Педагогические науки/ 5. Современные методы преподавания

зав.кафедрой ЭТТМ Зеленин А.Н., декан факультета ТТМС Юсупов М.Л.

Уральский государственный аграрный университет

Использования элементов технологий 3D визуализации и виртуальной реальности при преподавании технических дисциплин

К настоящему моменту виртуальная реальность является особым компьютерным продуктом, охватывающим фактически все области производственной деятельности человека. Виртуальную реальность породили современные информационные решения. В эпоху информационного общества виртуальная реальность становится одним из видов восприятия окружающей среды.

Виртуальная реальность часто характеризует как глубинную составляющую информационного общества. Перенос действительности в сетевые коммуникации представляет собой виртуальную реальность.

Вот как определяет термин «виртуальная реальность» Википедия.

Виртуальная реальность - это искусственная реальность, электронная реальность, компьютерная модель реальности (англ. virtual  reality,  VR) — созданный  техническими  средствами  мир  (объекты  и  субъекты),  передаваемый  человеку  через  его  ощущения:  зрение,  слух,  обоняние,  осязание  и  другие.  Виртуальная  реальность  имитирует  как  воздействие,  так  и  реакции  на  воздействие.  Для  создания  убедительного  комплекса  ощущений  реальности  компьютерный  синтез  свойств  и  реакций  виртуальной  реальности  производится  в  реальном  времени.

Виртуальная  реальность  копирует  как  действие  на  окружающую  среду,  так  и  адекватную  реакцию  на  это  воздействие.  Для  создания  фактологического  синтеза  действительного  присутствия  компьютерный  комплекс  ощущений  и  реакций  виртуальной  реальности  производится  в  естественном  временном  промежутке.

Окружающие  предметы  в  виртуальной  реальности  ведут  себя  аналогично  поведению  таких  же  объектов  в  реальном  мире.  Человек  воздействует  на  эти  объекты  в  согласии  с  реальными  физическими  закономерностями. 

Например  -  взаимодействие  с  предметами,  свойства  жидкости,  сила  тяжести,  отражение  в  зеркале  и  т.  д.

По  мере  развития  компьютерной  индустрии  и  эволюции  технологии  виртуального  представления  объектов  (3D-моделирование,  3D-панорамы)  одновременно  с  этим  улучшались  приспособления  для  погружения  в  среду  виртуальной  реальности.  Подобные  устройства  и  системы,  за  счет  эффекта  присутствия,  позволяют  человеку  оказаться  внутри  виртуального  мира:  компьютерного  симулятора,  виртуального  музея,  виртуальной  экскурсии  и  т.д.

Интерактивные  компьютерные  симуляторы  основаны  на  взаимодействии  человека  с  создаваемым  ими  виртуальным  миром.  Многие  из  них  основаны  на  отождествлении  реального  человека  с  компьютерным  персонажем,  видимым  или  подразумеваемым.

Существует  устоявшееся  мнение,  что  качественная  трёхмерная  графика  обязательна  для  качественного  приближения  виртуального  мира  игры  к  реальности.  Если  виртуальный  мир  компьютера  не  отличается  графической  красотой,  схематичен  и  даже  двумерен,  погружение  пользователя  в  этот  мир  происходит  не  достаточно.

Существует  целый  класс  компьютерных  симуляторов  какого-либо  рода  деятельности.  Распространены  авиасимуляторы,  автосимуляторы,  разного  рода  экономические  и  спортивные  симуляторы,  электронный  мир  которых  моделирует  важные  для  данного  рода технологий  физические  законы,  создавая  приближенную  к  реальности  модель.

Специально  оборудованные  тренажёры  к  выводу  изображения  и  звука  компьютерного  симулятора  добавляют  другие  ощущения,  такие,  как  наклон  или  тряска  кресла  автомобиля.  Подобные  профессиональные  тренажёры  с  соответствующими  реальными  средствами  управления  применяются  для  обучения.

Несоответствие  команд  интерфейса  пользователя  осуществляемым  в  игре  действиям,  его  сложность  могут  мешать  погружению  в  виртуальный  мир.  С  целью  снять  эту  проблему  используется  не  только  компьютерная  клавиатура  и  мышь,  но  и  компьютерный  руль  с  педалями  и  другие  игровые  манипуляторы.

Виртуальная  реальность  применяется  для  обучения  профессиям,  где  эксплуатация  реальных  устройств  и  механизмов  связана  с  повышенным  риском  либо  связана  с  большими  затратами  (пилот  самолёта,  машинист  поезда,  диспетчер,  водитель  и  т.  п.).  В настоящее время стала доступной возможность виртуальной реальности для сельскохозяйственных агрегатов.

Такое  обучение  на реальных агрегатах обойдется  в  кругленькую  сумму,  а  так  же  есть  риск  неисправности  устройства  или  ошибке  инструктора,  что  может  привести  к  летальным  последствиям  и  потери  самого  агрегата,  а  это  потери  измеряемые  порой  в очень больших финансовых объемах.  Поэтому  используя  возможности  виртуальной  реальности  можно  провести  "за рулем"  намного  больше  часов  с  куда  меньшим  риском  и  затратами.  Тренажеры и симуляторы уже  сейчас  широко  распространяются  при обучении.  Самое  главное  –  можно  передать  не  только  навыки,  но  и  подготовить  человека  к  чрезвычайным ситуациям,  воздействуя  на  его  органы  чувств  для  симулирования  паники,  страха,  подавленности и  прочего.  Реальные  аварийные  ситуации  невозможно  создать,  для  этого  пришлось  бы  реально  разбивать  агрегат,  а  это  ни  в  какие  ворота  не  лезет.  Иначе  у  человека  даже  не  выработается  адреналин  и  сама  ситуация  будет  похожа  на  мыльную оперу.  И  снова  выручает  воздействие  на  органы  чувств.  А  главное  –  это  безопасно.

С  помощью  компьютерного  симулятора  вождения  (не  гонок,  а  именно  самоучителя)  и  игрового  манипулятора  можно  научиться  водить  реальную  машину. 

На  дороге и в поле  вас  будет  ждать  почти  та  же  картина,  что  и  в  игре.  Самоучители  вождения  больше  похожи  на  интересный  экзамен,  где  вместо  надоедливых  текстовых  вопросов  вы  показываете  свои  умения  "на  поле".  В  комплексе  вы  научитесь  практически  управлять  машиной,  чувствовать  агрегат  и  не  нарушать  правила,  выученные  с  помощью  симулятора.  Главное  не  путайте  реальный  мир  с  виртуальным,  починка  настоящего агрегата  дело  затратное.

На  75-летие  УрГАУ  губернатор  Свердловской  области  Куйвашев  Евгений  Владимирович  и  ректор  Донник  И.М.  посетили  зал  виртуальных  симуляторов-тренажеров  сельскохозяйственных  машин.

В  Уральском  государственном  аграрном  университете  в  течении  последних  лет  активно  внедряется  в  учебный  процесс  виртуальная  реальность  для  активизации  обучения.  Навыки,  знания  и  умения,  закрепленные  в  компетенциях,  согласно  стандартам  обучения,  получают  свое  наглядное  закрепление  при  данной  технологии.  В  частности  при  движении  на  тракторе  студенты  получают  реальные  навыки  движения  на  тракторе,  когда  он  движется  отдельно  или  с  прицепом,  а  так  же  навыки  движения  при  агрегатировании  сельхозмашин.  Были  прецеденты,  когда  студенты  превышали  разрешенную  скорость,  что  вызывало  отсоединение  прицепа.  Погружение  в  виртуальный  мир  таково,  что  при  аварийной  ситуации  эмоции  выплескивались  через  край.  Студент  мог  вскакивать,  вскрикивать,  бросать  управление  и  т.д.  В  дальнейшем  разбор  такой  ситуации  преподавателем  с  обучающимися  студентами  давал  дополнительную  возможность  закрепления  полученных  знаний  в  процессе  обучения.

Использование  виртуальной  реальности  в  образовательных  и  научно-исследовательских  целях  позволяет  представлять  объекты  культуры  (архитектурные  объекты  или  музейные  экспонаты)  с  новой  степенью  детализации  и  возможностями  для  просмотра  пользователем.

При  преподавании  таких  дисциплин  как  «Введение  в  специальность»  и  «Фотограмметрия  и  дистанционное  зондирование»  использовались  следующие  элементы  виртуальной  реальности  -  Яндекс-карты, которые  позволяют  рассмотреть  3D-панорамы.  Они  статичны  и  зафиксированы  по  времени.  Однако  дают  хорошее  представление  и  активизируют  обучение  студентов,  особенно  при  посещении  узнаваемых  объектов,  в  частности  при  рассмотрении  своего  ВУЗа.

Элементы  виртуальной  реальности  в  Яндекс-картах  позволяют  рассмотреть  здания  УрГАУ

Кроме  того,  последние  отечественные  программные  разработки  так  же  позволяют  реализовать  виртуальную  экскурсию.

Музей  сельского  хозяйства  России  (открыт  3  ноября  2013  г.)  —  музей  полностью  по  технологии  3D.

Проект  собрал  огромное  количество  информации  об  истории  российского  сельского  хозяйства  и  продолжает  пополнять  свои  экспозиции.  Активное  участие  в  подготовке  материалов  для  «Музея  сельского  хозяйства  России»  приняли  специалисты  департаментов  и  региональных  министерств  сельского  хозяйства  от  Калининградской  области  до  Камчатского  края.

Разделы  Музея  включают  в  себя  залы  регионов,  в  которых  представлены  уникальные  архивные  материалы  об  истории  развития  сельскохозяйственной  отрасли  каждого  уголка  России;  зал  российской  сельскохозяйственной  науки;  галерею  министров  сельского  хозяйства  страны;  зал  истории  сельскохозяйственной  техники,  в  том  числе  иностранных  производителей  сельскохозяйственной  техники,  работавших  ещё  в  царской  России  —  всё  это  может  увидеть  любой  пользователь  сети  Интернет.  В  Музее  также  создана  уникальная  экспозиция  —  «Сельское  хозяйство  России  —  в  лицах».

Создателем  «Музея  Сельского  хозяйства  России»  является  Фонд  Содействия  Развитию  Сельского  Хозяйства  «Единый  центр  развития  сельского  хозяйства»  (ЕЦРСХ)  —  крупнейшая  в  России  некоммерческая  организация  по  поддержке  сельского  хозяйства.

С  появлением  виртуальной  реальности  стало  особенно  актуальным  направление  фото  и  видео  панорам,  а  также  использование  технологии  «Видео  360°»  в  различных  сферах  –  от  музеев  и  интерактивных  видео-экскурсий  до  съемки  архитектурных  сооружений  и  природных  достопримечательностей. 

В  частности,  центральный  стадион  г.  Екатеринбурга,  записанный  в  таком  формате,  производит  неизгладимое  впечатление  –  студент,  попав  в    виртуальную  реальность,  оказывается  прямо  перед  одним  из  архитектурных  достопримечательностей  нашего  города.  Тем  более,  что  в  связи  активизацией  России  на  международной  спортивной  арене,  данный  объект  подлежит  реконструкции  из-за  проведения  на  нем  Чемпионат  мира  по  футболу  в  2018г.  3D-визуализация  позволяет  осуществлять  не  только  зрительный  контроль,  но  и  производить  замеры  между  элементами  архитектурного  объекта,  получая  в  дальнейшем  либо  карты,  либо  чертежи.  Потом,  в  дальнейшем,  студенты  имеют  возможность  проверить  свои  результаты  на  реальном  объекте.

Программная  оболочка  для  3D  панорамы  -  Центральный  стадион  г.  Екатеринбурга 

От  ООО  "Технология  2000"  (г.  Екатеринбург)  доступен  Виртуальный  тур  по  исторически  ценным  зданиям  и  сооружениям  конца  XIX  и  начала  XX  веков.  Доступ  к  данным:  http://demolazer.tech-2000.ru)

ООО  "Технология  2000"  (г.  Екатеринбург)  выполняет  работы  по  лазерному  сканированию  объектов  и  территорий.  В  отделе  маркшейдерских  и  геодезических  работ  в  2013  г.  проведены  работы  по  созданию  обмерных  чертежей  внешних  фасадов  «Главной  арены»  комплекса  «Стадион  Центральный», г. Екатеринбург.

Работы  выполнены  в  рамках  Государственного  контракта  по  разработке  проекта  реконструкции  комплекса  «Стадион  Центральный»  к  Чемпионату  мира  по  футболу  2018г. 

Комплекс  работ  включал: 

-                   наземное  лазерное  сканирование  с  использованием  двух  сканирующих  систем:  Leica  Scan  Station  2  и  Faro  Focus  3D;

-                   создание  обмерных  чертежей  всех  фасадов  здания;

-                   детальная  прорисовка  всех  архитектурных  элементов;

-                   нанесение  на  чертежи  видимых  трещин  и  зон  разрушений.

Благодаря  современным  инновационным  технологиям  и  квалифицированному  персоналу,  полевые  и  камеральные  работы  были  выполнены  в  рекордно  короткие  сроки  с  высокой  точностью  и  детальностью.

В  связи  с  быстрым  распространением  технологии  актуальным  является  вопрос  организации  хостинга  для  файлов  в  формате  «Видео  360°».  Важной  составляющей  такого  хостинга  является  возможность  не  только  воспроизвести  видео  с  возможностью  вращения  мышкой,  но  и  адаптация  для  гарнитур  виртуальной  реальности,  как  стационарных  (Oculus  Rift),  так  и  мобильных.

В  данный  момент,  полноценную  поддержку  «Видео  360°»  осуществляют  всего  несколько  сервисов  –  французский  Kolor  (на  момент  написания  статьи  куплен  американской  компанией  GoPro),  также  частичную  поддержку  Видео  360  в  2015  году  сделал  Youtube  (есть  возможность  вращения  мышкой,  но  нет  адаптации  для  гарнитур  виртуальной  реальности).

Посещение  острова  Гамильтон  в  360˚  виртуальной  реальности  с  Qantas

Сотрудничество  Qantas,  Гамильтон-Айленд  и  Samsung  позволило  создать  уникальный  и  захватывающий  опыт  виртуальной  реальности  одного  из  самых  популярных  и  живописных  мест  Австралии.  Для  лучшего  результата  при  просмотре  необходимо  выбрать  разрешение  1440P  (HD),  2160p  или  (4K)  из  меню  настройки  качества.  Достаточно  просто  навести  курсор  на  видео,  нажать  и  перетащить  в  любом  направлении,  чтобы  получить  обзор  в  360˚.  В  этой  трехмерной  графике  можно  летать  с  пилотами  в  кабине  самолета  Qantas,  видеть  его    приземление  в  аэропорту  Гамильтон-Айленд,  плавать  с  морскими  черепахами  и  рассмотреть  обилие  тропической  морской  жизни  в  районе  Большого  Барьерного  рифа,  насладиться  обзором  из  вертолета  при  полете  над  рифом.  Для  такой  возможности  для  персональных  компьютеров  необходим  браузер  Google  Chrome  последней  версии.  Для  пользователей  IOS  и  Android  необходимо  установить    последнюю  версию  YouTube  App. 

Для  использования  большинства  таких  сервисов  требуется  аппаратура  и  интернет  высокого  класса,  так  как  происходит  передача  информации  в  высоком  разрешении,  так  называемое  HD-разрешение.

«HD  Ready»  —  маркетинговый  термин  (а  также  соответствующая  программа  сертификации),  описывающий  соответствие  видеооборудования  определенному  стандарту  работы  с  видеоконтентом.  Термин  официально  используется  в  Европе  с  января  2005  года,  когда  Европейская  отраслевая  ассоциация  информационных  систем,  телекоммуникационных  технологий  и  бытовой  электроники  (EICTA)  анонсировала  этот  логотип.  Следует  понимать,  что  данный  стандарт  разработан  с  упором  на  различные  технологии  защиты  контента  от  пиратства  и  его  отсутствие  никак  не  связано  со  способностью  конкретного  устройства  отображать  HD-видео.

Телевидение  высокой  чёткости  (HD  или  HDTV,  сокр.  от  англ.  high  definition  television;  в  России  в  официальных  документах  используется  аббревиатура  ТВЧ)  —  система  телевидения,  с  разрешающей  способностью  по  вертикали  и  горизонтали,  увеличенной  примерно  вдвое  по  сравнению  со  стандартной.  Действующий  ГОСТ  Р  53533—2009  определяет  систему  телевидения  высокой  чёткости  как  телевизионную  систему,  параметры  которой  выбраны  исходя  из  расстояния  наблюдения,  равного  трём  высотам  наблюдаемого  изображения.  Таким  образом,  повышенная  чёткость  ТВЧ  позволяет  рассматривать  изображение  с  более  близкого  расстояния,  чем  телевидение  стандартной  чёткости,  или  использовать  экраны  больших  размеров.  При  этом  строчная  структура  изображения  остаётся  незаметной  и  обеспечивается  ясность  деталей,  различимых  в  исходном  сюжете  для  наблюдателя  со  средней  остротой  зрения.

Современное  цифровое  телевидение  высокой  чёткости  основано  на  рекомендации  ITU-R  ВТ.709  Международного  союза  электросвязии  обеспечивает  соотношение  сторон  экрана  16:9  с  разрешением  1920×1080  пикселей.  Такое  телевизионное  изображение,  в  зависимости  от  типа  развертки  (чересстрочная  или  прогрессивная),  называется  1080i  или  1080p.  Кроме  высокого  качества  изображения  ТВЧ  предусматривает  передачу  многоканального  звука,  чаще  всего  стандарта  Dolby  Digital.  Российским  национальным  стандартом,  определяющим  основные  параметры  телевещания  высокой  четкости,  является  ГОСТ  Р  53533-2009.

Корпоративные  и  национальные  стандарты  телевидения  высокой  четкости  могут  отличаться  от  российского.  Так,  некоторые  американские  и  европейские  телевизионные  компании  (ABC,  Fox,  ESPN,  ARD,  ZDF,  VRT)  практикуют  рекомендованное  Европейским  вещательным  союзом  изображение  720p  (разрешение  1280×720  с  прогрессивной  разверткой),  которое  в  России  считается  телевидением  повышенной  четкости  (ГОСТ  Р  53536-2009).

Действующие  системы  телевидения  высокой  четкости  также  предполагают  использование  цифровых  технологий  передачи  изображения  и  компрессии  передаваемых  данных,  хотя  истории  известны  аналоговые  и  гибридные  системы  HDTV.

Передача  видеосигнала  высокой  четкости  на  дальние  расстояния  осуществляется,  как  правило,  в  сжатом  цифровом  виде.  Сжатие  видео  на  порядки  снижает  требования  к  ширине  канала  передачи  (с  1,485  Гбит/с  до  8—25  Мбит/с),  при  этом  качество  изображения  остаётся  приемлемым.  Для  кодирования  видеосигнала  высокой  четкости  наиболее  часто  используются  форматы  MPEG-2  и  MPEG-4/AVC  и  стандарты  цифрового  телевещания  (DVB-T,  DVB-T2,  ATSC,  ISDB-T,  DTMB-T).  Для  передачи  контента  годится  практически  любой  цифровой  канал  (QoS)  достаточной  ширины  (15—25  Мбит/с  для  MPEG-2  или  8—12  Мбит/с  для  MPEG-4  —  в  зависимости  от  степени  сжатия)  и  гарантирующий  приемлемый  уровень  задержки  сигнала  (1—10  с,  в  зависимости  от  размера  буфера  приемного  устройства  и  требований  к  задержке  сигнала).

Передача  сигнала  высокой  четкости  на  короткие  расстояния  (от  приёмника  пользователя  к  дисплею)  осуществляется  в  несжатом  виде  через  цифровые  интерфейсы  (кабели)  HDMI  и  DVI-D.  Использование  цифровых  интерфейсов  позволяет  полностью  избавиться  от  цифро-аналоговых  преобразований  на  всём  пути  прохождения  сигнала.  Однако  допускается  подключение  и  по  компонентным  аналоговым  интерфейсам  (RGBHV  и  YPbPr).  Телевидение  высокой  четкости  предназначено  в  основном  для  просмотра  на  больших  экранах,  поддерживающих  маркетинговый  код  Full  HD.

4G  (от  англ.  fourth  generation  —  четвёртое  поколение)  —  поколение  мобильной  связи  с  повышенными  требованиями.  К  четвёртому  поколению  принято  относить  перспективные  технологии,  позволяющие  осуществлять  передачу  данных  со  скоростью,  превышающей  100  Мбит/с  -подвижным  и  1  Гбит/с  —  стационарным  абонентам.

Технологии  LTE  Advanced  (LTE-A)  и  WiMAX  2  (WMAN-Advanced,  IEEE  802.16m)  были  официально  признаны  беспроводными  стандартами  связи  четвёртого  поколения  4G  (IMT-Advanced)  Международным  союзом  электросвязи  на  конференции  в  Женеве  в  2012  году.

В  2013  году  появился  прототип  шлема  виртуальной  реальности  нового  поколения  –  Oculus  Rift от  компании  Oculus  (http://www.oculus.com),  собравший  более  $90  млн.  на  краудфандинговых  площадках  в  США,  а  также  от  различных  инвесторов.  Отличительной  особенностью  шлема  Oculus  Rift  является  линзовый  способ  построения  изображения  –  зритель,  надевший  шлем,  смотрит  на  стерео-изображение  не  напрямую,  а  через  специальные  асферические  линзы.  С  помощью  линз  удалось  существенно  расширить  угол  обзора,  сделав  его  близким  к  биологическому  зрению  человека  (110°  против  45-50°  в  обычных  очках),  благодаря  чему  шлем  обеспечивает  необыкновенно  глубокое  погружение  в  виртуальную  реальность.  Данная  особенность  определила  дальнейшую  судьбу  очков  –  проект  стал  одним  из  самых  динамично  развивающихся  в  индустрии,  по  всему  миру  стали  создаваться  экспериментальные  приложения  для  Oculus  Rift,  а  в  2014  году  произошла  одна  из  рекордных  сделок  в  индустрии  –  Facebook  осуществил  покупку  компании  Oculus  за  $2  млрд.


Шлем виртуальной реальности Oculus Rift DK2 и пользователь, 2014г.

Конец  2014  года  был  ознаменован  появлением  целого  ряда  различных  шлемов  (или,  точнее  сказать,  —  гарнитур)  виртуальной  реальности,  построенных  по  аналогичному  принципу  и  предназначенных  для  использования  вместе  со  смартфоном.  В  гонку  по  созданию  таких  продуктов  включились  крупные  компании  —  Samsung  (Samsung  Gear  VR),  Google  (Google  Cardboard),  HTC  (HTC  Vive),  также  возникло  множество  стартапов  по  изготовлению  шлемов  –  Homido  (Франция),  Fibrum  (Россия),  ColorCross  (Китай)  и  другие. 

Принципиальным  отличием  этих  гаджетов  от  Oculus  Rift  являлось  то,  что  перечисленные  шлемы  использовали  в  качестве  экрана  смартфон,  вставляющийся  внутрь  шлема.  Таким  образом,  отпала  необходимость  в  использовании  компьютера  и  соединительных  проводов  для  подключения  Oculus  Rift,  а  стоимость  шлема  упала  до  $30.


Гарнитуры  виртуальной  реальности

В  настоящий  момент  (май  2015  г.)  гарнитуры  виртуальной  реальности  поддерживаются  большим  количеством  компьютерных  игр  (Half-Life  2,  Team  Fortress  2,  Mirror’s  Edge,  War  Thunder,EVE  Valkyrie  (ex.  EVR)  от  CCP,  DCS:  World,  Ил-2  Штурмовик  «Битва  за  Сталинград»,  Euro  Truck  Simulator  2,  Minecraft,  Live  For  Speed)  и  несколькими  игровыми  движками  (CryEngine,  Unreal  Engine  (версии  3  и  4),  Unity,  Unigine,  Source,  CopperCube.  Виртуальную  реальность  можно  просматривать  и  без  шлема  —  вращая  смартфон,  но  при  этом  существенно  уменьшается  эффект  присутствия.

Создание  контента  в  формате  видео  360°  к  настоящему  моменту  не  является  тривиальной  задачей,  несмотря  на  то,  что  разработано  специализированное  оборудование  (видео-камеры  360°)  и  программное  обеспечение  для  последующей  обработки  материала. 

Постепенное  распространение  технологии  можно  объяснить  целым  рядом  сложностей:  большой  объем  обрабатываемых  материалов,  частично  ручной  процесс  обработки,  дороговизна  оборудования,  и,  самое  главное,  —  отсутствие  удобного  средства  просмотра.  Действительно,  до  появления  гарнитур  виртуальной  реальности  единственным  способом  просмотра  видео  360°  был  специализированный  плеер,  в  котором  пользователь  имеет  возможность  крутить  мышкой  видео  «вокруг  себя».


Различные  компоновки  камер  для  съемки  фото  и  видео  360°

С  появлением  гарнитур  виртуальной  реальности  ситуация  изменилась  –  пользователь  оказывается  «внутри»  видео  и  ощущает  практически  полную  степень  погружения  в  виртуальное  пространство.  В  большом  количестве  появились  различные  творческие  группы  и  стартапы,  реализующие  собственные  технологические  решения  для  съемки  видео  360°,  отличающиеся  заметным  разнообразием  и  характеристиками.

Особенно  необычно  выглядят  решения,  позволяющие  снимать  видео  360°  в  3D  формате  (для  каждого  глаза  создается  своя  видео-сфера,  затем  они  совмещаются  в  специализированном  плеере  для  воспроизведения).  3D  видео  360°  дает  зрителю  ощущение  пространства  более  сильное,  чем  в  обычном  «моно»  варианте,  однако  требует  существенно  больше  ресурсов  –  как  для  обработки  материалов,  так  и  для  решения  различных  технических  задач.  В  частности,  отдельной  является  проблема  верхних  камер  и  их  размещения  (таким  образом,  чтобы  при  любом  повороте  головы  наверх  зритель  видел  правильную  картинку).


Различные  компоновки  камер  для  съемки  фото  и  видео  360, 
включая  стерео-компоновку  для  3D  видео  360  (на  примере  камер  360  Heros)

Особой  задачей  при  создании  контента  для  виртуальной  реальности,  будь  то  3D-моделирование  или  «Видео  360°»  является  запись  и  воспроизведение  объемного  звука  –  ведь  пользователь,  находясь  в  виртуальной  реальности,  должен  слышать  разный  звук  в  зависимости  от  положения  головы.

В  компьютерных  игровых  движках  эта  проблема  решена  с  помощью  специальных  программных  средств,  задающих  расположение  источников  звука  в  виртуальном  пространстве.  Однако  с  появлением  формата  «Видео  360°»  и  возможности  записи  в  этом  формате  музыкальных  концертов,  возникла  необходимость  записывать  звук  предельно  точно  –  так,  как  его  слышит  человек,  стоящий  в  определенной  точке.

Для  этой  цели  исследователи  используют  т.н.  бинауральный  звук  –  он  записывается  на  специальные  микрофоны,  по  форме  повторяющие  ушную  раковину  человека.


Устройства  для  записи  бинаурального  звука  от  компании  3Dio

Глобальная  информатизация  общества  породила  целый  комплекс  принципиально  новых  технологий,  с  которыми  на  протяжении  всей  истории  человечество  ранее  не  сталкивалось.

Происходящие  процессы  в  России  на  современном  этапе  обуславливают  подготовку  высококвалифицированных  инженерных  специалистов  различного  профиля.  Применение  активных  форм  обучения  в  преподавании  технических  дисциплин  обусловлено  рядом  причин:  во-первых,  студенты  должны  не  только  получить  определенные  знания,  но  и  уметь  применять  их  в  конкретной  практической  ситуации.  Такие  формы  учебного  процесса,  значительно  активизируют  учебный  процесс.  Они  способствуют  активному  взаимодействию  студентов  и  преподавателей.  Для  совершенствования  и  активизации  учебного  процесса  в  высшей  школе  большое  значение  имеет  знание  и  учёт  тех  особенностей  вузовского  обучения,  которые  обусловливают  необходимость  перестройки  у  студентов  сложившихся  в  школе  стереотипов  учебной  работы  и  вооружение  их  новыми  умениями  и  навыками  учебно-познавательной  деятельности.

Ориентация  на  активное  обучение  стала  одним  из  значимых  компонентов  стратегии  перестройки  профессионального  образования  в  высших  учебных  заведениях.  Активное  обучение  -  это,  прежде  всего  новые  формы,  методы  и  средства  обучения,  получившие  название  активных.  Большое  значение  в  активизации  процессов  обучения  имеет  комплексное  и  целенаправленное  использование  технических  средств,  однако,  главное  в  учебном  процессе  -  активность  студента.  Активные  методы  охватывают  все  виды  аудиторных  занятий  со  студентами.  Для  совершенствования  и  активизации  учебного  процесса  в  высшей  школе  большое  значение  имеет  учет  особенностей  вузовского  обучения,  которое  требует  перестройки  у  студентов  стереотипов  учебной  работы  сложившейся  в  школе  и  вооружение  новыми  умениями  и  навыками  учебно-­познавательной  деятельности.

Формирование  активного  обучения  студентов  одно  из  средств  развития  познавательной  деятельности.  Применение  на  практике  проблемного  и  развивающего  обучения  привело  к  возникновению  методов,  получивших  название  «активные».  Свой  вклад  в  развитие  активных  методов  обучения  внесли  А.М.  Матюшкин,  Т.В.  Кудрявцев,  М.И.  Махмутов,  И.Я.  Лернер,  М.М.  Леви.  Но  в  связи  с  тем,  что  данные  исследования  по  активным  методам  проводились  в  основном  на  материале  школьного  обучения,  что  затруднило  внедрение  активных  методов  в  вузе,  так  как  требовалась  определенная  адаптация  для  теории  активных  методов  к  вузовскому  дидактическому  процессу.  Надо  отметить,  что  А.М.  Матюшкин  в  своих  работах  не  только  обосновал  необходимость  использования  активных  методов  во  всех  видах  учебной  работы  студентов,  но  и  ввел  понятие  диалогического  проблемного  обучения  как  наиболее  полно  передающего  сущность  процессов  совместной  деятельности  преподавателей  и  студентов,  а  также  их  взаимной  активности  в  рамках  «субъект-субъективных»  отношений  [2,  с.  129].  Вместе  с  тем,  в  основе  исходных  положений  теории  активных  методов  обучения  находится  концепция  «предметного  содержания  деятельности»,  разработанная  академиком  А.Н.  Леонтьевым,  именно  с  тем  познание  определяется  как  деятельность,  направленная  на  освоение  предметного  мира.  Поэтому,  вступая  в  контакт  с  предметами  внешнего  мира,  человек  познает  их  и  обогащается  практическим  опытом  как  познания  мира  (обучения  и  самообучения),  так  и  воздействия  на  него  [3,  с.  178].  Исходя  из  сказанного  и  подходов  ученных  к  проблеме  с  точки  зрения  педагогики,  методы  активного  обучения,  как  средство  развития  познавательной  активности  студентов,  можно  разделить  на  три  группы  методов,  наиболее  интересных  для  использования  в  целях  управления  формирования  мышления.

Эти  методы  программированного  обучения,  проблемного  обучения,  интерактивного  обучения.  Следует  лишь  подготовить,  что  во  время  занятия  от  преподавателя  требуется  гораздо  больше  активности  и  творчества,  чем  тогда,  когда  оно  проходит  пассивно,  в  форме  пересказа  вычитанных  в  книгах  или  давно  известных  истин.  Интерактивные  методы  будут  иметь  наибольший  эффект  не  только  обучающийся,  но  и  воспитательный.

Активные  методы  обучения  побуждают  студентов  к  активной  мыслительной  и  практической  деятельности  в  процессе  овладения  учебным  материалом.  Предполагается  использование  такой  системы  методов,  которая  направлена  главным  образом  не  на  изложение  преподавателем  готовых  знаний,  их  запоминание  и  воспроизведение,  а  на  самостоятельное  овладение  студентами  знаниями  и  умениями  в  процессе  активной  мыслительной  и  практической  деятельности.  Особенности  активных  методов  обучения  состоят  в  том,  что  в  их  основе  заложено  побуждение  к  практической  и  мыслительной  деятельности,  без  которой  нет  движения  вперед  в  овладении  знаниями.  Появление  и  развитие  активных  методов  обусловлено  тем,  что  перед  обучением  встали  новые  задачи:  не  только  дать  студентам  знания,  но  и  обеспечить  формирование  и  развитие  познавательных  интересов  и  способностей,  творческого  мышления,  умений  и  навыков  самостоятельного  умственного  труда.  Активное  обучение  отличается  от  обычного  обучения  рядом  особенностей,  к  которым,  прежде  всего,  относится  активизация  мыследеятельности  студентов  путем  формирования  специальных  условий,  которые  способствуют  этой  активизации  независимо  от  их  желания.  Активное  обучение  -  представляет  собой  такую  организацию  и  ведение  учебного  процесса,  которая  направлена  на  всемерную  активизацию  учебно-познавательной  деятельности  обучающихся  посредством  широкого,  желательно  комплексного,  использования  как  педагогических  (дидактических),  так  и  организационно  управленческих  средств  (В.  Н.  Кругликов,  1998). 

Использование  активных  методов  обучения  позволяет  преподавателю  создать  положительный  микроклимат  в  группе,  что  будет  создавать  атмосферу  свободного  общения  занятии.  В  современных  условиях  рыночных  отношений  имеются  самые  разные  подходы  к  повышению  качества  подготовки  студентов  в  высшем  учебном  заведении.  Причем,  появилась  необходимость  создавать  такие  дидактические  условия,  которые  бы  изменили  мотивацию  учения  в  лучшую  сторону.  Основа  психологической  теории  учения  -  это  активная  познавательная  деятельность  самого  обучаемого,  приводящая  к  формированию  умения  творчески  мыслить,  используя  приобретаемые  в  процессе  деятельности  профессиональные  компетенции.  Активных  методов  обучения  в  педагогике  существует  множество.  Одним  из  таких  является  интерактивный  метод.

Интерактивный  -  означает  способность  взаимодействовать  или  находится  в  режиме  беседы,  диалога  с  чем-либо  (например,  компьютером)  или  кем-либо  (человеком).  Интерактивное  обучение  -  это,  прежде  всего,  диалоговое  обучение,  в  ходе  которого  осуществляется  взаимодействие  преподавателя  и  студента.  Суть  интерактивного  обучения  состоит  в  том,  что  учебный  процесс  организован  таким  образом,  что  практически  все  студенты  учебной  группы  оказываются  не  только  вовлеченными  в  процесс  познания,  но  они  имеют  возможность  понимать  и  рефлектировать  по  поводу  того,  что  они  знают  и  думают.

С  развитием  научно-технического  прогресса,  увеличивается  объем  информации,  обязательной  для  усвоения.  Информация  быстро  устаревает  и  нуждается  в  постоянном  обновлении.  Отсюда  следует,  что  обучение,  которое  ориентировано  главным  образом  на  запоминание  и  сохранение  материала  в  памяти,  уже  только  отчасти  сможет  удовлетворять  современным  требованиям.  Значит,  выступает  проблема  формирования  таких  качеств  мышления,  которые  позволили  бы  студенту  самостоятельно  усваивать  постоянный  поток  новой  информации,  развитие  таких  способностей,  которые,  сохранившись  и  после  завершения  образования,  обеспечивали  человеку  возможность  не  отставать  от  ускоряющегося  научно-технического  прогресса.  Нужны  новые  методы  и  подходы  в  обучении,  которые  могли  научить  студентов  учиться,  т.е.  самостоятельно  находить  и  усваивать  нужную  информацию.  Роль  преподавателя  направлять  и  подводить  итог  проделанной  работе  студента,  указывать  на  ошибки  в  процессе  выполнения  заданий.

Литература

1.                 Газизова  Г.  М.,  «Использование  методов  интерактивного  обучения  как  фактор  успешного  овладения  студентами  профессиональными  компетенциями»  .//Труды  МЭЛИ: электронный  журнал.  -  2008  -  №7  -  С  8.  (http://www.meli.ru/c-magazinc/vipusk7.htm).

2.                 Огольцова  Е.Г,  Хмельницкая  О.М.,  «Формирование  активного  обучения  как  средство  развития  познавательной  деятельности  студентов»  //  Развитие  качества  высшего  профессионального  образования  в  современных  условиях.  Материалы  региональной  научно-  практической  Интернет-конференции.  -  2009  г.  -  С.  129-133.

3.                 Педагогика  /  Под  ред.  П.И.Пидкасистого.  -  М.,  1995.