виртуальные тренажеры для обучения
10 ярких примеров корпоративного обучения в Виртуальной Реальности!
Современные технологии развиваются в геометрической прогрессии и становятся все более доступными. Всем привычное Аналоговое образование устаревает и нужно это признать.
Его нужно и можно менять.
Визуализация + Интерактив = залог эффективного обучения на VR-тренажерах.
Виртуальная реальность уже давно успешно используется в сфере высшего образования и производственного обучения. Во многих случаях форма обучения виртуальной реальностью обеспечило значительно более высокие результаты тестов с пользователями.
Можно выделить 3 основные технологии в VR и AR обучении:
Вот основные преимущества VR обучения:
✦ Можно посмотреть конструкцию изнутри. Можно показать все процессы от механики до взаимодействия веществ на молекулярном уровне;
✦ Глубокое погружение обучаемого в процесс достигается в недорогих шлемах виртуальной реальности (к примеру Oculus Go);
✦ Обучение в полуигровой форме естественным образом привлекает внимание учащегося;
✦ Интерактивное взаимодействие с предметом обучения с помощью положения головы и контроллера, расположенного в руке;
✦ Режим «Обучение» позволяет детально вникнуть в предмет и получить практические навыки;
✦ С режимом «Экзамен» можно контролировать знания ученика;
✦ Режим «Мультиюзер» позволяет использовать уроки совместно, в коллективных сценариях;
✦ Удаленное обучение. Не требуется реальное оборудование;
✦ Отработка внештатных и аварийных ситуаций;
✦ Оптимизация рабочих процессов – еще одна выгода от VR.
VR при обучении персонала. Реальные плюсы и минусы
Лет 20 занимаюсь разработкой обучающих программ для обучения специалистов. За это время использовал массу устройств VR. Были и eMagin Z800 3D Visor, Razer Hydra, стереопроекционная система Barco с серебряным экраном обратной проекции, первый Oculus, перчатки, OptiTrack и т.д. И каждый раз все заканчивалось или прекращением производства оборудования или просто «экспериментами», часто возможности VR оборудования не позволяли «серьезное» использование при обучении персонала.
Например, уже ставший историей, eMagin z800 не позволял работать человеку, впервые его надевшему, более 5 минут. Обычно начиналось головокружение и другие неприятные состояния. Качество изображения также было не высоким, обучаемому приходилось тратить значительное время в попытках понять, что точно он видит.
Пример того, что видел пользователь.
Что изменилось сейчас? Очень многое. Заказчики требуют поддержку VR-шлемов, не для имиджа, а для реального учебного процесса. Последние разработки Oculus’а и HTC Vive также начинают трудиться в учебных центрах. Можно сказать, что есть небольшая путаница с API, но и это уже не проблема, т.к. имеется масса примеров.
Сейчас немного о «теоретических» плюсах и возможностях VR —
Виртуальная реальность – модельная трехмерная (3D) окружающая среда, создаваемая компьютерными средствами и реалистично реагирующая на взаимодействие с пользователями, а система формирования виртуальной реальности – это система, обеспечивающая генерацию модели реальности в соответствии с математической моделью этой реальности при помощи программных средств.
Суть заключается в том, что при подаче на основные органы восприятия пользователя (зрительные, слуховые, тактильные, обонятельные) программно управляемых воздействий, а также при обеспечении реалистичной реакции моделируемой среды на производимые действия, появляется эффект личного участия пользователя в наблюдаемой виртуальной среде.
Главное отличие систем виртуальной реальности от прочих технологий (видеоряд, 2D, 3D графика и проч.) состоит именно в том, что VR обеспечивает эффект личного присутствия и личного участия пользователя (т.е. пользователь не ощущает разницы между действиями в реальности и действиями, выполняемые в системе VR). Системы VR способны реализовать принципиально новый и очень эффективный способ передачи информации с глубокой, на уровне подсознания, степенью воздействия на пользователя.
Глубина закрепления информации в несколько раз превосходит традиционные способы. Это и другие качества систем VR имеют большую значимость при создании имитаторов.
Именно этого и ждут от VR.
Уточню, что рассматриваю применение VR только для обучения персонала. Иными словами нас интересует систематическое обучение, т.е. обеспечения усвоения определенной совокупности навыков, умений и процедур. Задачи — обеспечить соответствие усваиваемых материалов или навыков требованиям предстоящей работы, эффективность учебного процесса, а также добиться того, чтобы усвоенные при обучении стереотипы были успешно перенесены на условия реальной работы.
2. Выбираем нужный контент
Уровень соответствия синтезируемого изображения и звука оригиналу является важным фактором, от которого зависит эффективность тренажера в целом. Работа реального оборудования редко бывает бесшумной. Очень часто звук несет в себе немало информации о работе оборудования или происходящих процессах. Изменение звуковой картины часто свидетельствует об аварии. Синтезируемое изображение какого-либо объекта, детали или процессов должно быть узнаваемо. Несоблюдение этих требований может привести к потере времени пользователя, в попытках понять, что он видит и слышит, что значительно снижает эффективность обучения.
Выбираем тренажер по выполнению штатных технологических операций и тренажер по действиям персонала в случае возникновения аварийной ситуации.
HTC Vive + дополнительные трекеры Vive Tracker +перчатки Noitom Hi5 VR Glove.
4. Ставим эксперимент в учебном центре. Группу обучаемых (разных возрастов) разделяем на две части. Первая проходит обучение сначала на ПК без VR, затем на VR-шлеме. Вторая часть группы соответственно наоборот.
5. Сравниваем эффективность обучения с использованием VR с классическим клавиатура/мышь.
Количественное обоснование оценки эффективности использования имитаторов с точки зрения повышения качества обучения, вызывает значительные затруднения.
Большинство существующих исследований связывает эффективность электронных образовательных ресурсов (к которым относятся и имитаторы) с тем, сколько запоминает обучаемый (это можно легко измерить). Часто выделяются следующие характеристики:
Другой подход — Адекватность как мера эффективности, т. е. степень схожести реального и имитируемого при помощи имитатора объекта или процесса. Данный метод сфокусирован на вопросе «насколько точно имитатор воспроизводит реальное оборудование и процессы», т. е. основным плюсом данного метода являются принятие во внимание следующего комплекса факторов, характеризующих имитаторкак средство обучения:
В целом данный метод представляет значительный интерес, но достаточно труднореализуем. Если материал будет интересен читателям — обязательно напишу статью про нейроинтерфейс.
В результате был выбран новый подход оценки эффективности имитатора, отличительной особенностью которого является рассмотрение имитатора не только как техническое средство обучения, но и как инструмент (средства и методы) управления рисками. При такой постановке эффективность может быть определена как прогнозируемое снижение рисков (потерь) предприятия в результате обучения персонала на имитаторе. Таким образом эффективность может быть определена следующим отношением:
эффект от применения имитаторов — прогнозируемое снижение рисков в зависимости от затрат
Effect = (A-B)/C, где
A- Ожидаемый риск (потери) с учетом текущего значения вероятности человеческого фактора (например рубли);
B- Ожидаемый риск (потери) с учетом уменьшения вероятности человеческого фактора (за счет использования тренажеров);
C- Затраты на создание (или покупку) и использование имитаторов в процессе подготовки персонала.
*вероятности рисков А и B содержат в себе промежуток (период) времени – время эксперимента.
6. Подводим итоги (за эталон берем стандартный ПК без VR)
Виртуальные тренажеры для обучения
Виртуальный тренажер представляет собой программный комплекс, позволяющий проводить физические опыты на компьютере без непосредственного контакта с реальной лабораторной установкой или стендом. В виртуальных тренажерах динамика процессов реализуется посредством компьютерной анимации – комплекса методов отображения каких-либо объектов во времени. Процессы формирования понятий при помощи анализа, сравнения, выделения существенных признаков и других логических операций воспроизводятся специалистом, разрабатывающим анимацию, в образной форме, и интерактивно выводятся на дисплей компьютера в строго определенных последовательностях. Мультимедийная учебно-научная лаборатория, как правило, сочетает в себе имитационную динамическую модель оборудования и программную оболочку, включающую методическое сопровождение лабораторной работы. Динамическая модель формируется из совокупности элементов управления, позволяющих регулировать конкретные входные параметры и считывать выходные параметры опыта, тем самым имитируя протекание физических процессов.
На рисунке 1 представлена принципиальная схема процесса обучения с применением виртуального тренажера. Как показано на схеме, компьютерный тренажер включает в себя совокупность программных и аппаратных средств, позволяющих осуществлять процесс обучения без непосредственного взаимодействия человека и реальной лабораторной установки.
Рисунок 1 – Процесс обучения с применением виртуального тренажера
Аппаратные возможности тренажера – это современный персональный компьютер, оснащенный качественными устройствами ввода/вывода информации. Программные средства – это математически обоснованная виртуальная модель, включающая в себя систему графической визуализации, звуковое сопровождение и текстовую информацию [1]. Ввод и вывод информации осуществляется согласно разработанному алгоритму – программному коду виртуальной модели.
В процессе обучения пользователь проходит основные этапы познавательной деятельности: восприятие, первоначальное знакомство; осмысление, закрепление, контроль знаний; формирование профессионально-ориентированных умений и навыков; развитие интуиции.
На рисунке 2 показана сфера применения виртуальных тренажеров, включающая в себя несколько больших областей.
Рисунок 2 – Области применения виртуальных тренажеров
Виртуальные лабораторные тренажеры позволяют устранить еще один недостаток традиционного способа обучения – это отдельное проведение лекционных и лабораторных работ, как по времени, так и по теме. В большинстве случаев, лабораторные работы (особенно по естественным дисциплинам) назначаются не с позиции сохранения последовательности изложения тем по лекционным занятиям, а с точки зрения доступности (работоспособности или незанятости) лабораторного стенда. Виртуальные лабораторные работы также можно демонстрировать во время лекции, т.е. в дополнение лекционного материала. При этом достигается не только последовательность изучаемых тем по дисциплине, но устраняется временной барьер между лекционными и лабораторными занятиями, что способствует повышению эффективности и качества обучения.
Эффективное применение виртуальных тренажеров в образовательном процессе способствует не только повышению качества образования, но и экономии значительных финансовых (валютных) ресурсов, создают безопасную, экологически чистую среду. Внедрение виртуальных лабораторий требует комплексного подхода, как со стороны образовательных структур, так и производственных и других государственных структур.
Библиографические ссылки:
[1] – Афанасьев, В.О. Исследования и разработка системы интерактивного наблюдения индуцированной виртуальной среды (системы виртуального присутствия) / В.О. Афанасьев, А.Г. Бровкин // Космонавтика и ракетостроение. 2001. № 20.
При копировании материалов ссылка на сайт www.sunspire.ru обязательна. Также, вы можете использовать библиографическую ссылку на учебное пособие:
«Белов, В.В. Компьютерная реализация решения научно-технических и образовательных задач: учебное пособие / В.В. Белов, И.В. Образцов, В.К. Иванов, Е.Н. Коноплев // Тверь: ТвГТУ, 2015. 108 с.»
VR-тренажёры – революция в области обучения сотрудников навыкам безопасного поведения на производствах!
Каждое промышленное предприятие выпускает свои локальные документы – инструкции и пособия, в которых прописаны правила безопасного использования оборудования, поведения в случаях возникновения аварийных ситуаций, выполнения работ повышенной опасности, в том числе:
Однако данные Росстата показывают:
Из этого можно сделать вывод, что стандартные инструменты обучения (инструкции, макеты оборудования) малоэффективны.
Главные причины этого:
Используя VR-тренажёры для обучения, можно точно установить, усвоил сотрудник материал или нет. Предприятия, внедрившие такую технологию, добиваются значительного снижения числа производственных травм и их тяжести, повышения культуры безопасности.
Его основа – ПО с заложенными сценариями, воспроизводимое с помощью шлема. Тренажеры реализованы в трех режимах: обучение, тренировка и экзамен.
1. В режиме базового обучения воссоздается ситуация, в которой работнику необходимо произвести определенный набор действий. Система рассказывает, как правильно и безопасно выполнить работу с помощью всплывающих подсказок и виртуального помощника.
2. В тренировочном режиме работник выполняет необходимые действия самостоятельно, без подсказок. В случае, если работник нарушил требования безопасности, он на себе испытывает, какие негативные последствия его ожидают.
3. Далее, работник переходит в режим экзамена (проверки знаний), в котором также самостоятельно, без подсказок, выполняет все необходимые действия. По итогам система показывает, какие требования он нарушил, и объясняет, к чему это могло привести.
Если экзамен не сдан, то к выполнению работ пользователь не допускается и отправляется на повторное обучение и проверку знаний.
Шлем виртуальной реальности позволяет создать полноценную модель конкретного станка, заводского цеха или строительной площадки. Также используются перчатки-контроллеры, преобразующие жесты человека в команды для управляющей программы. При необходимости может применяться специальный костюм (Teslasuit), добавляющий обратную тактильную связь (отдача, вибрация), систему захвата движения, биометрические датчики.
Наиболее сложным этапом является разработка ПО для решения конкретных задач на VR-тренажёре. ГК “Деловые информационные системы” реализует, в том числе, заказные решения для обучения персонала проведению ТО, ремонту, сборке и разборке различного оборудования.
Компания предлагает разработку VR-тренажёров любой сложности, создаёт типовые и универсальные программные решения для отработки навыков работников рабочих профессий промышленных предприятий разного профиля.
О специализированных VR-тренажёрах для безопасного выполнения работ на высоте – подробнее на нашем сайте.
Такие разработки используются уже во многих компаниях, позволяют значительно экономить средства и вместе с тем снижать уровень травматизма до значений, близких к нулю.
Тренажер виртуальной реальности — новый прорыв в обучении специалистов
Тренажеры широко используются при подготовке специалистов, чей род деятельности связан с высокими человеческими или экономическими рисками. К примеру, хирурги, летчики, космонавты и т.д. За последние 30-40 лет, когда компьютеризация стала развиваться колоссальными темпами, появилась новая индустрия — тренажер виртуальной реальности, который помогает обрести профессиональные навыки с минимальными денежными и человеческими потерями.
Общие сведения о тренажерах VR
Согласно исследованию Haskett consulting inc. (HCI), 20% информации мы запоминаем, когда видим её, 40% — когда видим и слышим, а 70% — когда видим, слышим и делаем работу. Вывод один: в любых начинаниях без практики никуда!
На сегодняшний день повышение квалификации становится всё более дорогостоящим, на что есть несколько причин:
Поэтому рационально с экономической точки зрения создать тренажер виртуальной реальности, ведь его намного проще модернизировать, следуя всем современным тенденциям.
Сейчас тренажерные технологии представляют сложные комплексы, которые готовят людей к принятию решений в определенных ситуациях. Кроме того, тренажеры VR со встроенным ИИ и машинным зрением способны развиваться вместе с обучаемым.
Тренажерные технологии уверенно проникают в разные сферы, будь то сельское хозяйство, школьное и высшее образование, авто-, судовождение и прочее.
Какими бывают тренажеры VR?
Какой бы вы не использовали VR-тренажер — это система, благодаря которой можно осуществлять навигацию, к примеру, представляя себя за рулем авто.
Каждый тренажер имеет механическую часть, которая имитирует управление объектом. Для приближения к реальности она передает вибрации и чувство ускорения. Также тренажер имеет компьютерную часть, которая в свою очередь состоит из системы визуализации и контрольно-управляющей части.
А теперь поговорим подробнее о популярных тренажерах, которые обучают различных специалистов:
Тренажер виртуальной реальности постепенно вытесняет традиционные методы обучения. И не зря, ведь он позволяет проходить обучение в реалистичной виртуальной среде, моделировать различные ситуации, а также изучать теорию и выполнять контрольные задания. VR-тренажеров очень много, и помимо широко известных (сварочных, авиационных), есть даже тренажеры для катания на лыжах.