR в образовании развивает важные навыки: критическое мышление, креативность, коммуникацию и сотрудничество. Студенты учатся работать с новыми технологиями, анализировать информацию, решать проблемы и взаимодействовать с другими людьми в виртуальном пространстве.

Недостатки VR и AR в образовании

Высокая стоимость оборудования и программного обеспечения. VR и AR оборудование, такие как шлемы виртуальной реальности и AR-совместимые устройства могут быть довольно дорогими, а разработка качественного образовательного контента для VR и AR требует значительных инвестиций.

Технические ограничения. Технологии VR и AR все еще находятся в стадии развития, и есть некоторые технические ограничения: низкое разрешение изображения, ограниченный угол обзора, задержки в отслеживании движений, проблемы с совместимостью оборудования и программного обеспечения.

Проблемы со здоровьем. Длительное использование VR-шлемов может вызывать укачивание, головокружение, усталость глаз и другие проблемы со здоровьем. Нужно соблюдать осторожность и делать перерывы во время занятий в VR.

Риск зависимости. Как и любая другая технология VR и AR могут вызывать зависимость, особенно у молодых людей. Важно соблюдать баланс между использованием VR и AR и другими видами деятельности, например, общением с друзьями, занятиями спортом и чтением книг.

Необходимость переквалификации преподавателей. Внедрение VR и AR в образовательный процесс требует переквалификации преподавателей. Они должны научиться использовать новые технологии, разрабатывать учебные программы и оценивать результаты обучения в VR и AR.

Ограниченность контента. Несмотря на растущее количество VR и AR приложений образовательный контент пока еще ограничен — не во всех областях знаний доступны качественные VR и AR программы.

Вопросы конфиденциальности и безопасности данных. При использовании VR и AR устройств собираются данные о поведении и реакциях пользователей, поэтому нужно обеспечить защиту этих данных от несанкционированного доступа и использования.

Современные методики разработки и внедрения VR/AR-уроков и их влияние на учебные результаты

Методики разработки

Design-Based Research (DBR) и iterative design. Итеративная разработка сценариев, прототипов и оценка на реальных учебных кейсах. Непрерывное улучшение на основе данных учащихся и учителей.ADDIE + Agile сочетание. Анализ, Проектирование, Разработка, Внедрение, Оценка в традиционной структуре, дополняется краткими спринтами и быстрыми обновлениями контента.User-Centered Design (UCD). Фокус на пользовательском опыте: удобство навигации, минимизация когорной усталости, адаптивность под уровень подготовки.Learning Experience Design (LXD). Интеграция целей обучения, переживания (presence), мотивации и оценивания в единую концепцию.Evidence-Centered Design (ECD). Определение ожидаемых доказательств владения компетенциями и построение заданий, которые позволяют эти доказательства собрать.Instructional Scaffolding и микро-форматы. Разбиение задач на последовательные шаги, поддержка на ключевых этапах, постепенное снятие опоры.Соответствие стандартам безопасности и эргономики. Технические рекомендации по длительности сеансов, частоте переключения задач, предупреждениям об утомлении зрения.

Технологические методики внедрения

Модулярная архитектура контента. Независимые модульные сценарии под разные дисциплины, которые можно собирать в курсы без переработки базового плана.Переиспользуемость и совместимость. Форматы: Unity/Unreal для кроссплатформенности, стандарты образовательного контента (xAPI/Tin Can, LTI) для аналитики.Персонализация и адаптивное обучение. Подстраивание сложности, темпа и типов задач под профиль ученика на основе данных о его успехах.Гейм дизайн и мотивационные механики. Сюжетные линии, награды, достижения, вовлекающие элементы без перегиба на развлекательную составляющую.Безопасность данных и этика. Минимизация сбора личной информации, прозрачность обработки данных, управление доступом.

Влияние на учебные результаты

Увеличение вовлеченности и времени на учёбу

Виртуальная среда создаёт более глубокую мотивацию за счёт интерактивности и немедленной обратной связи.

Улучшение понимания сложных концепций

Пространственные и экспериментальные задачи в VR чаще приводят к более устойчивым концептуальным моделям по сравнению с традиционными методами.

Повышение уровня практических навыков

AR/VR позволяют безопасно тренировать редкие или рискованные операции до реального исполнения.

Рост академической успеваемости и перенос навыков

Исследования показывают корреляцию между использованием VR/AR и ростом оценок по практико-ориентированным дисциплинам, а также развитию критического мышления.

Разнообразие методов оценки

Объединение формативной оценки в ходе VR-сессий (пошаговые подсказки, подсчёт ошибок, эксплицитная обратная связь) с подытоживающей суммой знаний.

Поддержка инклюзивного обучения

Вариативность форм подачи материала помогает студентам с разной степенью подготовки и стилями обучения.

Практические примеры внедрения

Медицина и биомедицинские дисциплины

VR-симуляторы для хирургических манёвров; AR-подсказки во время симулированной операции; оценочные чек-листы на основе сценариев.

Инженерия и архитектура

AR/VR для моделирования конструкций и прототипирования; виртуальные лаборатории по экспериментам и тестированию материалов.

Естественные науки

3D-визуализации молекулярных структур, клеточных процессов в AR; виртуальные туры по объектам и экосистемам.

Гуманитарные и социальные науки

Эмпатийные симуляции, архивные AR-экспозиции, реконструкции исторических сценариев.

Профессиональное образование

VR-симуляторы ситуаций, связанных с обслуживанием клиентов, управлением производством, безопасностью на рабочем месте.

Методы оценки эффективности

Формативная аналитика

Время на задачу, траектория решения, частота допущения ошибок, повторяемость действий.

Контент- и компетентностная оценка

Проверяемые компетенции через сценарии, проекты и наблюдения наставников.

Контрольные тесты и сравнение с контрольной группой

Рандомизированные исследования для оценки влияния VR/AR по различным параметрам.

Оценка метакогнитивных навыков

Саморегуляция, планирование, перенос навыков в новые контексты.

Эмпирические показатели

Уровень удержания материала через тесты через значимый период времени, прохождение курсов, переход на продвинутые модули.

План внедрения (кратко)

Диагностика потребностей и аудит инфраструктуры

Проектирование учебной задачи под VR/AR с ясными целями

Разработка пилотного прототипа и его тестирование в малой группе

Сбор и анализ данных, коррекция дизайна

Масштабирование на курс или программу с поддержкой учителей

Мониторинг эффективности и регулярные обновления контента