2.1.5. Системы виртуальной реальности (СВР)

В настоящее время системы виртуальной реальности (СВР) находят применение в качестве средств обучения в различных областях знания и в профессиональном обучении.

Виртуальная реальность — высокоразвитая форма компьютерного моделирования, реализующая иллюзию непосредственного вхождения и присутствия пользователя в реальном времени в искусственный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств, которые связывают его движения с аудиовизуальными эффектами. При этом зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя заменяются их имитацией, генерируемой компьютером. Следовательно, виртуальная реальность создает у человека ощущения, которые дают ему основание считать, что он находится в реалистичной трехмерной виртуальной среде (а не в среде, где он реально существует в данный момент времени) и что он может успешно физически взаимодействовать с трехмерной виртуальной средой, используемой в целях обучения.

Характерными признаками виртуальной реальности являются:

моделирование в реальном масштабе времени;

имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма , естественное трехмерное зрительное восприятие такой среды;

возможность воздействовать (контактное взаимодействие) на окружающую обстановку и иметь при этом обратную связь.

применением ряда новых информационных подсистем (стерео – дисплеи, системы тактильного ощущения, речевого общения и др.)

Действия человека в виртуальной реальности учитываются в процессе ее моделирования. Положение тела, направление взгляда, усилие мышц, а также результаты деятельности человека фиксируются разнообразными датчиками и вводятся в компьютер, замыкая обратную связь системы управления развитием воспроизводимого виртуального сценария. Все это создает новое качество восприятия и переживаний, осознанные как виртуальные реальности.

Внешний эффект состоит в том, что человек попадает в мир, или весьма похожий на настоящий, или предварительно задуманный, сценированный программистом (например, попадает на Марс, участвует в космических путешествиях или исследует атомное ядро), или, наконец, получает новые возможности в плане мышления и поведения. Наиболее впечатляющим достижением новой информационной технологии, безусловно, является возможность для человека, попавшего в виртуальный мир, не только наблюдать и переживать, но действовать самостоятельно. Собственно говоря, человек и раньше мог, причем достаточно легко, попасть в мир виртуальной реальности, например, погружаясь в созерцание картины, кинофильма или просто, увлеченно поглощая книгу. Однако во всех подобных случаях активность человека была ограничена его позицией зрителя, читателя или слушателя – он сам не мог включиться в действие как активный персонаж.

Совершенно иные возможности предоставляют системы виртуальной реальности: самому включиться в действие, причем часто не только в условном пространстве и мире, но и в как бы вполне реальных — во всяком случае, с точки зрения восприятия человека.

Упрощенные варианты СВР применяются в качестве различных имитаторов, тренажеров и игровых систем. Они позволяют на обычном персональном компьютере с помощью специальных очков и традиционных средств ввода/вывода информации формировать трехмерное изображение виртуального пространства в реальном времени.

Кроме этого, существует ряд составляющих, на которых основывается возникновение эффекта виртуальной реальности.
Первой составляющей можно считать необходимость создания высокоинформативного трехмерного цветного изображения, позволяющего человеку комфортно воспринимать динамично изменяющиеся объемные сцены виртуального пространства, которые характеризуются высоким пространственно-временным разрешением.

Второй составляющей является возможность получать при контакте с виртуальной средой обратные сигналы в форме адекватных перцептивных откликов – тактильных, звуковых, запахов и др. Эти отклики должны с высокой точностью соответствовать визуальной информации, получаемой по зрительному каналу восприятия.

Третья составляющая — это возможность активно воздействовать на состояние виртуальной среды и на процессы, протекающие в ней, при полном отражении результатов воздействия в информационных потоках, которые поступают человеку по зрительному, тактильному, звуковому и другим каналам.

Полноценный эффект возникновения виртуальной реальности может быть достигнут только тогда, когда все перечисленные составляющие будут реализованы одновременно в интерактивном режиме системы человек-компьютер.

Системы виртуальной реальности

Основное отличие систем когнитивной графики и виртуальной реальности от обычных графических систем состоит в эксплицитном представлении знаний обо всех графических объектах и процессах. Такие системы предполагают единообразное описание не только графических примитивов, но и сложных графических объектов. Созданные компьютером образы могут рассматриваться как декларативные структуры, трансформирующиеся во внутреннее представление компьютера с помощью процедур, отражающих знания о законах преобразования сформированных образов, и позволяют активизировать представления об объектах, недоступных прямому наблюдению или вообще не имеющих образного представления в обычной реальности.

С философской точки зрения виртуальная реальность, как и объективная дается человеку через его ощущения в его воображении с той разницей, что объективная реальность отражается человеческим воображением, а виртуальная реальность целиком и полностью является продуктом такого воображения. Технологии виртуальной реальности могут являться мощным инструментом для раскрытия эвристических и творческих возможностей головного мозга, так как эти технологии позволяют развивать интуитивные способы познания реальности, потенциально заложенные в мозге.

При этом виртуализация является естественным и необходимым механизмом нормального познания и мышления, направленным на приобретение знаний, понимание и объяснение, а также предсказание явлений окружающего мира. Если рассматривать процесс обучения с точки зрения формирования у обучающихся некоторой системы знаний, умений и навыков действия в определенных ситуациях, то можно утверждать, что виртуальность является одним из его основополагающих принципов. Апелляция к воображению обучаемого как механизму порождения виртуального мира при традиционной форме обучения происходит повсеместно, как только преподаватель или учитель начинает описывать какие либо процессы или явления.

Процесс профессионального обучения при любой педагогической технологии и форме обучения должен происходит в определенной среде, пребывая в которой и взаимодействуя с которой студент конструирует знания. Такая среда может быть создана искусственным образом для моделирования тех аспектов реального мира, которые оказываются недоступными для непосредственного опыта. Следовательно, виртуальную реальность можно определить как временное проявление или обозначение для воспринимающего сознания искусственно созданной среды, которое может быть выражено в равной мере через текст, музыку, наскальное изображение или компьютерную 3D-графику, через сам процесс мышления или состояние измененного сознания.

Дидактические возможности систем виртуальной реальности в профессиональном высшем образовании еще до конца не раскрыты и не изучены, но некоторые можно назвать, основываясь на анализе составных элементов и общих принципах виртуальных технологий.

СВР позволяют формировать и технологизировать некоторые способы порождения виртуальных образов в человеке, что дает возможность работать педагогу с более глубокими психическими реальностями.

СВР позволяют интенсифицировать учебный процесс, значительно активизировать познавательную деятельность обучающихся, повысить ее стимулирующую составляющую;

СВР являются эффективным и современным средством общения, особенно когда необходимо передать общую структуру исследуемого объекта и когда словесное описание является не достаточным.

СВР представляют собой эффективное средство для отработки умений и навыков в различных ситуациях, которые возможны в будущей профессиональной деятельности.

СВР способствуют фундаментализации предметной подготовки будущих специалистов, за счет формально-логического отражения причинно-следственных связей функционирования объектов в виртуальных моделях.

Обобщая сделанные выводы, можно с уверенностью сказать, что применение систем виртуальной реальности в обучении представляет собой закономерное развитие методов использования новых информационных технологий в системе образования.