22 октября 2024

Образование будущего рядом: Учёные БГПУ доказали, что физику можно изучать в виртуальной реальности

Изначально идея проекта возникла у Кирилла Лунёва, руководителя «Лаборатории разработки образовательных технологий дополненной и виртуальной реальности», как тема его выпускной квалификационной бакалаврской работы. Вопросы, связанные с физикой, особенно электроникой и электротехникой, его очень интересовали. Это и послужило основой для формирования темы проекта, связанной с электричеством. Концепция привлекла внимание преподавателей физики университета, которые поддержали развитие этого проекта.

«Наш продукт представляет собой инновационную образовательную платформу, предназначенную для изучения физических явлений, формирования у пользователей навыков выполнения опытов, лабораторных работ и экспериментальных исследований с использованием измерительных приборов — всё это в виртуальной реальности. Конкретно, модуль «Мастерская электрических цепей» позволяет пользователям изучать моделирование электрических цепей в интерактивной среде виртуальной реальности, экспериментировать с различными электрическими компонентами, обеспечивая глубокое понимание их работы.» делится Кирилл.

Программа имитирует поведение постоянного электрического тока. Пользователь может открыть учебник по физике с задачами по электрическим цепям, выполнить построение цепи любой сложности из различных элементов и получить реалистичный результат.

Одна из главных особенностей проекта — многопользовательский режим, который позволяет работать в единой виртуальной среде большому количеству пользователей, как преподавателям, так и учащимся. В образовательных учреждениях эта функция имеет особое значение. Представьте класс учеников, не в обычном кабинете, а в виртуальном пространстве, где все могут взаимодействовать, учиться, анализировать и углублять свои знания.

В настоящий момент в проект интегрируется технология отслеживания движений рук, которая позволит пользователям взаимодействовать с программой без необходимости использования контроллеров.

Главное преимущество проекта

Главная отличительная особенность «Мастерской электрических цепей» - наглядность. Виртуальное пространство позволяет детально рассмотреть объекты и процессы, которые невозможно или очень сложно наблюдать в реальном мире. Протекание тока по проводам, полёт фотонов или взаимодействие радиоволн — всё это можно визуализировать в виртуальной среде для лучшего понимания и усвоения материала.

Также, вовлечённость студентов в процесс изучения физики с использованием виртуальной реальности может быть значительно выше, чем при традиционных методах обучения. Исследование различных физических явлений, эксперименты и наблюдение результатов в реальном времени проходят в увлекательной игровой форме.

Помимо всего прочего, виртуальная среда даёт возможность проводить занятия в реальном времени, находясь рядом с другими обучающимися и преподавателем, физически находясь в любой точке мира. Это открывает новые горизонты для образования, позволяя ученикам и педагогам взаимодействовать, несмотря на расстояния. Такой формат значительно расширяет доступ к образованию для тех, кто не может посещать учебные заведения лично.

Будут ли новые проекты?

«Мастерская электрических цепей» — это лишь малая часть большого проекта, который мы планируем реализовать. Наш приоритет — вывести образовательный процесс на новый уровень, поэтому в планах расширить проект за рамки электроники. Мы хотим виртуализировать такие разделы физики, как оптика, механика, термодинамика, атомная физика, электромагнетизм и другие.
Также в будущем приоритетной задачей является реализация проекта в смешанной, или гибридной реальности.

Мы планируем создать тренажёрный режим для обучения и тренировок в домашних условиях. В этот режим будет интегрирована нейронная сеть, которая будет генерировать домашние задания, проверять их на правильность и оценивать качество выполнения. В зависимости от уровня знаний система будет корректировать учебный план и отслеживать прогресс. Также будет внедрён справочник с подсказками по работе элементов и теории.

Одна из ключевых целей — внедрить программный продукт в учебные заведения Дальнего Востока, а затем по всей России. Мы также планируем разработать версию программы, доступную для ПК, телефонов или ноутбуков без использования VR-оборудования.

Мы стремимся изменить образовательный процесс, предложив инновационный подход к изучению физики через виртуальную реальность. В будущем мы планируем популяризировать проект через демонстрационные мероприятия, мастер-классы и партнёрство с образовательными учреждениями.

Мы начали подготовку к конкурсу с большим энтузиазмом. Вся команда была настроена на победу, и дни перед конкурсом были очень продуктивными. Мы разрабатывали и дорабатывали презентацию проекта, готовили место для выставки и сильно переживали. Во время самого конкурса, увидев проекты других участников, наша уверенность пошатнулась. К концу дня мы уже были истощены и просто ждали результатов.

Когда объявили нашу лабораторию победителем, мы испытали широкий спектр эмоций и радостно побежали забирать победную статуэтку.

Победа в выставке-конкурсе «АмурТехно» дала нам множество знакомств с другими разработчиками и экспертами в нашей области. Это позволяет команде развиваться дальше, что подразумевает участие в других крупных конкурсах. Главная цель — найти партнёров и продвигать наш проект.

Дополнительно:

Выставка-конкурс «АмурТехно» — направлена на популяризацию инновационной деятельности и результатов интеллектуальной деятельности, а также стимулирование инновационной активности в регионе (Амурской области).

Побороться за победу в конкурсе могут авторы инновационных проектов по развитию сельского хозяйства, биомедицины, газохимии, городской среды, госуправления, IT- и космической отрасли, спорта, образования, культуры, бизнеса и экологии.