Возможности применения технологий виртуальной реальности для обучения информатике в основной школе

В настоящее время происходит дальнейшее становление информационного общества, в котором доминирующий вид деятельности связан c производством информационного продукта.
От того, насколько эффективно человек может работать с информацией, зависит его интеграция в это общество.
Кроме того, информационные потоки, в которых необходимо ориентироваться современным специалистам, неуклонно возрастают, стимулируя разработку новых технологий (совокупности средств и способов) для работы с информацией, т.е. информационных технологий. Основным техническим средством современных информационных технологий остаётся компьютер, аппаратное и программное обеспечение которого позволяют автоматизировать множество информационных процессов, включая телекоммуникационное взаимодействие.
Одним из ключевых направлений информатизации общества является информатизация образования.
От овладения учащимися обобщенными способами деятельности с использованием информационных технологий зависит как эффективность их обучения, так и подготовленность к жизни в современном обществе.
В современной школе разнообразные средства информационных технологий применяются при обучении различным дисциплинам.
По сравнению с другими школьными предметами общеобразовательный курс информатики обладает особым свойством – информационные технологии (если говорить точнее, средства этих технологий) являются не только средством обучения, но и объектом изучения: на уроках информатики школьники изучают непосредственно информационные технологии, используя для этого средства информационных технологий.
Обучение информационным технологиям, их рациональному применению для решения учебных и практических задач для подготовки к непрерывному самообразованию является важной составляющей содержания общеобразовательного курса информатики и имеет большое значение для общего образования в целом.
Развитие и внедрение новых информационных и коммуникационных технологий приводит к появлению новых форм взаимодействия между компьютером и человеком.
Применение виртуальной реальности демонстрирует прекрасные возможности в образовании.

1. Теоретические основы применения технологий виртуальной реальности

По определению, виртуальная реальность — это искусственное компьютерное воспроизведение ситуации, симуляция реальности.
То есть, используя определённые технические возможности, детально воспроизводится окружение пользователя, при этом задействуются все органы восприятия, какие как зрение, слух, осязание и так далее.
Виртуальная реальность используется для моделирования обучающего пространства в тех сферах, где необходима предварительная подготовка: лабораторные работы по предметным дисциплинам, технология, исследовательская деятельность.

1.1. Понятие и особенности технологий виртуальной реальности
Виртуальная реальность (VR) – это создаваемая трехмерная среда, с которой пользователь может взаимодействовать за счет полного или частичного погружения.
Технологий воспроизведения реалистичного пространства существует несколько: среда с погружением или без него, взаимодействие нескольких пользователей и переход через интернет-ресурсы.
Виртуальная реальность:
• Правдоподобная;
• Интерактивная;
• Создана техникой;
• Создает эффект присутствия;
• Доступна для изучения.
Дополненная реальность (AR) – пространство, в котором цифровые дополнения присутствуют вместе с реальным окружением.
Технология дополненной реальности не предусматривает создание нового пространства, а переносит цифровые объекты на реальные предметы.
Для перехода в режим дополненной реальности используются устройства трехмерного просмотра с распознаванием жестов, объектов, браузеры с дополненной реальностью.
Смешанная реальность (MR) – своеобразный компромисс между виртуальной и дополненной реальностью.
Пространство способно переместить предметы, созданные цифровыми гаджетами, в реальность.
MR воспроизводит объемные предметы и позиционирует один объект одновременно для нескольких пользователей.
Виртуальная и дополненная реальность качественно меняет процесс приобретения новых знаний и навыков в рамках школьной программы от стандартного теоретического изучения к практической виртуальной части, глубинному понимаю всех процессов и объектов, связанных с тем или иным предметом, воспроизведению ситуационного сюжета.
То, как человек реагирует на различные виртуальные среды и взаимодействует с ними, зависит от ряда технологических особенностей среды и психологических особенностей индивида, наиболее значимые из которых— погружение и ощущение присутствия.
Общие эффекты виртуальной реальности:
Погружение — это свойство системы виртуальной реальности заменять или дополнять восприятие человека.
Степень погружения определяется технологическими характеристиками ВР-среды, такими как разрешение экрана, частота кадров, угол поля зрения, стереоскопия, стереозвук, точность и скорость отслеживания и т. д.
Например, более фотореалистичная графика в среде ВР положительно влияет на степень погружения.
Важна и величина сенсорной стимуляции: эффект погружения сильнее в случае одновременной стимуляции большего количества сенсорных систем, адекватности стимуляции различной модальности и ее интенсивности.
Ощущение присутствия определяется как субъективный опыт нахождения в одном месте, даже когда субъект физически находится в другом.
Существует связь между погружением и ощущением присутствия. Так, в работе отмечается, что погружение оказывает средневыраженное влияние на ощущение присутствия.
Более точное и быстрое отслеживание движения пользователя, использование стереоскопических визуальных эффектов и более широкое поле зрения экранов значительно более эффективны, чем улучшения большинства других свойств иммерсивной системы, включая качество визуального и аудиального контента.
Возможность свободно перемещаться в виртуальном окружении и взаимодействовать с виртуальными объектами, если их физические характеристики смоделированы реалистично, значительно влияет на увеличение чувства присутствия.
Более сильное ощущение присутствия достигается, когда пользователь использует виртуальный аватар, который реалистично повторяет действия человека с помощью технологии захвата движения.
Индивидуальные свойства, такие как способность погружаться в различные контексты, способность игнорировать отвлекающие факторы, чувство «пленения», интенсивность эмоций, спровоцированных содержанием, и частота погружений в контент, также влияют на силу чувства присутствия.
Интерактивность — это важный аспект виртуальной реальности, поскольку она оказывает большое влияние на ощущение присутствия.
В различных источниках предлагается множество определений интерактивного взаимодействия, но вконтексте мультимедийного обучения интерактивность обычно определяется как двусторонняя активность обучающегося и мультимедийной обучающей системы, в которой действия обучаемого зависят от действий системы и наоборот.
В метаанализе почти 500 научных исследований выделили три функции использования виртуальной реальности и виртуальных миров в начальном, среднем и высшем образовании: