Благодаря господдержке и инициативам самих студентов российские университеты постепенно превращаются в мощные центры экспертизы по VR/AR-технологиям. Теперь им осталось только пережить кризис.
Во всем мире университеты и исследовательские институты зачастую становятся первыми пользователями новых технологий и открывают для общества прикладные грани достижений в IT. Крупнейшие российские вузы, несмотря на многочисленные стереотипы об “отсталости” нашего высшего образования, в целом соответствуют мировому тренду: в последние годы региональные образовательные центры вовлекаются в масштабные проекты создания VR-лабораторий, в которых доступ к виртуальной реальности позволяет не только улучшать сам образовательный процесс, но и дает стране новые IT-решения и готовит кадры с нужными компетенциями.
В России VR в высшем образовании и студенческой науке пока распространен далеко не так широко не так, как в передовых технологических странах — США, Китае, Канаде или Австралии, но по ряду ключевых параметров не только не отстает, но зачастую и опережает западные университеты. Например, по степени вовлечения крупного бизнеса в VR-проекты вузов и по объемам федерального финансирования — в рамках нацпроектов «Образование» и «Цифровая экономика» (подпроект «Цифровые технологии») до 2025 года на разработку контентных проектов и образовательных платформ правительство планирует выделить 5,5 млрд рублей.
О том каких успехов уже добились российские вузы и какую пользу принесет VR в университетской среде — мы и поговорим сегодня.
Новая парадигма высшего образования
Как мы уже рассказывали, VR/AR-технологии в учебном процессе могут давать существенный прирост в результативности обучения. Однако применительно к высшему образованию, принято говорить именно о глобальной отраслевой пользе. Например, авторы национальной программы «Цифровая экономика» акцентируют внимание на том, что VR поможет окончательно решить ряд проблем, связанных с качеством дистанционного и заочного обучения, а также с реализацией единых государственных стандартов подготовки специалистов.
Сегодня в России насчитывается почти четыре миллиона студентов, среди которых примерно 18% заочников. Большая часть занимается по учебным вузовским программам самостоятельно и появляется только на зачетных мероприятиях и экзаменах. По мнению чиновников минобразования, такой формат подготовки специалистов страдает от низкой степени вовлеченности студентов в материал и недостаточной мотивации. Появление иммерсивных программ на VR-платформах поможет выровнять качество погружения в очной и заочной формах обучения.
Даже без учета событий 2020-21 годов (из-за пандемии ковида почти 2,5 млн студентов сейчас переведены на удаленную форму обучения), множество студентов России получают высшее образование дистанционно: в филиалах региональных вузов, через телеконференции или сессионно (когда преподаватель приезжает в филиал для интенсивных занятий на короткий срок). Из-за сложности организации такой формы обучения и сохраняющейся технической отсталости региональных вузов несложно догадаться какое там качество процесса.
В целом российские вузы сильно отстают от мировой практики дистанционного образования: в крупнейших международных университетах до 30% всех студентов обучаются удаленно. Это связано с многими факторами, но прежде всего, конечно, с тем, что учеба в крупном университете далеко не всем по карману. Практика дистанционного высшего образования в таком случае воспринимается, как дешевая и доступная альтернатива очным формам обучения.
В иммерсивных программах авторы «Цифровой экономики» и чиновники Минобрнауки РФ видят возможность серьезно прокачать дистанционное образование, повысить его привлекательность и актуальность для выпускников школ, а также привлечь частный капитал к финансированию вузов.
Бум VR-лабораторий в вузах
До 2017 года лишь крупнейшие вузы за свой счет или средства частных компаний-попечителей закупали оборудование для изучения виртуальной реальности на курсах, связанных с 3D-моделированием.
Пионерами во внедрении виара выступили крупные машиностроительные институты. Среди них можно выделить проект Института машиностроения, материалов и транспорта в Санкт-Петербурге, который уже с середины 2010-х использует программно-аппаратный комплекс виртуального окружения X-sided CAVE 3D. Система используется для анализа и оценки результатов моделирования крупномасштабных технических систем — больших энергоустановок, моделей кораблей, самолетов, крупных промышленных агрегатов.
Преподаватель ИММТ принимает ВКР по проектированию газотурбинных двигателей в AR-окружении X-sided CAVE 3D.
В 2016 году ИММТ начал использовать для этой программы шлемы НТС Vive для анализа результатов предсказательного моделирования.
Системный процесс внедрения VR в высшее образование был запущен в 2017 году, когда технологии массово пошли в учреждения дополнительного образования, начали появляться детские технопарки — «Кванториумы», а вузы начали объявлять о включении VR в программы бакалавриата и магистратуры.
Один из первых виртуальную реальность в образовании начал осваивать Дальневосточный федеральный университет во Владивостоке, который сегодня выступает важным центром VR-экспертизы в академической среде. ВУЗ первым запустил магистерскую программу по виртуальной и дополненной реальности. Лаборатория VR/AR-инструментов была открыта и в Южном федеральном университете (Ростов-на-Дону), ее задача — предоставить виртуальные среды экспериментов аспирантам-физикам и математикам, которые ставят эксперименты по фотонике и квантовым вычислениям. Крупные VR-лаборатории функционируют в НИУ ВШЭ, Московском политехническом университете, МИСИС, Университете ИТМО.
Летом 2020 был запущен крупный проект по моделированию социальных и научных процессов с помощью VR и нейросетей в четырех московских университетах: НИУ ВШЭ, Московском политехническом университете, Московском государственном технологическом университете и в университете «Синергия». В рамках проекта ученые проектируют оборудование для изучения космоса, создают виртуальные прототипы в области робототехники, информатики и биотехнологий.
Согласно госпрограмме с 2017 за три года планировалось запустить 55 VR-лабораторий при крупных региональных вузах, а к 2025 году число центров виртуальной реальности должно превышать 100 по всей стране. К концу действия программы доля виртуальной реальности во всем образовательном контенте должна составить 30% от всех учебных материалов.
VR помогает готовить российских инженеров и медиков
Большинство специалистов отмечают, что именно подготовка медиков и инженеров с помощью VR-программ даст наиболее заметный эффект в ближайшем времени (мы уже писали об интересных примерах из зарубежного опыта). Для будущих инженеров виртуальная реальность — это возможность моделировать сложный техпроцесс или механизм, а студенты-медики с помощью VR изучают анатомию и тренируются проводить операции.
Среди первопроходцев можно выделить Томский политехнический университет (ТПУ), который первым открыл студентам VR-копию единственного действующего учебного реактора в России.
Виртуальный ядерный реактор ТПУ
Томский политех активно внедряет VR-моделирование в обучение и предоставляет публичный доступ к своим наработкам. Помимо VR-реактора, на сайте университета также можно скачать виртуальную модель геологического полигона, который используется в курсах «Геология», «Прикладная геология», «Технология геологической разведки», «Нефтегазовое дело».
На фоне этих успехов другой вуз Томска — Институт прикладной математики и компьютерных наук в 2019 году запустил магистерскую программу по VR и уже приступил к подготовке специалистов в области виртуальной и смешанной реальности.
Среди медицинских вузов отличился Тихоокеанский государственный медицинский университет (Владивосток), который стал одним из первых, кто начал использовать VR в подготовке студентов к врачебной практике. В качестве платформы используется линейка решений MedVR, в них обучающийся отрабатывает принципы общей врачебной практики прежде, чем перейти в интернатуру и встретиться с реальными пациентами.
Симулятор XR-Clinic, в котором студенты ТГМУ проходят VR-практику
Проректор Тихоокеанского государственного медицинского университета Сергей Лебедев отмечает, что VR-лаборатория помогла студентам не потерять темп подготовки после перехода на удаленное обучение.
Свою VR-программу начал внедрять Сибирский государственный медицинский университет (СибГМУ), который планирует использовать виртуальную реальность для подготовки нейрохирургов, неврологов и медицинских кибернетиков. В поволжском регионе лидером в области использования виртуальной и дополненной реальности для обучения студентов-хирургов стал Самарский государственный медицинский университет (СамГМУ), в данный момент вуз разрабатывает VR-комплексы по реабилитации слуха. Отработка одной из самых сложных практик в этой области — хирургическая операция на среднем ухе — теперь происходит в наглядной форме без риска совершить непоправимую ошибку.
Успеет ли отрасль за модернизацией
К сожалению, появление государственных программ и ярких практик применения VR в вузах не свидетельствуют об успешном и гладком внедрении новых парадигм в высшем образовании. Отрасль страдает от кучи системных проблем, которые препятствуют не только внедрению VR/AR, но и модернизации высшего образования в целом, авторитет которого сильно упал в последние годы.
Во многом это связано с сильном отставанием государственных образовательных стандартов от современных потребностей общества и бизнеса, а также с затяжным кадровым кризисом в учебных заведениях. В методическом плане во многих вузах до сих пор главенствует дидактическая модель обучения, в рамках которой студентам не предоставляется достаточно инструментов для самостоятельных исследований, а преподаватель является центральной фигурой контроля учебного процесса. По мнению многих специалистов, устарела и система оценок, а способы мониторинга прогресса учащихся отстали от возможностей информационных систем. Все это может стать серьезным тормозящим фактором для VR в высшем образовании.
Станет ли VR/AR привычным явлением в российских вузах в целом зависит от хода национального проекта «Образование», который в новой редакции действует уже 2 года. Сильный удар по реализации проекта нанесла пандемия и экономические кризисы 2020 года, которые замедлили модернизацию и заставили оттянуть часть ресурсов на экстренные решения — перевод на дистанционное образование и поддержка преподавательского состава: среди преподавателей вузов высок процент граждан старше 60 лет, входящих в повышенную зону риска по COVID19. Уже сейчас многие эксперты из сферы образования предполагают, что в 2021 году темпы внедрения VR в вузы в лучшем случае останутся на прошлогодних показателях, а в худшем — замедлятся.
Однако студенческий энтузиазм и господдержка вместе дают процессу хорошее ускорение, тем более, что VR/AR-технологиям вовсе не обязательны лабораторные опыта, и любая работа в виртуальной реальности легко продолжается и в дистанционном формате. И вполне может быть, что кризисная ситуация ускорит перерождение высшего образования в России.
Павел Овчинников