Edu Inspiracje WZiE: Technologia XR w edukacji. Czy jesteśmy na nią gotowi? | Politechnika Gdańska

Terminologiczny zawrót głowy

Na wstępie warto przyjrzeć się terminom związanym z rozszerzoną rzeczywistością. Jest ich wiele, poniżej prezentujemy najważniejsze:

• Virtual Reality (VR) – Rzeczywistość wirtualna.
  Trójwymiarowy obraz, który został stworzony komputerowo. Może on reprezentować elementy świata realnego, jak i fikcyjnego (np. w grach komputerowych).
• Augmented Reality (AR) – Rzeczywistość rozszerzona.
  Cyfrowe treści umieszczone na żywym tle, np. grafiki 3D nałożone na obraz zarejestrowany kamerą. Przykładem są aplikacje do projektowania mebli we wnętrzach, w których wybiera się mebel z katalogu firmy i umieszcza na tle zdjęcia pokoju, by sprawdzić, jak będą się prezentowały.
• Mixed Reality (MR) – Rzeczywistość mieszana.
  Jest formą rzeczywistości rozszerzonej, ale bardziej zaawansowaną. Pozwala na interakcje z realnym światem. Wykorzystuje system kamer i czujników, które skanują otoczenie i tworzą trójwymiarowy model przestrzeni, na której umieszczane są wirtualne treści.
• Extended Reality (XR) – Technologia XR (brak bezpośredniego tłumaczenia na język polski).
  XR to połączenie wszystkich dotychczasowych technologii – VR, AR, MR – i świata realnego w jedno doświadczenie. Dzięki niej użytkownik tworzy nowe formy rzeczywistości poprzez włączanie obiektów cyfrowych do rzeczywistych i rzeczywistych do cyfrowych.
• Metawersum.
  Alternatywna wersja rozszerzonej rzeczywistości, czyli wirtualny wszechświat, w którym cyfrowe reprezentacje ludzi – awatary – wchodzą we wzajemne interakcje. Ma obejmować różne dziedziny życia: pracę, rodzinę, podróże i wszystko inne.

Morze możliwości

Jakie są szanse i korzyści z zastosowania rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości w edukacji? Jest ich całkiem sporo. Technologia XR:

• pozwala na zaprezentowanie rzeczy, sytuacji i zjawisk, które są trudno dostępne, a czasem też niebezpieczne do przedstawienia w auli wykładowej (np. zagrażające wybuchem doświadczenie chemiczne);
• budzi zainteresowanie studentów (do czasu, aż nie spowszednieje);
• dzięki zaangażowaniu zmysłu dotyku, ruchu oraz wizualizacji pomaga w lepszym zapamiętywaniu (w porównaniu do form nauki opartych tylko na słuchaniu lub czytaniu);
• pomaga wprowadzać nauczanie kontekstowe (np. pozwala studentom spacerować uliczkami w starożytnej Grecji);
• umożliwia cyfrową analizę danych na temat zachowań i postępów użytkowników;
• pozwala na większą interakcję pomiędzy studentami będącymi daleko od siebie,
• np. w trybie nauki zdalnej;
• daje szansę na obniżenie kosztów (np. pozwala na symulację użycia specjalistycznego sprzętu kosmicznego).

Przykłady wykorzystania technologii XR w szkolnictwie wyższym

Przyjrzyjmy się kilku przykładom, które pokazują, że rozszerzona i wirtualna rzeczywistość wchodzi w świat edukacji naprawdę prężnym krokiem.

• Medycyna i opieka społeczna.
  Rozszerzona rzeczywistość odnosi spektakularne sukcesy w edukacji medycznej. Praca z hologramem – pacjentem z konkretnym schorzeniem – to doskonały trening dla studentów, którzy uczą się wdrażania procedur medycznych i reakcji na niespodziewane incydenty. Wirtualne symulacje skomplikowanych operacji czy też masowych katastrof, w których przyszli lekarze działają dzięki specjalnym goglom i kontrolerom wirtualnych dłoni, to rozwiązania, które stosuje się z powodzeniem w polskich akademiach medycznych. AR otwiera nowe możliwości w kształceniu opiekunów osób starszych lub pacjentów z dysfunkcjami. Aplikacje pozwalają na wejście w rzeczywistość podopiecznych i doświadczenie ich percepcji świata, a taki zabieg rozwija wrażliwość i pomaga w utrwalaniu prawidłowych reakcji terapeutycznych.
• Psychologia.
  W kształceniu psychologów ważnym osiągnięciem są eksperymenty realizowane w wirtualnej rzeczywistości, ilustrujące zachowania ludzi w różnych sytuacjach. Wykorzystanie tej technologii w leczeniu zaburzeń, np. lęków i fobii, jest już bardzo rozwinięte. Znane są aplikacje służące desensytyzacji, czyli stopniowemu wystawieniu na zagrażający bodziec (np. w leczeniu lęku wysokości, lęku społecznego), które w kontrolowanych i bezpiecznych warunkach pozwalają na modelowanie zachowań pacjenta. Dostęp do takich rozwiązań może być doskonałym źródłem wiedzy o dysfunkcjach i możliwych terapiach.
• Kryminalistyka.
  Innym przykładem jest zastosowanie wirtualnych oględzin miejsca zbrodni jako element programu kryminalistyki. Wirtualne, ale bardzo rzeczywiste zbieranie dowodów rzeczowych, analiza materiałów oraz psychologiczne przygotowanie na zetknięcie z prawdziwą sytuacją dochodzeniową to główne zadania takiej aplikacji dydaktycznej.
• Architektura.
  Laboratoria rozszerzonej rzeczywistości to też przestrzeń do kształcenia architektów. Dzięki nim przyszli projektanci mogą bliżej zapoznawać się z konstrukcją historycznych i współczesnych obiektów, do których dostęp jest ograniczony (na przykład ze względu na odległość). Możliwość obserwowania budynków z różnych perspektyw i na różnym poziomie szczegółowości to ważne doświadczenie edukacyjne. Tworzenie symulacji wirtualnych umożliwia testowanie wielu rozwiązań już na etapie idei, rozwija wyobraźnię przestrzenną i skutkuje lepszym rozumieniem projektów architektonicznych.
• Inżynieria.
  Relatywnie niskie koszty eksperymentowania i pomyłek w wirtualnej rzeczywistości sprawiają, że jest ona chętnie wykorzystywana w edukacji inżynierskiej. Poznawanie, projektowanie i testowanie zautomatyzowanych linii produkcyjnych korzystających z pracy robotów to wyzwania podejmowane przez studentów politechnik, ale również pracowników, których przygotowuje się do pracy w konkretnym środowisku zawodowym. Pozwala to na zapoznawanie się ze złożonymi systemami technicznymi, skomplikowanymi maszynami i procesami projektowymi właśnie dzięki technologii XR. Takie rozwiązanie skraca czas przygotowania do pracy i obniża ryzyko wypadków.
• Wojskowość
  Bezpieczeństwo jest argumentem zastosowania wirtualnej rzeczywistości również w szkołach militarnych. Symulatory wizualizujące warunki działań wojennych (ukształtowanie terenu, infrastruktura miejsca) służą rozwojowi kompetencji orientacji taktycznej i topograficznej, a wizualizacja epizodów kształtuje zdolności planowania walki i nadzoru nad jej realizacją.
• Wychowanie fizyczne i sport
  W przygotowaniu studentów akademii wychowania fizycznego mówi się o zastosowaniu technologii rozszerzonej rzeczywistości w treningu mentalnym sportowców. Wspomaga ona doskonalenie umiejętności ruchowych, poznawanie nowych obiektów sportowych oraz psychologiczne przygotowanie do startu w zawodach. Jej zaletą jest dostosowanie wskaźników aplikacji do warunków biofizycznych trenującego z możliwością wglądu w jego funkcje biologiczne.
• Biznes
  Nie zapominajmy o kształceniu studentów biznesowych. Technologie XR są szeroko wykorzystywane w rozwijaniu kompetencji przedsiębiorczych i menedżerskich. Umożliwiają symulowanie dowolnych procesów biznesowych i gospodarczych zachodzących w różnych warunkach ekonomicznych. Tworzy to doskonałe środowisko do treningu podejmowania decyzji. Wspomniane symulacje są też ważnym elementem gier dydaktycznych, w których studenci mogą wcielać się w różne role (np. pracownika działu marketingu, działu HR, menedżera produkcji), aby podejmować wyzwania dotyczące logistyki, zarządzania ludźmi, strategii marketingowej lub sprzedaży. Według raportu PwC zastosowanie XR w uczeniu kompetencji miękkich przynosi wymierne efekty: pracownicy uczą się szybciej, są bardziej skupieni, bardziej emocjonalnie podchodzą do treści szkolenia i częściej przenoszą zdobyte umiejętności do pracy.

Dla wielu słuchaczy programu International MBA in Strategy, Programme and Project Management WZiE spotkanie z technologią XR w Laboratorium Zanurzonej Wizualizacji Przestrzennej Politechniki Gdańskiej jest inspiracją do wdrażania jej we własnych organizacjach. Na przykład obecnie jako MBA Capstone Project (projekty wieńczące studia) przygotowywana jest rekonstrukcja wybranych zasobów historycznych i interaktywne wizualizacje dla zwiedzających Westerplatte. W tym projekcie studenci MBA współpracują z zespołem studentów z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki PG.
Co ciekawe, kiedy pytamy słuchaczy MBA o zastosowanie technologii XR w sektorach, które reprezentują, wymieniają głównie cele dydaktyczne i edukacyjne:

• „Można zastosować tę technologię do szkolenia pracowników utrzymania ruchu i przyśpieszenia napraw dzięki wizualizacji bardzo złożonego i trudno dostępnego wyposażenia, tj. silników w maszynowniach dźwigów.”
• „XR to dobre rozwiązanie, by przeprowadzić szkolenie praktyk w sytuacji kryzysowej – np. symulować pożar w fabryce i uczyć, jak na niego reagować.”
• „Covid sprawił, że rowerowe treningi grupowe stały się skomplikowane. Korzystając z kasku wirtualnej rzeczywistości, możemy przejść szkolenie z przewodnikiem w grupie osób, pozwalając jeździć razem ludziom na całym świecie. Docelowo dodalibyśmy awatara – trenera, udzielającego instrukcji i poprawek, pozwalających kontrolować tempo i wyniki.”

– Dzięki wspieraniu ludzkiej wyobraźni technologia XR może znaleźć zastosowanie praktycznie w każdej działalności człowieka. Dowodzi tego współpraca Laboratorium Zanurzonej Wizualizacji Przestrzennej ze specjalistami reprezentującymi tak odmienne zawody jak architekci i artyści czy astronomowie i chemicy, historycy
i muzealnicy, kryminolodzy i wojskowi, inżynierowie mechanicy i okrętowcy, czy wreszcie lekarze i psycholodzy – podsumowuje dr. inż. Jacek Lebiedź, prof. PG z Katedry Inteligentnych Systemów Interaktywnych na Wydziale Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki.

Nie taka piękna, jak ją malują

Wykorzystanie technologii XR ma też swoje ciemne strony:

• zakup sprzętu dla każdego studenta to w naszych warunkach wciąż wielkie koszty;
• produkcja treści cyfrowych 3D to nadal zajęcie dla osób z bardzo grubym portfelem;
• opracowanie wartościowych scenariuszy użycia, które rzeczywiście niosą wartość dydaktyczną, jest trudnym wyzwaniem;
• brakuje pomocy metodycznych dla nauczycieli;
• niektórzy użytkownicy rozwiązań XR skarżą się na zawroty głowy i inne symptomy choroby lokomocyjnej, a to może prowadzić do wykluczenia.

Jaka przyszłość czeka XR w edukacji?

Rozszerzoną i wirtualną rzeczywistość w edukacji można wykorzystać na wiele dobrych i mądrych sposobów, ale prawda jest taka, że wciąż nie została ona upowszechniona na szeroką skalę. Jak łatwo się domyślić, główną przyczyną jej powolnej adaptacji są ograniczenia finansowe.
XR jest obecnie bardzo silnym trendem i znajduje się na szczycie swojej medialnej kariery, co oznacza, że zgodnie z modelem popularności trendu Gartnera (Gartner Hype Cycle) niebawem wejdzie w „fazę doliny rozczarowania”. Co stanie się potem? Albo upowszechni się jak smartfon, który nosimy na co dzień w kieszeni, albo pozostanie ekskluzywną ciekawostką dla wybrańców. Czas pokaże.
*
Cykl Edu Inspiracje WZiE to seria artykułów na temat nowoczesnych rozwiązań edukacyjnych, dobrych praktyk, skutecznej metodyki oraz ciekawych narzędzi dydaktycznych.

Alina Guzik, Beata Krawczyk-Bryłka / Wydział Zarządzania i Ekonomii
alina.guzik@pg.edu.pl