12
некоторого явления, но формально не являющийся этой вещью или
явлением» [54, 62].
Родителем концепции виртуальной реальности (от лат. virtus —
возможный, вероятный, потенциальный и realis — существующий,
действительный, реальный) считают Джерона Ланье. Он дал следующее
определение виртуальной реальности: «это иммерсивная и интерактивная
имитация реалистичной и вымышленной среды» [47, 93]. То есть это некий
мир иллюзии, в который погружаются и с которым взаимодействуют люди,
причем создает этот мир имитационная система, способная создавать
соответственные стимулы в сенсорном поле человека и воспринимать его
ответные реакции в моторном поле в реальном времени.
Рассуждая о компьютерной виртуальной реальности, Майкл Хаим в
своей работе «Метафизика виртуальности» писал, что виртуальное
пространство в отличие от естественного физического пространства
содержит лишь информационный эквивалент вещей, но заставляет человека
чувствовать, как будто он имеет дело прямо с физической реальностью [31,
46]. Иными словами, виртуальная компьютерная реальность дублирует
физическую реальность, погружаясь в виртуальное пространство. Человек
оказывается, как бы в новом измерении бытия, продуцируемом через
технические информационные средства.
Сущность виртуальной реальности понимают в кибернетическом
смысле, что созвучно с мнением С. Карелова [26, 379].
«Сущность виртуального мира» сводится к следующим ключевым
характеристикам:
- создание с помощью программирования 3-мерных изображений
объектов, которые максимально приближены к реальным объектам, и
моделей реальных предметов, которые подобны голографическим;
- возможность анимации (субъект способен перемещаться в
виртуальном пространстве, смотреть на объекты с разных сторон);
- сетевая обработка данных, которая осуществляется в режиме
13
реального времени (различные действия субъекта приводят к изменению
изображения предмета и т.п.);
- создание эффекта присутствия с помощью программирования [43,
108].
Итак, виртуальная реальность — это технология взаимодействия
человека и машины, обеспечивающая погружение пользователя в
трехмерную интерактивную информационную среду. Причем объекты этой
среды являются не просто качественно прорисованными трехмерными
картинами, но имеют определенные свойства, аналогичные настоящим
объектам и проявляющиеся при взаимодействии с другими виртуальными
предметами. К примеру, брошенный в воду виртуальный мяч поплывет,
потому что виртуальный мяч и виртуальная вода обладают заданными
характеристиками: плотностью и пр.
Большинство исследователей не разделяют в полной мере позицию
С. С. Хоружего [34, 313], который считал виртуальную реальность
«неоднородным бытием», то есть неполноценным, ущербным, хотя такая
трактовка и присутствует в науке. Виртуальная реальность выступает как
особая, отдельная информационная реальность, призванная моделировать
реальный мир.
В зависимости от исследовательских целей и задач в виртуальную
среду вносят соответствующие свойства, и это влияет на степень
насыщенности виртуального мира, но виртуальная реальность, безусловно,
не может полностью воспроизвести параметры объективного мира.
Для того чтобы человек очутился в виртуальной реальности, требуется
3 базовых элемента, создающих воображаемый мир:
- визуальные стимулы имитируются с помощью очков, контактных
линз, мониторов или проекционных систем, причем стимулы для разных глаз
(правого и левого) должны адекватно различаться для достижения
объемности изображения;
- возможность регистрировать движения человека (положение рук,
14
глаз) помогают виртуальная перчатка, web-камера или компьютерная мышь;
- мощный компьютер, который оперативно обрабатывает изображение
и производит нужные вычисления.
Другие расширения могут задействовать остальные информационные
каналы (осязание, слух, обоняние, вкус) и таким образом усилить ощущение
погружения в виртуальную реальность.
Виртуальный мир — это область для создания решений, реализовать
которые оказывается возможным гораздо быстрее и намного дешевле
аналогичным решениям реального мира. При этом ошибки, которые
совершаются в виртуальной среде, никак не влияют на реальный мир. Вот
почему сегодня виртуальные технологии используют во многих сферах
жизнедеятельности людей. Одной из таких областей является образование.
1.2. Иммерсивное обучение как образовательная технология
В результате революции научно-технического процесса мобильные
технологии и Интернет формируют у современного общества склонность к
поглощению знаний. Виртуальные технологии в последнее время активно
используются в образовании. Возможности обучения в виртуальном
пространстве, действительно, безграничны. Виртуальная реальность может
обеспечить широчайший спектр видов обучений, причем как в технических,
так и в гуманитарных научных дисциплинах.
И хотя школы и институты остаются основополагающим фундаментом
в процессе обучения, классические модели обучения постепенно остаются в
прошлом. Информация, а с ней и знание, выходит за пределы традиционной
образовательной практики. В наше время каждый человек, имеющий доступ
к Интернету, может освоить азы той или другой специальности,
«самостоятельно подыскивая информацию из открытых источников, для
получения достаточной квалификации по большему ряду вопросов без
15
лишнего бюрократического вмешательства. Массовое образование онлайн-
курсов наподобие Coursera, представленных благодаря крупнейшим
мировым университетам, сделало широкодоступным не только
образовательную базу, но и фундаментальную науку» [7, 198].
Таким образом, направление в образовании, которое использует
специальное оборудование для погружения в виртуальное пространство,
получило название «иммерсивного обучения»
2
. «Иммерсивный» означает
«обеспечивающий полный эффект присутствия, погружающий в
(виртуальную) среду» [52, 87]. Поскольку само направление развивается
достаточно стихийно, а специальных работ, посвященных иммерсивному
обучению, крайне мало, то и термин еще недостаточно прижился в науке.
Сегодня аппаратно-программными средствами оснащаются школы,
техникумы, вузы и остальные образовательные и учебно-методические
учреждения. Эти средства помогают преподавателям и учащимся совершать
различные "путешествия" по городам, странам, перемещаться по вселенной;
участвовать в исторических событиях; наблюдать за исключительными
физическими явлениями и манипулировать разными объектами; проводить
химические и физические опыты; подвергать анализу объемные диаграммы;
решать сложные задачи и т. д., к тому же «без риска для здоровья, затрат
времени и средств на реальные поездки, реактивы и дополнительное
оборудование» [26, 45].
Внедрение в процесс образования виртуальных технологий,
стимулирующих определенные виды деятельности, является одной из
основных тенденций в образовании. Таким способом вырабатываются
разные практические умения и навыки: боевые навыки военнослужащих,
навыки управления транспортными средствами, операторские умения по
управлению машинами на производстве и так далее. Как отмечает М. Мин,
«проникновение иммерсивных технологий в систему образования произошло
в первую очередь благодаря компьютерным играм. Иммерсивное обучение
2
спец. обеспечивающий полный эффект присутствия, погружающий в (виртуальную) среду.
16
вызывает неподдельный интерес нового поколения, которое растет с
планшетом в руках. Образовательные игры способны не просто интересно
донести материал, но и погрузить классный коллектив в необходимую
историческую, социальную или политическую атмосферу» [20, 487]. Так
использование мультимедиа средств в обучении, главным образом, меняет
механизмы восприятия и осмысления полученной информации. При работе с
системами таких средств происходит качественное изменение в восприятии
информации.
В своей статье Я. Г. Подкосова, О. О. Варламов, А. В. Остроух,
М. Н. Краснянский выделяют следующие преимущества виртуальной среды
в системе образования [22, 109]:
- визуализация объектов макро- и микромира
3
, благодаря тому, что
можно менять относительные размеры изучаемых объектов;
- создание моделей процессов или явлений, которые не могут быть
прямо и легко восприняты человеческими органами чувств;
- визуализация абстрактных моделей (продуцирование объектов,
которые не имеют формы в реальном мире).
При этом все данные характеристики должны быть реализованы в
традиционной системе обучения, к примеру, с помощью обычных
графических редакторов.
C нашей точки зрения, главное отличие дидактической виртуальной
реальности — особые яркие, контрастные образы, широкая анимация и т. д.
«За счет этих параметров учащийся становится субъектом (пусть даже и
виртуального, мира), с интересом и надолго усваивает требуемую
информацию, формирует практические навыки» [28, 20].
Исследователи В. В. Селиванов, Л. Н. Селиванова отмечают целый ряд
особенностей иммерсивного обучения [25, 15]. Следует их перечислить для
более подробного рассмотрения данной образовательной технологии.
Во-первых, технологии виртуальной реальности, используемые в
3
Макромир и микромир - две специфические области объективной реальности, различающиеся уровнем
структурной организации материи.
17
настоящее время, экологичны (даже в сравнении с традиционно
используемыми мультимедийными средствами). Так, шлем Z 800,
используемый в играх и научных экспериментах, имеет два монитора,
которые не излучают никаких частиц (за исключением фотонов света).
Во-вторых, последние исследования доказали необоснованность страха
перед виртуальным миром, якобы способным увести субъект от настоящей
реальности, сформировать виртуальную зависимость и пр.
Сравнительный анализ, произведенный А. Е. Войскунским [5, 430] по
поводу различий измененных состояний сознания и состояния присутствия
виртуальной реальности показал, что пребывание в виртуальной реальности
в отличие от измененных состояний сознания, вызванных химическими
препаратами или гипнозом, не вызывает неадекватности мышления. К тому
же не приводит к снижению степени рефлексии, не отличается ощущением
раздвоенности, «выхода из тела», «отчуждения собственного Я», «разделения
тела и души», не приводит к утрате произвольности и целенаправленности
деятельности, не создает чувство фиктивного присутствия собеседника,
ощущения наличия «высшего разума» или «космической информационной
воли».
В-третьих, по наблюдению В. В. Селиванова и Л.Н. Селивановой,
обучающие программы, созданные в виртуальной реальности, существенно
влияют на мышление, познавательные процессы и креативность обучаемого.
Исследования выше рассмотренных авторов в сфере использования
виртуальной среды продемонстрировали, что употребление аватаров
(трехмерных персонажей, используемых для персонализации пользователя в
виртуальной реальности) помогает увеличить долю участия даже наименее
активных учащихся, а возможность текстового диалога позволяет
предотвратить перехват инициативы более активными учащимися.
В самых сложных случаях, где традиционные методы не отвечают
задачам обучения, виртуальная реальность позволяет моделировать
интерактивную среду, воспроизводящую фрагменты реального пространства,
18
используемые в процессе обучения. Такая среда может изменяться
(географические и исторические инсталляции, макеты учреждений, домов,
улиц и др.).
В разных учебных сценариях виртуальные пространства помогают
воспроизвести ситуации «офис», «покупка / продажа», «бытовая ситуация»,
«авария», «вызов врача» и т.д. Данные ситуации в свою отображают сферу
виртуального (Интернет) дискурса, ярко проявляющегося в семантико-
языковых процессах, отображающих те когниции
4
, которые присущи
человеку: ментальные механизмы понимания и порождения речи, связанные
с представлением языкового знания как особого механизма обработки
(переработки) информации.
Возможность виртуального общения и моделирования разных
ситуаций является особенно полезной при языковом обучении, так как
разговор в этом случае является одним из главных видов деятельности.
Виртуальная среда позволяет реализовать обучение языку по
коммуникативной, интенсивной и, безусловно, классической методике при
обучении дистанционном. Возможность задействовать ролевые игры в
виртуальной реальности делает обучение более привлекательным и
эффективным [10, 338].
Следует отметить, что помимо позитивных моментов использование
виртуальной реальности в обучении также влечет за собой целый ряд
негативных последствий. Например, неправильное построение и подача
наглядного материала может мешать развитию абстрактного мышления. В
связи с этим обучающие виртуальные программы не должны полностью
заменять преподавание в учебных заведениях, их следует внедрять при
изучении самых сложных тем различных предметов, а также для тренинга
профессиональных навыков в разных видах деятельности.
4
Когнитивная лингвистика — одна из новых когнитивных наук, объектом исследования которых является
природа и сущность знания и познания, результаты восприятия действительности и познавательной
деятельности человека, накопленных в виде осмысленной и приведенной в определенную систему
информации.
19
Выводы по главе 1
В первой главе рассмотрено понятие виртуальной реальности и
выявлено, что это совершенно новый вид действительности, который
направлен на развитие у человека исключительно нового типа мышления.
Впервые термин «виртуальная реальность» (Virtual reality, VR) был
введен компьютерным программистом Я. Ланьером в 1988 г. и определен как
«сочетание высокоскоростных компьютеров, передовых методов
программирования и интерактивных устройств, предназначенных для того,
чтобы пользователи компьютеров почувствовали, что они перешли в другой
мир – мир, построенный из компьютерных данных» [44, 52].
Рейнголд определяет виртуальную реальность как «опыт, в котором
человек окружен трехмерным генерируемым компьютером представлением и
способен передвигаться в виртуальном мире и видеть его под разными
углами, добираться до него, захватывать его и изменять его. В настоящее
время виртуальная реальность в целом описывает технологии дисплеев,
монтируемых на голову, с дисплеем и дисплеи с пространственным экраном.
Горизонтальный дисплей состоит из пары миниатюрных дисплеев,
расположенных в защитных очках или в шлеме, прикрепленных к голове
пользователя, так что каждый глаз видит один дисплей. Дисплей,
установленный на стреле, подобен головному дисплею с головкой, но
подвешен к шарнирному кронштейну и прикреплен к лицу зрителя ручками»
[49, 31].
МакГлешан и Акслинг понимают под виртуальной реальностью
«графический двухмерный или трехмерный интерфейс для взаимодействия
между пользователем и компьютером, который применяется к
компьютерным симуляторам, которые могут имитировать места в реальном
мире, а также в воображаемых мирах» [50, 23].
Внедрение в процесс образования виртуальных технологий,
стимулирующих определенные виды деятельности, является одной из
20
основных тенденций в образовании. Все большую популярность набирает
иммерсивное обучение. Его преимущество перед классическим, аудиторным
обучением, состоит в том, что больше не нужно преодолевать расстояния для
того чтобы проводить опыты, эксперименты и т.п. Дисциплина, которая
нужна учащемуся, может быть изучена виртуально, что в свою очередь
снимает временные рамки для обучения. Вот почему дистанционное
обучение с возможностью использования виртуальной реальности является
альтернативой стационарному обучению в аудитории для людей с
ограниченными возможностями.
21
Глава 2. Основные методы иммерсивного обучения
2.1. Методы виртуального эксперимента и виртуальной экскурсии
Современный этап в развитии информационных технологий открывает
новые пути доступа для получения знаний, обеспечивая выход во всемирное
информационное пространство. Мир вошел в эру компьютерных технологий,
они занимают все большее значение в жизни человека. Актуальная ситуация
должна учитываться образовательными заведениями, чтобы соответствовать
стандартам современности. Так, компьютерное моделирование привносит в
образовательный процесс возможность понаблюдать экспериментальные
исследования, которые невозможно по разным причинам воспроизвести в
местных лабораторных условиях. А значит, особой актуальностью будут
пользоваться образовательные технологии, которые позволят в полной мере
обеспечивать возможности самостоятельно работать с первоисточниками
информации, практически исследовать приведенные данные. В этом и
должно проявляться иммерсивное обучение, так как существует проблема
интеграции современных информационных технологий в образовательный
процесс. Поэтому необходимо использовать различные иммерсивные
методики, которые соответствуют последним современным требованиям в
образовательном процессе.
На сегодняшний день наиболее востребованными методами
иммерсивного обучения являются методы виртуального эксперимента и
виртуальной экскурсии, а также метод компьютерной игры [6, 15].
Виртуальный эксперимент представляет собой программный комплекс,
позволяющий учащимся проводить исследования в виртуальных
лабораториях. Главным преимуществом этого метода является то, что он
позволяет учащимся проводить эксперименты, которые в реальности
невозможно или затруднительно провести из соображений безопасности,
экономии, из-за временных характеристик и т.п. Например, на уроках физики
метод виртуального эксперимента позволяет изучить поведение тел при