Ещё в 1911 году человечество получило возможность увидеть первый 3D фильм, что было невероятным и увлекательным зрелищем. Первое упоминание продуктов виртуальной реальности относится к запатентованному в 1960-х годах Мортом Хейлингом «Индивидуальному киноаппарату» в виде телесферической маски, который не имел особого успеха. Спустя год в 1961 году компания Philco представила миру «Headsinght», сенсораму, оборудованную имитатором запахов, специальным вибрирующим стулом и 3D очками[2].

Важный этап в истории технологии виртуальной реальности пришел в 1968 году, когда Иван Сазерленд представил свое изобретение. Пользователь надевал маску на лицо и закреплял ее к потолку связкой проводов, позволяя оценить объекты в 3D реальности и оценить их объем. Однако все эти «приборы» были предназначены для оценки виртуальной реальности и не имели коммерческой цели.

Изначально 3D очки создавались в развлекательных целях, однако в скором времени человечество осознало их действительную многофункциональную значимость.

Уже сейчас в некоторых школах технологии виртуальной реальность активно используют в обучении, печатные книги постепенно замещаются электронными ebooks, а также презентациями Power Point. Учеников обучают необходимым в глобальном профессиональном мире помощью IT инструментов, планшетов, компьютеров, смартфонов.

Виртуальная реальность даёт человеку возможность для проведения вычислений и визуализации различных объектов, строить прототипы предполагаемых проектов и корректировать полученные результаты. Это имеет большое значение для многих профессиональных областей, так как позволяет более эффективно и точно выполнять работу[3].

Так, например, применение виртуальной реальности в образовании предоставляет уникальные возможности для обучения студентов. Во-первых, ВР позволяет создавать интерактивные симуляции и визуализации, которые помогают ученикам понять сложные концепции естественных наук, таких как физика, химия, биология и др. Вместо того, чтобы читать о том, как работает физический закон или биологический процесс, студенты могут «проживать» эти явления в виртуальной реальности и видеть их в действии. С помощью таких инструментов дополненной и виртуальной реальности, как Google Expeditions или Apple Vision Pro, у обучающихся, не выходя из класса, есть возможность перенестись в любую историческую точку мира или воочию понять сложные феномены или предметы, которые сложно объяснить с помощью текстов, простым изображением или видео[4].

Во-вторых, обучающиеся могут проводить научные опыты на уроках химии без опасения создать взрыв или нечаянно обжечься химическим раствором. Также студенты-медики могут изучать анатомию человека, перемещаясь внутри виртуального тела и рассматривая его органы изнутри. Такие практические занятия делают обучение более увлекательным и запоминающимся, что может положительно сказаться на успеваемости и увлечённости в дальнейшем данной профессией, ведь несколько исследований показали, что использование виртуальной реальности улучшает определенные способности и отношение у студентов, изучающих естественные науки. Внедрение среды обучения виртуальной реальности 3D улучшило успеваемость студенток по физике и мотивацию к изучению физики[5].

В-третьих, ВР позволяет проводить виртуальные экскурсии на различные научные объекты, такие как планеты солнечной системы, динозавры или химические реакции. Ученики могут исследовать эти объекты близко и даже взаимодействовать с ними, что создает уникальный опыт обучения, и что немаловажно виртуальная реальность может значительно повлиять на развитие критического мышления и проблемного мышления у человека. Люди могут погружаться в различные сценарии и ситуации, которые могут вызвать у них необходимость в анализе, оценке и принятии решений.

В-четвёртых, Взаимодействие с виртуальным миром требует от человека активного мышления, анализа и решения задач, что способствует развитию критического и проблемного мышления. Человек, находясь в виртуальной среде, может попробовать разные стратегии и варианты действий, чтобы найти оптимальное решение для задачи. Так, эксперт, физик по образованию и возглавляющий работу по расчету затрат в McKinsey Матеуш Марек считает, что «виртуальная реальность разрушает ограничения нашего физического мира…», «Мы можем увидеть структуры, к которым раньше не могли получить доступ, либо потому, что они слишком велики, либо потому, что мы не могли добраться до них…»[6]. Это показывает, что виртуальная реальность это ключ к исследованию не стандартного, возможно даже за гранью понимания мозга человека, исследованию структуры и объекты, которые раньше были недоступны из-за их размеров или недоступности

Виртуальная реальность (VR) предлагает захватывающий потенциал для преподавания естественных наук. Однако, как и любая технология, она имеет свои преимущества и недостатки, ограничения, которые следует учитывать при ее внедрении в современное образование. Такие как:

1. Стоимость и доступность:

Одним из главных недостатков применения виртуальной реальности в сфере образования является высокая стоимость необходимого оборудования. Для работы с системами VR требуются специализированные компьютеры и наушники, которые могут быть слишком дорогими для большинства учебных заведений. Так, например только самый простой набор виртуальной реальности может обойтись в 150 тысяч рублей. Кроме того, обучение педагогов и учащихся использованию этой технологии также требует значительных временных и финансовых затрат.

2. Технические ограничения:

Ограничения VR-гарнитур (разрешение, поле зрения, чувствительность к движению) могут негативно влиять на качество обучения. Проблемы с производительностью и латентностью могут привести к задержкам и неудобствам для пользователя, нарушая погружение в виртуальный мир.

3. Проблемы с безопасностью и здоровьем:

Длительное использование VR может вызвать некоторые проблемы со здоровьем, такие как головные боли, тошнота и проблемы с равновесием. Кроме того, погружение в виртуальную реальность может выделить пользователя из реального мира и создать проблемы с безопасностью. Например, студенты могут быть не в состоянии полностью осознавать окружающую среду, что может стать причиной возникновения опасных ситуаций.

4. Ограниченная интерактивность:

Некоторые VR-симуляции могут быть слишком линейными и не давать ученикам достаточно свободы для экспериментов и исследования. А опыт полученный от виртуальной реальности может не предоставлять возможности для сотрудничества и совместной работы, может ограничивать физическую активность учеников, что важно для развития моторики и координации.

Отсутствие реального взаимодействия с предметом изучения может затруднить понимание его свойств и характеристик. VR-обучение может отвлекать от социального взаимодействия и групповой работы, которые являются важными аспектами обучения. VR-симуляции могут не предоставлять возможность развивать практические навыки, необходимые для работы с реальными объектами и инструментами. VR-контент может быть искажен или неточным, что может привести к неправильному пониманию естественных явлений.

5. Зависимость от технологии:

Чрезмерное использование VR может привести к зависимости от технологии и отключению от реального мира. По результатам опроса, проведённым исследователями Технологический Институт Будущего Образования Монтеррея, (Монтеррей, Нуэво-Леон, Мексика) некоторые студенты обвиняют виртуальную реальность в том, что у них возникают проблемы с обучением. «Мы считаем это многообещающим открытием, потому что, независимо от ограничений учащихся, мы можем видеть, что по крайней мере на четверть опыта учащихся внутренние или внешние факторы не оказали негативного влияния.» – поделились учёные в статье о влияние использования виртуальной реальности на преподавание и изучение векторов[7].

10. Необходимость квалифицированного персонала:

Для эффективного использования VR в образовании необходимы учителя, имеющие опыт работы с VR-технологиями и способные интегрировать ее в учебный процесс.

Несмотря на эти недостатки, VR может быть ценным инструментом обучения, если ее использовать с умом и осторожностью. Ключ к успеху — это правильное планирование, создание качественного контента и тщательный контроль над использованием технологии.

Ключевым фактором для успешного использования VR в образовании является тщательное планирование, разработка качественного контента, обучение педагогов и комбинирование VR с традиционными методами. Важно также учитывать возраст учеников, предметную область и цели обучения.

В целом, VR может стать ценным инструментом для преподавания естественных наук, но только при правильном применении. Ключ к успеху — это создание баланса между VR и традиционными методами, чтобы получить максимальную отдачу от обеих технологий.