Principles of designing virtual environments in the educational system and psychological features of their perception by students


Cite item

Abstract

This article highlights the need to know the principles of designing virtual reality and multi- media products for educational purposes. This need is dictated not only by the rapid technological progress that takes place in all spheres of human life, but also by the positive impact of information technology on the educational component. The learning process increasingly includes IT technology and virtual reality (VR). This leads to the need for proper and qualitative use of these resources in the educational process. In this regard, the authors of the article analyze the basic principles of creating multimedia products and psychological features of the perception of virtual environments. Then a theoretical scheme of the VR based learning environment created in the course of work on the program for studying foreign languages by a group of teachers of SSTU is given. At the end of the article, the authors come to the conclusion that the use of high-tech programs in education includes not only the technical side of developing the program, but also the ability to present the material, taking into account the students’ psychological perception of screen design and virtual environments.

Full Text

Тенденции повсеместного внедрения информационных технологий в процесс обучения с каждым годом набирают обороты. Сторонники и противники данного процесса модернизации в образовательной сфере активно ведут обсуждения, отстаи- вая свои точки зрения. Однако бессмысленно отрицать, что процесс компьютериза- ции уже давно запущен, и модель обучения «ученик - мастер» исчерпывает себя. Сегодня все чаще источником информации служат электронные носители и медиа- тексты. Более того, в настоящее время виртуальная реальность внедряется в образо- вательный процесс и становится средством обучения для разных дисциплин. Книж- ные учебники начинают терять свою актуальность, международные издательства выпускают параллельно с печатными изданиями электронные курсы изучаемого ма- териала. Некоторые из исследователей, занимающиеся анализом образовательного процесса с использованием информационных технологий, видят ряд проблем, появ- ляющихся в ходе такого обучения. Во-первых, переход неформатируемых навыков и умений от мастера к ученику исчезает. Язык компьютерных систем неадекватен некоторым измерениям человеческого существования, не способен к отражению практического рассудка, опирающегося на неявные, скрытые формы знаний [1, с. 60- 61]. Во-вторых, учащиеся практически не умеют строить проблемную коммуника- цию и вообще перестают ценить живое общение [2, с. 168]. Экранная культура дела- ет доступными существующие знания и предъявляет их каждому, но обучающиеся превращаются в пользователей полученных материалов и лишь используют инфор- мацию, не создавая ничего нового. Исходя из вышеперечисленных минусов процес- са обучения с использованием информационных технологий, можно сделать вывод о том, что данный подход несовершенен. Он все еще требует наличия преподавателя рядом, который будет стимулировать мыслительный и аналитический процесс уче- ника, направлять его в нужное русло, корректировать и исправлять ошибки, а также применять индивидуальный подход, который во многом ускорит результативность обучения. Но и исключать наличие информационных и виртуальных технологий в процессе обучения также нецелесообразно, так как у них имеются неоспоримые до- стоинства, которые необходимо учитывать. Многие ученые и специалисты в области образования [3, 4, 5] считают, что внедрение технологий виртуальной реальности в образовательный процесс - это естественный ход развития образования в целом. «The use of virtual reality (VR) in education can be considered as one of the natural evolu- tions of computer-assisted instruction (CAI) or computer-based training (CBT). Since the advent of the microcomputer in 1977, computer, particularly microcomputers or personal computers (PCs), have become a growing and recognized delivery system for many forms of education. Virtual reality, which can be used on all types of computers, has followed that trend» [3, p. 59]. Однако при многочисленных положительных моментах использования вирту- альных технологий в процессе обучения, стоит отметить, что имеется ряд трудно- стей, с которыми столкнулись преподаватели. Умение преобразовывать учебный материал, творчески используя сетевые и интернет-ресурсы, создание видео- или аудиоматериала для образовательной программы на базе виртуальной реальности имеет определенные сложности, так как это новое явление в методике преподавания, которое активно исследуется специалистами. Возникает потребность в разработке методологии использования виртуальных средств в процессе создания программы и во время ее непосредственного использования. В данной статье будут разобраны ос- новополагающие принципы проектирования виртуальных сред и особенности их восприятия обучающимися. Современные цифровые ресурсы позволяют выстроить образовательный про- цесс с учетом основных принципов дидактики - принципа наглядности, доступно- сти, личностной и практической ориентированности на эффективно новом уровне. В то время как мы каждый день виртуально преодолеваем временные и простран- ственные преграды, разделяющие страны и континенты, при помощи Интернета, использование лишь книжных учебников в процессе обучения сужает имеющиеся технологические возможности для подачи и презентации учебного материала и сни- жает степень мотивации обучающихся, получающих аудиовизуальную информацию из IT-источников. Учебные материалы должны соответствовать психо- физиологическим и типологическим особенностям современных учеников, с детства привыкших к интерактивности и преобладанию аудиовизуальных способов восприя- тия информации. Использование VR обучающих программ наряду с книжными учебниками или вместо них увеличивает эффективность обучения - у преподавателя появляется больше средств для подачи и презентации учебного материала, у ученика - больше возможностей усвоения полученной информации. Согласно проведенным исследованиям по использованию образовательных программ виртуальной реально- сти, большинство преподавателей и самих студентов выступают за внедрение по- добного рода технологий в имеющийся процесс обучения: «Students enjoy using pre- developed applications and developing their own virtual worlds. The majority of the teach- ers in the studies reviewed said that they would use virtual reality technology if it were affordable, available, and easy to use for students and teachers» [3, p. 60]. При этом перенесенный в VR-программу книжный материал по-прежнему оста- ется тем же материалом в его содержательном отношении, и что немаловажно - служит таким же средством общения между «учеником и мастером», как и книга или учебник. Тут возникает другой вопрос: грамотно ли создан обучающий продукт на базе виртуальной реальности? Его качество должно оцениваться не только с точки зрения программно-технического исполнения, но и с точки зрения содержательного наполнения. Механический перенос содержания книжного источника на экранный режим не представляет собой перехода на принципиально новую качественную мо- дель обучения. Например, Chen C.J. убеждена в необходимости изучения путей при- менения виртуальной реальности для образовательных целей: «Although VR is rec- ognized as an impressive learning tool, there are still many issues that need further investi- gation including, identifying the appropriate theories and/or models to guide its design and development, investigating how its attributes are able to support learning, finding out whether its use can improve the intended performance and understanding, and investigat- ing ways to reach more effective learning when using this technology and investigating its impact on learners with different aptitudes» [5, p. 39]. Способность создать доступный для понимания и восприятия материал в ком- бинации с виртуальной реальностью требует определенных знаний и умений. Лишь правильно смоделированное содержание и творческое воплощение формы с учетом психосемантических и психоэстетических особенностей восприятия позволит мак- симально приблизиться к созданию полезного и профессионально значимого элек- тронного обучающего материала. Группа преподавателей кафедры иностранных языков Самарского государственного технического университета работает над со- зданием VR-программы по обучению иностранному языку [6, 7, 8]. Данный проект получил название «Программно-аппаратный комплекс дополненной реальности как средство изучения иностранного языка». В процессе создания обучающей програм- мы, за основу была взята теоретическая схема учебного проектирования образова- тельной среды виртуальной реальности Chen C.J. [5, p. 43] (рис. 1). Согласно схеме, принцип создания VR-программы для обучения сводится к двум важным моментам. Первый из них включает в себя формулировку целей, про- блем и сценария программы, то есть отвечает за обучающий материал в комбинации с интересным сюжетом, который позволит максимально замотивировать обучающе- гося возвращаться к программе снова и снова. Вторая часть схемы включает в себя принципы создания мультимедийных продуктов. Остановимся поподробнее на вто- рой части схемы и выявим основные их особенности. Как отмечают многие исследователи, качество создаваемых мультимедийных про- дуктов на данный момент остается на низком уровне, так как к ним применяется старая методология, нецелесообразно использующая потенциал новых информационных тех- нологий. Основная причина трудностей - формируемый у нас на протяжении всех лет обучения «книжно-текстовый» менталитет организации информации [9]. Рис. 1. Теоретическая схема учебного проектирования образовательной среды виртуальной реальности Chen C.J. Приведем список принципов «инсценировки учебного материала», отобранного для мультимедиа-визуализации [9]: эмоционально-художественное осмысление учебного материала без утраты науч- ной значимости; художественное моделирование темы; наличие визуальной метафоры; сочетание научного содержания с предельной доступностью визуальной формы; вовлечение пользователя в эмоциональную связь; органическое единство информационного, эстетического и эмоционального пото- ков мультимедиа-передачи; опоры на культурные традиции и каноны ранее сложившихся экранных жанров; синтез дидактики и творчества на базе техники При этом не стоит забывать, что учебная нагрузка студентов велика, поэтому при создании мультимедиа-программ, необходимо учитывать не только техниче- скую форму и содержательную наполненность с учетом всех вышеупомянутых принципов проектирования, но и эргономические показатели обучающих программ. Они должны быть максимально удобны в использовании, не вызывать зрительного переутомления и способствовать положительному интересу к учебному материалу. Виртуальная реальность является не только продуктом информационных техно- логий, но и психологических технологий, так как она позволяет имитировать одно- временно зрительные, тактильные, слуховые образы [10, с. 23]. Поведение человека в виртуальной реальности, его реакция на происходящее активно изучаются психо- логами [11, 12, 13]. В связи с этим, в ходе работы над проектом «Программно- аппаратный комплекс дополненной реальности как средство изучения иностранного языка», принимая во внимание психологические особенности восприятия человеком виртуальной реальности, взятая за основу схема Chen C.J. (см. рис. 1) была расшире- на и дополнена участниками проекта (рис. 2) Рис. 2. Расширенная и дополненная теоретическая схема учебного проектирования образовательной среды виртуальной реальности Chen C.J. В статье А.Е. Войскунского и Г.Я. Меньшиковой «О применении систем вирту- альной реальности в психологии» перечисляются результаты исследований из мно- гих стран о влиянии виртуальной реальности с точки зрения различных факторов [10]. Приведем примеры некоторых из них. Согласно результатам одного интересно- го исследования [14], были выявлены гендерные различия в пространственной ори- ентации испытуемых. Например, в виртуальном лабиринте женщины ориентируются в большинстве случаев на заметные предметы, в то время как мужчины обращают внимание как на заметные объекты, так и на геометрию пространственных представ- лений о местности. В другом исследовании [15] испытуемых разделили на две груп- пы. В первой группе наблюдатели видели свое виртуальное тело, во второй группе - нет. Результаты показали, что участники первой группы фокусировали внимание на близких объектах, а во второй группе внимание распределялось на более далекие объекты. В ходе другого исследования об особенностях взаимодействия в виртуаль- ном пространстве человека с компьютерными героями [16, 17] выяснилось, что до- пуск экранного аватара в личное пространство виртуального тела испытуемого зави- сит от пола самого человека и пола экранного героя, а также направления взглядов обоих героев. Также имеет значение, как выглядит экранный персонаж - испытуе- мые охотнее выбирали в качестве «компаньона» по VR-программе человекоподоб- ное существо, нежели вымышленного героя. В заключение следует еще раз отметить, что информационные технологии, в том числе и виртуальная реальность, активно внедряются в образовательный про- цесс, в связи с чем возникает необходимость их грамотного использования в обуча- ющих целях. Для этого необходимо учитывать все технические особенности и прин- ципы создания подобного рода программ, а также психологические особенности их восприятия со стороны обучающихся людей.
×

About the authors

Liliya R. Nurtdinova

Samara State Technical University

Email: liliandrr@gmail.com
Lecturer of Foreign Languages Department 244 Molodogvardejskaya str. Samara, 443100

Maxim V. Gureev

Samara State Technical University

Email: harosh07@gmail.com
Student of Automation and Information Technology Institution, Samara State Technical University 244 Molodogvardejskaya str. Samara, 443100

Svetlana V. Krutskaya

Samara State Technical University

Email: svetlana063@mail.ru
Lecturer of Foreign Languages Department 244 Molodogvardejskaya str. Samara, 443100

References

  1. Абрамова, Н.Т. Ценности образования, новые технологии и неявные формы знания / Н.Т. Абрамова // Вопросы философии. - 1998. - № 6. - С. 58-65.
  2. Громыко, Н.В. Интернет и постмодернизм - их значение для современного образования / Н.В. Громыко // Вопросы философии. - 2002. - № 2. - С. 175-180.
  3. Pantelidis, V.S. Reasons to use virtual reality in education and training courses and a model to determine when to use virtual reality / V.S. Pantelidis // Themes in Science and Technology Education. - V2. № 1-2. - 2009. - P. 59-70
  4. Chee, Y. Virtual reality in education: Rooting learning in experience / Y. Chee // Proceedings of the International Symposium on Virtual Education 2001, Busan, South Korea (P. 43-54). Busan, Korea: Symposium Organizing Committee, Dongseo University. Retrieved July 16, 2009, from http://yamsanchee.myplace.nie.edu.sg/Publications/2001/ISVE2001 Invited.pdf
  5. Chen, C.J. The design, development and evaluation of a virtual reality based learning environment / C.J. Chen // Australian Journal of Educational Technology. - № 22(1). - 2006. - P. 39-63.
  6. Доброва, В.В., Виртуальная реальность в преподавании иностранных языков / В.В. Доброва, П.Г. Лабзина // Вестник Самарского Государственного Технического Университета. Сер. Психолого-педагогические науки. - 2016. - № 4(32). - С. 13-20
  7. Нуртдинова, Л.Р. Образовательная среда виртуальной реальности как средство развития коммуникативной компетенции студентов при обучении иностранному языку / Л.Р. Нуртдинова // Вестник Самарского Государственного Технического Университета. Сер. Психолого-педагогические науки. - 2017. - № 1(33). - С. 57-65.
  8. Агеенко, Н.В. Инновационные технологии в образовательном процессе: тенденции, перспективы развития / Н.В. Агеенко, Д.Д. Дорофеева // Вестник Самарского Государственного Технического Университета. Сер. Психолого-педагогические науки. - 2017. - № 2(34). - С. 6-15.
  9. Сидорова, Л.В. Обучение будущих педагогов проектированию средств мультимедиа- визуализации учебной информации: дис.. канд. пед. наук: 13.00.08 Брянск, 2006. - 199 с.
  10. Войскунский, А.Е. О применении систем виртуальной реальности в психологии / А.Е. Войскунский, Г.Я. Меньшикова // Вестник Московского университета. Серия 14: Психология. - 2008. - № 1. - С. 22-36
  11. Спиридонов, В.Ф. Психологический анализ виртуальной реальности // Виртуальная реальность в психологии и искусственном интеллекте / В.Ф. Спиридонов; Сост. Н.В. Чудова. - М., 1998.
  12. Форман, Н., Использование виртуальной реальности в психологических исследованиях // Н. Форман, П. Вильсон // Психологический журнал. - 1997. - Т. 17. № 2.
  13. Galimberti, C. The development of an integrated psychosocial approach to effective usability of 3D virtual environments for cybertherapy / C. Galimberti, C. Belloni, M. Cantamesse et al. // PsychNology J. - 2006. - Vol. 14. № 2.
  14. Cutmore, T.R.H. Cognitive and gender factors influencing navigation in a virtual environment / T.R.H. Cutmore, T.J. Hine, K.J. Maberly et al. // Intern.J.of Human-Computer Studies. - 2000.- Vol. 53. № 2.
  15. Maringelli, F., Shifting visuo-spatial attention in a virtual three-dimensional space / F. Maringelli, J. McCarthy, A. Steed et al. // Cogn. Brain Res. - 2001. - Vol. 10. № 3.
  16. Bailenson, J.N., Virtual interpersonal touch and digital chameleons / J.N. Bailenson, N. Yee // Nonverb. Behav. - 2007. - Vol. 31. №4.
  17. Krikorian, D.H., Isn’t that spatial? Distance and communication in a 2D virtual environment/ D.H. Krikorian, J. Lee, T.M. Chock, C. Harms // J. of Computer-Mediated Communication. - 2000. - Vol. 4.

Copyright (c) 2018 Nurtdinova L.R., Gureev M.V., Krutskaya S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies