В недалеком будущем промышленность ожидает переход к новому технологическому укладу благодаря четвертой промышленной революции, известной под названием «Индустрия 4.0». Переход от индустриального к информационному обществу влечет за собой и изменения в сфере образования. Уже сегодня в Южно-Уральском государственном университете разрабатывают учебные лабораторные стенды с дополненной реальностью, внедряя в образовательный процесс технологии, четвертой промышленной революции.
Александр Нестеров, кандидат технических наук, доцент кафедры «Автоматизированный электропривод» Политехнического института ЮУрГУ, благодаря своему проекту «Использование технологии дополненной реальности в инновационных учебных комплексах» стал одним из победителей конкурса «Начало большой науке», проводимого в ЮУрГУ в рамках Проекта 5-100.
Дополненная реальность – «мостик» между реальным и виртуальным миром
Одними из составляющих «Индустрии 4.0» являются технологии смешанной реальности. Дополненная реальность и дополненная виртуальность являются промежуточными звеньями между реальным миром и виртуальной реальностью. При этом дополненная реальность (англ. augmented reality или AR) ближе к реальному миру, а дополненная виртуальность – ближе к виртуальному.
«Реальный мир – это привычный мир, который нас окружает. Виртуальная реальность – реальность, полностью созданная с помощью современных компьютерных технологий. Виртуальная реальность использует специальные позиционные трекеры с дисплеями (шлемы виртуальной реальности), которые динамически обновляют видимое пользователем пространство в виртуальной среде, и виртуальные объекты полностью замещают реальное окружение пользователя», – рассказывает Александр Нестеров.
Дополненная реальность – это реальный мир, который «дополняется» виртуальными элементами. Существенным отличием дополненной реальности от виртуальной является сохранение физического мира как контекста, в котором представлены виртуальные объекты и с которым они взаимодействуют.
«К сожалению, пока дополненная реальность воспринимается как маркетинговая «игрушка», как очередная уловка маркетологов, однако её реальный потенциал обладает гигантскими масштабами. Это своего рода «мостик» между реальным и виртуальным мирами. В этом ее главное преимущество по сравнению с полностью виртуальной реальностью», – утверждает Александр Сергеевич.
Новое образование для «цифрового» поколения
Используя возможности дополненной реальности в образовании, можно визуально воспроизвести процессы, которые трудно или почти невозможно воссоздать средствами реального мира и просто сделать процесс обучения увлекательным и понятным.
«Я веду много занятий. И на лабораторных занятиях я заметил, что за последние два года студенты современные все меньше и меньше используют бумажные методички, а предпочитают пользоваться смартфоном, – делится Александр Нестеров. – Тогда я решил сделать приложение-подсказчик, чтобы студенты могли напрямую работать с лабораторным стендом и все указания и методические подсказки получать через гаджет в удобной форме».
Многочисленные исследования показали, что человеческий мозг предназначен для обработки образов, а не текста. Проанализировав текущую ситуацию в образовании, ученые ЮУрГУ сделали вывод, что на современном этапе использование лабораторных стендов с дополненной реальностью поможет достичь наилучших результатов при обучении современных студентов, с детства привыкших к постоянному использованию электронных устройств.
«Не секрет, что многим педагогам в силу возраста сложно воспринимать современные IT-технологии, столь привычные для школьников и студентов. Лабораторные стенды с дополненной реальностью будут направлены на устранение этого разрыва: стенд сохраняет свой привычный облик, а его элементы и составные части будут служить маркерами, распознаваемыми приложением для дополненной реальности», – объясняет доцент ЮУрГУ.
.jpg)
Для создания приложения дополненной реальности ученым ЮУрГУ используется специальное программное обеспечение Unity и Unreal Engine – инструменты для разработки двух- и трехмерных приложений и игр, а также платформа Vuforia, позволяющая приложению, установленному на мобильное устройство с камерой, «видеть» и распознавать различные объекты, изображения, тексты и маркеры, расположенные на них.
За дополненной реальностью будущее
«Успешная реализация данного проекта позволит создать новый класс учебного лабораторного оборудования, позволяющего значительно увеличить эффективность образовательного процесса, и, кроме того, позволит применить полученные в рамках проекта наработки для реализации систем управления производством на базе дополненной реальности в различных отраслях промышленности», – считает Александр Сергеевич.
В рамках работы по данному проекту Александр Нестеров успешно сотрудничает с аспирантами и студентами Политехнического института ЮУрГУ. Проект «Лабораторный стенд с дополненной реальностью» в 2017 году стал призером конкурса IT-проектов «IT-ПРОРЫВ» и победил в конкурсе инженерных проектов, в рамках третьего Всероссийского инженерного конкурса студентов и аспирантов на базе Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П. Королева.
На данном этапе ни у кого из ведущих иностранных производителей учебного оборудования (Lucas Nuelle, Festo и др.) нет лабораторных стендов с применением дополненной реальности, но они уже активно используют эту технологию в своих демонстрационных стендах на различных выставках и мероприятиях, что подчеркивает актуальность работы ученых ЮУрГУ. Результаты исследования Александра Нестерова уже опубликованы в высокорейтинговых научных журналах «IOP Conference Series: Earth and Environmental Science» и «Communications», входящих в международную базу цитирования Scopus.