Abstract
The article discusses the theoretical and conceptual foundations of VR technology, gives examples of the experimental use of virtual reality in the educational environment, analyzes a number of studies on the potential of three-dimensional immersive learning, characterizes a possible way to apply the considered technologies in art education, draws general conclusions about the state of virtual reality technology in the field of education at the moment.

Key words: Virtual reality (VR), augmented reality (AR), immersive learning, virtual 3D environment, virtual communication, educational environment, modern technologies, art education.

----------------

Виртуальная реальность, разработка и развитие которой ведется уже более двадцати лет, считается одной из наиболее важных инновационных компьютерных технологий текущего века наряду с интернетом и мультимедиа. Отвечая глобальным тенденциям информатизации, она с каждым годом охватывает все большее количество сфер, расширяет спектр применения и увеличивает доступность, проникая в том числе и в жизни обычных людей. Военная и аэрокосмическая сферы, торговля, туризм, библиотечное дело, реклама, медицина, ремонт автомобилей, проектирование и дизайн, архитектура, компьютерные игры – это лишь часть сфер, в которых сейчас применяется технология виртуальной реальности. Она открывает столько новых возможностей, что об интеграции VR-технологий продолжают рассуждать в контексте всевозможных отраслей. В том числе, в контексте художественного образования.

Теоретические и концептуальные основы виртуальной реальности лаконично отображаются в правиле трех «I»: «Immersion», «Interaction», «Imagination», то есть «Погружение» («Иммерсивность»), «Взаимодействие» («Интерактивность») и «Воображение» [1, С. 57]. По степени погружения пользователя VR-технологии классифицируются следующим образом:

1. VR с эффектом полного погружения:

• Правдоподобная симуляция мира с высоким уровнем детализации.
   
• Высокопроизводительный компьютер, способный распознавать действия пользователя и реагировать на них в реальном времени.
   
• Специальное оборудование, обеспечивающее эффект глубокого погружения в процессе исследования виртуальной среды.

Это наиболее близкий к базовой концепции вариант технологического воплощения виртуальной реальности, полноценно отвечающий критериям иммерсивности, интерактивности и воображения (то есть возможности «реалистично» погрузиться в нереалистичные, невозможные, фантастические события или условия). Это обеспечено высокотехнологичными шлемами виртуальной реальности и устройствами, стимулирующими другие органы чувств человека (например, перчатками виртуальной реальности). Благодаря этим устройствам данный способ погружения в виртуальную реальность является самым дорогим из возможных.

2. VR без погружения.

Симуляции с качественным изображением, звуком и контроллерами. Изображение проецируется на широкоформатный экран, стены или выводится на дисплее. Также это различные 3D-модели зданий, местности, анатомические трехмерные модели с возможностью свободной манипуляции, регуляции и перемещения в пространстве, 360-градусный обзор. Они не отвечают стандартам VR в полной мере, однако ввиду более глубокого погружения в моделируемую среду по сравнению с прочими мультимедиа, также причисляются к виртуальной реальности. Чаще всего это либо проекционные, либо настольные (оконные) системы. В качестве «настольной» системы может выступать компьютер или специальное технологическое изобретение, как, к примеру, читальная станция, позволяющая листать страницы виртуальных книг. В качестве контроллеров могут использоваться как компьютерные мыши, клавиатуры или стилусы, так и перчатки виртуальной реальности, для манипуляции жестами [1, С. 95, 137].

3. VR с совместной инфраструктурой.

Это созданные в рамках индустрии развлечений трехмерные миры (многопользовательские видеоигры) с возможностью креативного преобразования окружения. В качестве их недостатка можно выделить отсутствие полного погружения, однако в качестве достоинства – высокий уровень возможного взаимодействия между участниками виртуальной коммуникации [2, С. 114]. Именно этот аспект сделал популярной концепцию проведения рабочих, учебных и иных встреч в «виртуальных мирах» подобного типа. Так, есть весьма обширный ряд библиотек, полноценно воссозданных и функционирующих в видеоигровом мире Second Life: баварская государственная библиотека, ирландская UCD James Joyce Library и прочие. Более того, в некоторых виртуальных учреждениях в виде «аватаров» полноценно работают библиотекари, перемещающиеся в виртуальном пространстве и готовые дать справочный совет посетителям. Пользователи отмечают, что виртуальные справочные службы работают эффективнее и оперативнее, а виртуальные библиотекари более отзывчивы. В качестве весомого плюса отмечается и анонимность. В Second Life и других видеоигровых проектах (например, Minecraft) проводятся учебные и корпоративные встречи. Также для этих целей создаются обособленные трехмерные пространства на базе креативных платформ, вроде Open Cobalt [1, С. 168, 169, 170, 171, 172].

4. AR (augmented reality) – дополненная реальность.

Не моделирует среду вокруг пользователя или его аватара, а дополняет существующую среду с помощью наложения объектов виртуального мира на окружение. Таким образом, пользователь получает информацию из двух сред одновременно. К средствам ДР относят очки дополнительной реальности, мобильные устройства с установленными специальными программами. Для работы технологии необходимо два основных программных компонента – трекинг и визуализация. В процессе трекинга отслеживается положение пользователя относительно обстановки, после чего реализуется визуализация, интеграция виртуального объекта в окружение [3, С. 4]. Чаще всего используется оптический трекинг на основе маркеров: при наведении камеры смартфона на «маркер» программа, распознавая его, выводит на экран текстовые сведения, изображения, видео, трехмерные модели, страницы в интернете и так далее. В качестве показательного и простого примера маркеров можно привести работу QR-кодов, использующихся сейчас повсеместно. Дополненная реальность может использоваться как для утилитарных целей, вроде визуализации покупаемого товара в пространстве квартиры, так и в качестве приема в искусстве и метода социального комментария. Например, в 2018 году было запущено приложение «Hacking the Heist» для музея Изабеллы Стюарт Гарднер в Бостоне. При наведении камеры смартфона на пустые картинные рамы приложение визуализировало в них украденные картины Рембрандта, находившиеся ранее на этих участках стены [4, С. 43].

До появления технологий виртуальной реальности существовало два способа обучения: непосредственный контакт с реальным миром через практику и изучение теоретической базы через чтение книг (эмпирический и теоретический уровни). Появление технологий виртуальной и дополненной реальности привнесло в образование новые возможности. Так, технологии дополненной реальности, не требующие дорогостоящего оснащения, могут решить проблемы недостаточной интерактивности и наглядности (иллюстративности) обучения путем внедрения даже самых простых «маркеров» для более комфортного, быстрого и игрового поиска информации, а также для объяснения сложных тем («показать то, что показать невозможно»), уточнения заданий в не-устной форме. После использования приложения для визуализации математических абстракций студенты отмечали, что использование 3D-моделей помогло им понять особенности построения графиков функций и математических графов [5, 29]. Все это может значительно оптимизировать образовательный процесс.

Подобные эксперименты проводятся локально: арт-проект «Животные красной книги Дальнего Востока» внедряет в пространство выставки маркеры дополненной реальности, благодаря которым любой посетитель может индивидуально и по своей инициативе просмотреть процесс создания каждой художественной работы, изучить обучающие иллюстрации поэтапного рисования двух рисунков-моделей, а также прочитать информацию о каждом изображенном животном. Внедрение такого подхода в образовательные процессы может сильно стимулировать интерес учащихся, а также повысить уровень запоминаемости, эффективности полученных знаний за счет ассоциативности и самостоятельно проведенного поиска информации. В исследовании Школы педагогики ДВФУ целесообразность использования данных современных технологий в образовательной сфере поддержало все 47 опрошенных разных возрастов, что определенно является серьезным показателем общей заинтересованности [6, С. 245, 246].

Образовательные приложения ДР имеют следующую классификацию:

• Книги с технологией дополнительной реальности.
   
• Игры.
   
• Обучающие приложения.
   
• Моделирование объектов.
   
• Приложения для тренировки навыков.

Очевидными преимуществами использования этих технологий являются интерактивность, простота использования, возможность включения в большой информационный контекст, эффект удивления ученика, однако есть и ряд недостатков. К примеру, дополнительная реальность ограничена экраном устройства, и успех распознавания маркера зависит от разнообразных факторов: освещения, угла съемки, качества камеры. Также разнообразие приложений дополнительной реальности затрудняет формирование универсального инструмента для считывания информации с разных маркеров и с помощью разных устройств.

Более массовое внедрение технологий VR с эффектом полного погружения в образовательные процессы требует высокой степени осторожности, необходима апробация реализации 5-7-минутных виртуальных сессий для визуализации изучаемых тем. Это может представиться для учеников интересным опытом, а также стимулировать познавательные способности через реалистичное восприятие виртуального мира, взаимодействие не с изображениями объектов, а с самими объектами в виртуальной среде, в то же время без всякого риска, даже при визуализации процесса сложной медицинской операции или журналистской работы в горячих точках. В этом случае преподаватель наделяется высоким уровнем ответственности, поскольку он должен осуществлять постоянный контроль как за физическим состоянием учеников, так и за их виртуальным опытом, при необходимости исполнив роль «гида» по виртуальной реальности. Кардинально меняется система учебной коммуникации, процесс обучения становится событийным (ситуационным) и нелинейным [7, С. 41]. Подобные технологии рационально использовать для создания узкоспециализированных тренажеров, для визуализации сложных процессов (медицинских, строительных и других), в том числе в процессе сдачи промежуточных профессиональных экзаменов.

Очень важен аспект малоизученности влияния VR-технологий полного погружения на индивидуальное состояние организма, природы появления проблем психофизического характера после использования технологий виртуальной реальности. Вероятно, из-за рассогласования информации, поступающей от анализаторов разного вида на входы нервной системы, у обучающихся возникают нежелательные симптомы в виде головокружения и тошноты, а по мнению экспертов, весь полезный эффект иммерсивного погружения таким образом может быть сведен на нет [8, С. 177]. Помимо того, закупка шлемов виртуальной реальности и подобных им технологий характеризуется невероятно большими затратами, к которым ни вузы, ни школы на данный момент не готовы. Крайне невелик список профессий, для обучения которых закупка подобной техники являлась бы экономией ресурсов, как в случае подготовки высококвалифицированных инженеров, для которой требуется большое количество невосполняемых дорогих материалов [9, С. 146].

Проводилось гораздо больше опытов по перенесению учебных занятий вузов полностью в виртуальную среду. Обобщая выводы различных экспериментов, можно выделить следующие положительные стороны:

1. Возможность более свободно приглашать специалистов из других учебных заведений для участия в преподавании, так как участие не требует физического присутствия в каком-то определенном месте.
    
2. Возможность студента копировать разговоры с преподавателем без ведения записей, вернувшись к тому же материалу впоследствии в любой момент.
    
3. Провозглашаемая эффективность такого формата обучения: стимулирование интереса студентов, лучшее усваивание знаний, большее стремление учиться, вовлеченность.
    
4. Более яркий учебный процесс и решение проблемы дистанционного обучения [10, С. 20].

В одном из исследований в качестве недостатка отмечалось то, что большая часть студентов (80%) высказывались о традиционном формате лекций как о более предпочтительном [9, С. 145]. Возможно, через продолжительное время проведения таких занятий студенты бы устали от интерактивности и необходимости при общении видеть «аватара», а не человека. Это ставит под сомнение столь положительные эффекты этой методики. Характерно то, что и в случае преподавателя, и в случае библиотекаря, при существовании в виртуальной среде они приобретают роль в первую очередь модератора.

VR без погружения является самой потенциально полезной технологией для использования в образовательном процессе будущих художников, помимо универсальных методов использования дополнительной реальности. По аналогии с 3D-моделями, на которых медики изучают анатомию, существуют программы, визуализирующие человеческие модели в трехмерном пространстве; с возможностью перемещать представленные модели, двигать камеру в соответствии с желаемым ракурсом, анатомически верно менять позы и динамически изгибать тело мужской или женской комплекции, менять характер освещения. Это может помочь не только простроить необходимую композицию, но и понять закономерности и законы человеческой пластики. В то же время, это, конечно же, эффективный креативный инструмент для художника. Иногда в такие программы вносят и функции добавления окружения или головных уборов, цветовых пятен, полноценного рисования внутри трехмерного пространства. Бывают анатомически подробные и совершенно упрощенные модели. И те, и другие могут быть крайне полезны в художественном обучении. С образовательной точки зрения важен именно пластический и анатомический элемент, а также возможность изменения ракурса. Внедрение этих технологий поможет художникам выработать собственный взгляд, ведь в условиях работы с натуры часто бывает невозможным выбрать ракурс, который был бы эстетически близок, особенно в сравнении с раздольем кадра, которое предоставляет абсолютная свобода дистанции и угла камеры вокруг модели в компьютерной программе. В рамках художественного образования необходимо давать почву для развития художественного видения и в заданных визуальных ограничениях, и вне всяких визуальных ограничений – именно такой подход, в сочетании с изучением эталонных, великих произведений искусства, может сформировать полноценное эстетическое восприятие мира.

Помимо утилитарных, креативных и образовательных функций, которых можно достичь с помощью технологии виртуальной реальности, совершенно справедливо в рамках современного обучения художественному искусству было бы уделить внимание практическим и теоретическим аспектам воплощения художественных работ в виртуальной или дополненной реальности: различные арт-объекты, использующие эту технологию, уже не редкость – и совершенно очевидно то, что она стала полноценной частью художественного языка. Еще в 2016 году в Москве была организована выставка стрит-арта дополненной реальности «Метаформы», где основное выставочное пространство можно было увидеть только через очки дополненной реальности [4, С. 45]. Это позволяет задуматься о том, что впоследствии студенты художественных вузов, изучив новейшие технологии, будут создавать не менее интересные творческие проекты с применением дополненной реальности.

Задача вузов и педагогов в современности – интегрировать актуальные прогрессивные технологии в обучающий курс, не разрушив при этом имеющуюся академическую педагогическую основу. Этот принцип обеспечит истинный прогресс во всех сферах и в особенности в искусстве.

Подводя итоги, можно сказать, что развитие образования, художественного и любого иного, зависит в том числе от постепенного, обстоятельного внедрения технологий виртуальной реальности в обучение студентов. Для этого необходимы эксперименты и апробации, по итогам которых можно сделать выводы о дальнейшем использовании предполагаемо эффективных методов. На данный момент эти вопросы имеют дискуссионный характер, поскольку полноценных технологических или методических систем еще не было сформировано. Но проводимые эксперименты и исследования уже сейчас показывают перспективность и эффективность многих способов применения технологий виртуальной и дополнительной реальности в образовательном процессе.

Литература

1. Лу, Инцзюнь Исследование использования технологии виртуальной реальности в электронных библиотеках: дис. д-р. пед. наук: Ухань, 2013. - 199 с.

2. Пискунова, М. Д. Отношение студентов к обучению с использованием программ виртуальной реальности / М. Д. Пискунова, П. А. Побокин. // Ярославский педагогический вестник. — 2021. — № 2 (119). — С. 112-119.

3. Кравцов, А. А. Исследование и разработка методик и алгоритмов интерактивной визуализации средствами дополненной реальности / А. А. Кравцов. // Научный журнал КубГАУ. — 2015. — № 113 (09). — С. 1-18.

4. Чжэн, Ин Трансграничная реконструкция искусства: вызов образовательной системе ВУЗов с творческой направленностью / Ин Чжэн, О. С. Крюкова. // Философия и культура. — 2019. — № 4. — С. 33-48.

5. Зильберман, Н. Н. Возможности использования приложений дополненной реальности в образовании / Н. Н. Зильберман, В. А. Сербин. // Открытое и дистанционное образование. — 2014. — № 4. — С. 28-33.

6. Бажина, П. С. Опыт применения технологии дополненной реальности в образовании / П. С. Бажина, А. А. Куприенко. // Мир науки, культуры, образования. — 2018. — № 3 (70). — С. 244-246.

7. Жигалова, О. П. Особенности организации учебной коммуникации в условиях применения технологии виртуальной реальности / О. П. Жигалова. // Педагогика. Вопросы теории и практики. — 2022. — № 1, том 7. — С. 38-43.

8. Корнилов, Ю. В. Иммерсивный подход в образовании / Ю. В. Корнилов. // Азимут научных исследований: педагогика и психология. — 2019. — № 1 (26), том 8. — С. 174-178.

9. Поеображенская, С. В. Включение VR-технологий в образовательный процесс: возможности и ограничения / С. В. Поеображенская, В. А. Карпук, Д. П. Ткаченко. // Новые психологические исследования. — 2021. — № 3, том 1. — С. 134-150.

10. Дубова, А. А. Роль технологий виртуальной реальности в сфере образования / А. А. Дубова, Е. С. Колесникова. // Наукосфера. — 2021. — № 1 (2). — С. 16-20.

Рекомендовано к публикации:
М.В.Кузмичева, кандидат искусствоведения, научный руководитель работы;
А.А.Ахаян, доктор педагогических наук, член Редакционной Коллегии

Literature

1. Lu, Intszyun' Issledovaniye ispol'zovaniya tekhnologii virtual'noy real'nosti v elektronnykh bibliotekakh: dis. d-r. ped. nauk: Ukhan', 2013. - 199 s.

2. Piskunova, M. D. Otnosheniye studentov k obucheniyu s ispol'zovaniyem programm virtual'noy real'nosti / M. D. Piskunova, P. A. Pobokin. // Yaroslavskiy pedagogicheskiy vestnik. — 2021. — № 2 (119). — S. 112-119.

3. Kravtsov, A. A. Issledovaniye i razrabotka metodik i algoritmov interaktivnoy vizualizatsii sredstvami dopolnennoy real'nosti / A. A. Kravtsov. // Nauchnyy zhurnal KubGAU. — 2015. — № 113 (09). — S. 1-18.

4. Chzhen, In Transgranichnaya rekonstruktsiya iskusstva: vyzov obrazovatel'noy sisteme VUZov s tvorcheskoy napravlennost'yu / In Chzhen, O. S. Kryukova. // Filosofiya i kul'tura. — 2019. — № 4. — S. 33-48.

5. Zil'berman, N. N. Vozmozhnosti ispol'zovaniya prilozheniy dopolnennoy real'nosti v obrazovanii / N. N. Zil'berman, V. A. Serbin. // Otkrytoye i distantsionnoye obrazovaniye. — 2014. — № 4. — S. 28-33.

6. Bazhina, P. S. Opyt primeneniya tekhnologii dopolnennoy real'nosti v obrazovanii / P. S. Bazhina, A. A. Kupriyenko. // Mir nauki, kul'tury, obrazovaniya. — 2018. — № 3 (70). — S. 244-246.

7. Zhigalova, O. P. Osobennosti organizatsii uchebnoy kommunikatsii v usloviyakh primeneniya tekhnologii virtual'noy real'nosti / O. P. Zhigalova. // Pedagogika. Voprosy teorii i praktiki. — 2022. — № 1, tom 7. — S. 38-43.

8. Kornilov, YU. V. Immersivnyy podkhod v obrazovanii / YU. V. Kornilov. // Azimut nauchnykh issledovaniy: pedagogika i psikhologiya. — 2019. — № 1 (26), tom 8. — S. 174-178.

9. Poyeobrazhenskaya, S. V. Vklyucheniye VR-tekhnologiy v obrazovatel'nyy protsess: vozmozhnosti i ogranicheniya / S. V. Poyeobrazhenskaya, V. A. Karpuk, D. P. Tkachenko. // Novyye psikhologicheskiye issledovaniya. — 2021. — № 3, tom 1. — S. 134-150.

10. Dubova, A. A. Rol' tekhnologiy virtual'noy real'nosti v sfere obrazovaniya / A. A. Dubova, Ye. S. Kolesnikova. // Naukosfera. — 2021. — № 1 (2). — S. 16-20.