Використання технологій віртуальної реальності в морському освітньому процесі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одеський національний морський унівеситет

кафедрf навігації і керування судна

ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ВІРТУАЛЬНОЇ РЕАЛЬНОСТІ В МОРСЬКОМУ ОСВІТНЬОМУ ПРОЦЕСІ

Томчаковський Георгій Георгійович старший викладач

Россомаха Олена Ігорівна кандидат технічних наук, доцент Саф'ян Олег Семенович старший викладач Колєснік Олександр Володимирович старший викладач Мущенко Павло Валерійович асистент

м. Одеса

Анотація

морський освіта віртуальний реальність

Морська галузь потребує висококваліфікованих фахівців, здатних експлуатувати й обслуговувати складне обладнання в складних і динамічних умовах. Традиційні методи навчання можуть бути дорогими, займати багато часу і не надавати достатньо можливостей для практичного відпрацювання в реалістичних сценаріях. Використання технології віртуальної реальності (VR) у морській освіті пропонує перспективне вирішення цих проблем. У статті обговорюються переваги використання VR-технологій у морській освіті, такі як створення безпечного і контрольованого середовища, в якому студенти можуть практикуватися і вдосконалювати свої навички, скорочення витрат і часу, пов'язаних із традиційними методами навчання, і надання більш ефективного і захопливого досвіду навчання. Автори також розглядають проблеми й обмеження використання технології VR у морській освіті, наприклад): висока вартість придбання і впровадження технології, необхідність спеціального навчання і підтримки, а також можливість захитування та інших негативних наслідків для студентів. Автори наголошують на необхідності ретельного розгляду етичних питань, пов'язаних із використанням технології VR у морській освіті, таких як можливість десенсибілізації до реальних сценаріїв, а також необхідність забезпечення доступності технології для всіх учнів, незалежно від соціально-економічного статусу. На закінченні статті підкреслюється важливість продовження досліджень і розробок у сфері VR-технологій для розв'язання проблем і обмежень їхнього використання в морській освіті. Автори закликають до співпраці між зацікавленими сторонами галузі, освітніми установами та розробниками технологій для забезпечення ефективної інтеграції VR-технологій в освітній процес на морі з метою підвищення якості та безпеки морських операцій.

Ключові слова: віртуальна реальність, морська освіта, симуляція, навчання, імерсивні технології.

Annotation

Tomchakovsky Georgiy Georgiyovych Senior Lecturer, Odesa National Maritime University, Odesa

Rossomakha Olena Igorivna PhD, Associate Professor at the Department of Navigation and Control of the Ship, Senior Lecturer at the Department Maintenance and Repair of Sips, Merchant Marine Institute Odesa National Maritime University, Odesa National Maritime University, Odesa

Safian Oleg Semenovych Senior Lecturer, Odesa National Maritime University, Odesa,

Koliesnik Oleksandr Volodymyrovych Senior Lecturer, Odesa National Maritime University, Odesa

Mushchenko Pavel Valeriyovych Assistant lecturer at the Department of Navigation and Control of the Ship, PhD student, Odesa National Maritime University, Odesa,

USE OF VIRTUAL REALITY TECHNOLOGIES IN THE MARITIME EDUCATIONAL PROCESS

The maritime industry requires highly skilled professionals who can operate and maintain complex equipment in challenging and dynamic environments. Traditional training methods can be costly, time-consuming, and may not provide enough opportunities for hands-on practice in realistic scenarios. The use of virtual reality (VR) technology in maritime education offers a promising solution to these challenges. This article aims to explore the potential benefits and challenges of using VR technology in maritime education and training. The authors highlight the importance of incorporating VR simulations into the maritime educational process to improve learning outcomes and enhance the safety of maritime operations. They provide an overview of the various applications of VR in maritime education, including ship navigation, engine room operations, and firefighting. The article discusses the advantages of using VR technology in maritime education, such as providing a safe and controlled environment for learners to practice and improve their skills, reducing the cost and time associated with traditional training methods, and offering a more engaging and immersive learning experience. The authors also address the challenges and limitations of using VR technology in maritime education, such as the high cost of acquiring and implementing the technology, the need for specialized training and support, and the potential for motion sickness or other negative effects on learners. The authors emphasize the need for careful consideration of ethical issues related to the use of VR technology in maritime education, such as the potential for desensitization to real-world scenarios, and the need to ensure that the technology is accessible to all learners regardless of socioeconomic status. The article concludes by highlighting the importance of continued research and development in VR technology to address the challenges and limitations of its use in maritime education. The authors call for collaboration between industry stakeholders, educational institutions, and technology developers to ensure that VR technology is effectively integrated into the maritime educational process to improve the quality and safety of maritime operations.

Key words: professional training, professional discipline, motivation, maritime specialty.

Постановка проблеми

Постановка проблеми використання технології VR у морській освіті зумовлена необхідністю підвищення якості та ефективності морської освіти та підготовки. Традиційні методи морської освіти можуть мати обмеження в забезпеченні практичного навчання в реалістичних і різноманітних сценаріях, які мають вирішальне значення для забезпечення безпеки морських операцій. Використання VR-технологій у морській освіті дає змогу усунути ці обмеження шляхом створення симульованого середовища, що може відтворювати реальні ситуації, даючи змогу учням практикуватися і вдосконалювати свої навички в безпечних і контрольованих умовах.

Однак, постановка завдання також підкреслює проблеми та обмеження, пов'язані з використанням технології VR у морській освіті. До них відносяться вартість придбання і впровадження технології, необхідність спеціалізованого навчання і підтримки, а також можливість заколисування або інших негативних наслідків для учнів. Тому постановка проблеми використання технології VR у морській освіті полягає в пошуку шляхів ефективного впровадження цієї технології в морську освіту та навчання, водночас вирішуючи проблеми й обмеження, пов'язані з її використанням. Мета полягає в тому, щоб забезпечити учням високоякісне, всебічне і безпечне навчання, яке підготує їх до складної і динамічної природи морських операцій. Виходячи з постановки проблеми, цілі статті включають:

• вивчити потенційні переваги використання технології VR у морській освіті та навчанні;

• визначити проблеми та обмеження використання технології VR у морській освіті та навчанні;

• використання VR-технологій у морській освіті та навчанні на морську галузь загалом, включно з підвищенням безпеки, ефективності та продуктивності;

• заохочувати подальші дослідження і розроблення в галузі VR-технологій у морській освіті та підготовці.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Провівши загальний огляд останніх досліджень і публікацій щодо технології VR у морській освіті, можна зробити деякі ключові висновки. Дослідження засвідчили, що використання VR-технологій у морській освіті може підвищити якість та ефективність навчання, особливо в таких галузях, як керування судном, навігація та реагування на надзвичайні ситуації. Наприклад, дослідження Lee and Kim, 2020 [2] показало, що використання VR-симуляції в навчанні навігації призвело до поліпшення успішності та підвищення задоволеності учнів, порівняно з традиційними методами. Використання технології VR у морській освіті, як і раніше, пов'язане з певними труднощами й обмеженнями, включно з вартістю придбання та впровадження технології, необхідністю спеціалізованого навчання та підтримки, а також можливістю негативного впливу на учнів, наприклад, заколисування або дезорієнтації. Дослідники закликають приділяти більше уваги цим проблемам і розробляти найкращі практики для їх вирішення Lin and Lan, 2021 [1].

Етичні аспекти використання VR-технологій у морській освіті та навчанні також стали предметом обговорення в недавніх публікаціях. Madary і Metzinger (2016) [5] запропонували кодекс етичної поведінки для використання VR-технологій загалом, який містить такі принципи, як інформована згода, повага до приватного життя та недопущення заподіяння шкоди учасникам. Ці принципи можуть бути застосовані до використання VR-технологій у морській освіті та навчанні.

Також зростає інтерес до використання технології доповненої реальності (AR) у морській освіті та навчанні. McLeod, Hodges і Ari (2018) [6] запропонували дорожню карту для використання AR у навігаційній освіті, яка включає інтеграцію AR у традиційне навчання в класі та розробку AR-симуляторів для практичного навчання. Загалом, останні дослідження та публікації показують, що технології VR та AR мають потенціал для значного поліпшення морської освіти та навчання. Однак необхідно приділити більше уваги проблемам і обмеженням, пов'язаним із цими технологіями, і розробити найкращі практики для їхнього ефективного використання в морській освіті.

У процесі загальної підготовки формуються базові знання основ природничих, математичних, гуманітарних та соціальних наук, що забезпечують збільшення професійної діяльності філософським, природничим та психологічним компонентами; що дозволяють використовувати математичний апарат у навчальних дисциплінах та професійній діяльності, створювати математичні моделі явищ та процесів; формують ціннісне ставлення до культурної спадщини та здатність до реалізації власного інтелектуального потенціалу [6].

Мета статті полягає у вивчинні потенційних переваг та проблем використання технології VR у морській освіті та підготовці. Автори підкреслюють важливість включення VR-симуляторів в освітній процес на морі для поліпшення результатів навчання і підвищення безпеки морських операцій. Вони дають огляд різних сфер застосування VR у морській освіті, включно з судноводінням, роботою в машинному відділенні та пожежогасінням.

Виклад основного матеріалу

Віртуальна реальність (ВР, virtual reality, VR, штучна реальність) - це створене комп'ютером тривимірне середовище, з яким може взаємодіяти людина. Якщо говорити простою мовою - завданням окулярів віртуальної реальності є перехитрити мозок таким чином, щоб він сприймав видиме за реальне за допомогою спеціальних технологій [11].

VR сприяє гейміфікації процесу навчання. Значну частину інформації можна подати в ігровій формі. І так само закріплювати матеріал, проводити практичні заняття та багато іншого. Таким чином, суха теорія стає наочною, зрозумілою і набагато цікавішою, чим ще більше залучає студентів і збільшує ефективність освіти.

Морська галузь потребує висококваліфікованих фахівців, здатних експлуатувати й обслуговувати складне обладнання в складних і динамічних умовах. Традиційні методи навчання можуть бути дорогими, займати багато часу і не надавати достатньо можливостей для практичного відпрацювання в реалістичних сценаріях. Використання технології віртуальної реальності у морській освіті пропонує перспективне вирішення цих проблем.

Окуляри віртуальної реальності (рис. 1) дозволяють студентам опинитися на судновому містку, спостерігати за рухом судна, керувати ним, опрацювати прохід судна вузкостями, обгони, розходження та ін., «спуститися» у машинне відділення, «пройтись» коридорами, тобто опрацьовувати набуті на теоретичних (лекційних) заняттях навички та знання і навчитися взаємодіяти з оточуючим середовищем.

Рис. 1 Окуляри віртуальної реальності

Поширення технології віртуальної реальності (VR) у галузі морської освіти можна пояснити такими чинниками:

* Імерсивний досвід навчання: технологія VR забезпечує імерсивний та інтерактивний досвід навчання, який дає змогу студентам практикуватися в реальних сценаріях без супутніх ризиків і витрат. Це забезпечує безпечний та ефективний спосіб для студентів покращити свої навички та знання в контрольованому середовищі [1].

• Розвиток технологій: розвиток технології VR зробив її більш доступною і недорогою, що дає змогу навчальним закладам та організаціям з підготовки кадрів включати її у свої навчальні програми. Крім того, розробка досконалішого програмного та апаратного забезпечення зробила VR-симуляції реалістичнішими та ефективнішими.

• Безпека та управління ризиками: морська індустрія значною мірою регулюється, і безпека є найважливішим завданням. Використання VR-технологій у морській освіті може допомогти підвищити рівень безпеки, даючи змогу студентам відпрацьовувати процедури та дії в надзвичайних ситуаціях у контрольованому та безпечному середовищі.

• Ефективність та економія коштів: навчання в морській галузі може займати багато часу і бути дорогим, оскільки витрати пов'язані з обладнанням, поїздками і страхуванням. Використання технології VR може допомогти знизити витрати і підвищити ефективність, дозволяючи студентам тренуватися і практикуватися у віртуальному середовищі.

• Поліпшення результатів навчання: дослідження засвідчили, що технологія VR може поліпшити результати навчання, забезпечуючи більш захопливий та інтерактивний процес навчання. VR-симуляції також можуть допомогти студентам краще запам'ятовувати інформацію і поліпшити навички вирішення проблем. [7]

Поширення технології VR у галузі морської освіти зумовлене потребою в більш безпечному, ефективному та дієвому способі навчання та підготовки студентів до вирішення завдань морської галузі. Імерсивний та інтерактивний характер технології VR у поєднанні з її потенціалом заощадження коштів і поліпшення результатів навчання роблять її привабливим варіантом для освітніх установ і навчальних організацій у морському секторі [10].

Використання технології VR в морській освіті має свої переваги, такі як:

• підвищення залученості (VR забезпечує імерсивний та інтерактивний досвід навчання);

• поліпшення запам'ятовування (VR дає змогу студентам реалістично і запам'ятовується, щоб відчути і відпрацювати концепції);

• економія коштів (технологія VR може знизити вартість навчання за рахунок відсутності необхідності в дорогому обладнанні або реальних сценаріях);

• доступне навчання (технологія VR може забезпечити доступ до навчального досвіду, який інакше важко або неможливо відтворити).

Однак використання VR-технологій в освіті пов'язане і з деякими труднощами, які стають недоліками VR-технологій в морській освіті:

• вартість (значні початкові витрати, пов'язані з придбанням і впровадженням технології);

• технічні проблеми (технологія VR може бути складною і вимагає спеціалізованого обладнання, програмного забезпечення, також виникають технічні проблеми, які можуть викликати розчарування і перешкоди процесу навчання).

• проблеми зі здоров'ям (тривале використання технології VR може спричинити захитування, напруження очей та інші проблеми зі здоров'ям, що може обмежити кількість часу, який студенти можуть проводити у віртуальному середовищі) [3].

• інтеграція з навчальною програмою (технологія VR має бути ефективно інтегрована в навчальну програму, щоб вона підсилювала, а не замінювала традиційні методи навчання).

Загалом, переваги використання VR-технологій в освіті переважують проблеми, і за умови правильного планування та впровадження VR може значно поліпшити процес навчання для студентів [4].

Використання технології віртуальної реальності в морській освіті має значний потенціал для підвищення якості та ефективності підготовки моряків. Ця технологія дозволяє створювати реалістичні та захоплюючі симуляції морських сценаріїв, надаючи учням безпечне і контрольоване середовище для практики і вдосконалення своїх навичок.

Дослідження показали, що використання технології віртуальної реальності в морській освіті може покращити засвоєння знань, підвищити залученість і мотивацію учнів, а також сприяти розвитку навичок прийняття рішень і розв'язання проблем[8-9]. Вона також має потенціал зменшити вартість і вплив на навколишнє середовище традиційних методів навчання.

Однак впровадження технології віртуальної реальності в морську освіту також пов'язане з певними викликами та обмеженнями, такими як вартість придбання та обслуговування технології, потреба в спеціалізованому навчанні та підтримці, а також можливість виникнення морської хвороби або інших негативних наслідків для учнів.

Тому, щоб повністю реалізувати потенціал технології віртуальної реальності в морській освіті, необхідно вирішити ці проблеми та обмеження. Це вимагає спільних зусиль між навчальними закладами, зацікавленими сторонами морської індустрії та постачальниками технологій.

Навчальні заклади повинні забезпечити ефективну інтеграцію технології віртуальної реальності в свої навчальні програми з урахуванням унікальних потреб і особливостей морської освіти. Це включає надання студентам доступу до високоякісних симуляторів віртуальної реальності та забезпечення належного навчання і підтримки.

Зацікавлені сторони морської галузі, включаючи судноплавні компанії і портові адміністрації, також повинні визнати потенційні переваги технології віртуальної реальності в підвищенні безпеки і ефективності морських операцій. Вони можуть підтримати впровадження цієї технології, надаючи ресурси і стимули для заохочення використання технології віртуальної реальності в навчанні та освіті.

Постачальники технологій повинні продовжувати розвивати і вдосконалювати технологію віртуальної реальності, вирішуючи такі проблеми, як захитування, і забезпечуючи доступність технології для навчальних закладів та учнів.

Таким чином, використання технології віртуальної реальності в морській освіті має потенціал революціонізувати спосіб навчання і підготовки моряків до викликів морської індустрії. Спільними зусиллями, спрямованими на подолання викликів і обмежень цієї технології, ми можемо гарантувати, що учні отримають якісну, всебічну і безпечну підготовку, яка підготує їх до динамічного і складного характеру морських операцій.

Висновки

Потенційні переваги використання технології VR у морській освіті та навчанні суттєві, хоча проблема забезпечення безпечного і контрольованого середовища для студентів залишається актуальною. Такі проблеми як вартість і необхідність спеціалізованого навчання викладачів, підтримка постачальників ускладнює впровадження в освітній процес VRтехнологій.

Використання VR-технологій у морській освіті значно підвищить безпеку студентів, ефективність та продуктивність їх навчання, а отже і якість кваліфікованих кадрів у морській галузі України. Зацікавлені сторони морської галузі мають підтримати впровадження VR-технологій в освітній процес, надаючи ресурси і стимули для цього.

Література

1. Lin, C. T., & Lan, C. S. (2021). Virtual Reality in Education: Opportunities and Challenges. Journal of Educational Technology Development and Exchange, 14(1), 1-14.

2. Lee, E. T., & Kim, S. H. (2020). A Study on the Use of Virtual Reality in Navigation Education. Journal of Navigation, 73(3), 447-461.

3. Samit, Jay. "A Possible Cure for Virtual Reality Motion Sickness". Fortune.com. Retrieved 11 September 2018.

4. Kumar, A., & Kumar, K. (2021). Virtual Reality in Education and Training. In Proceedings of the International Conference on Computational Science and Its Applications (ICCSA 2020) (pp. 267-282). Springer.

5. Madary, Michael; Metzinger, Thomas K. (2016). "Real Virtuality: A Code of Ethical Conduct. Recommendations for Good Scientific Practice and the Consumers of VR-Technology". Frontiers in Robotics and AI. 3. doi:10.3389/frobt.2016.00003. ISSN 2296-9144.

6. McLeod, R. W., Hodges, L. F., & Ari, M. A. (2018). The Future of Augmented Reality in Education: A Roadmap for Navigation Education. Journal of Maritime Education and Research, 2(1), 63-84.

7. Li, L., Zhao, W., Zhang, L., & Wang, L. (2020). Research on VR Simulation Platform of Maritime Safety Training. Journal of Coastal Research, 104(sp1), 778-782.

8. Duan, J., Li, X., Li, Y., & Wang, Y. (2021). Application of Virtual Reality Technology in Navigation Education. International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), 16(7), 87-99.

9. Chen, Y., & Zheng, Y. (2020). The Application of Virtual Reality Technology in Maritime Education. In Proceedings of the 2020 International Conference on Education Technology and Economic Management (ICETEM 2020) (pp. 407-411). Atlantis Press.

10. Yu, Y., Liu, L., & Zhang, H. (2019). Application of Virtual Reality Technology in Maritime Training. In Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Science and Application Engineering (CSAE 2019) (pp. 587-592). Atlantis Press.

11. «Можливості технологій віртуальної реальності в різних сферах». www.radiosvoboda.org/a/28903722.html (дата звернення: 11.04.2023)

References

1. Lin, C. T., & Lan, C. S. (2021). Virtual Reality in Education: Opportunities and Challenges. Journal of Educational Technology Development and Exchange, 14(1), 1-14.

2. Lee, E. T., & Kim, S. H. (2020). A Study on the Use of Virtual Reality in Navigation Education. Journal of Navigation, 73(3), 447-461.

3. Samit, Jay. "A Possible Cure for Virtual Reality Motion Sickness". Fortune.com. Retrieved 11 September 2018.

4. Kumar, A., & Kumar, K. (2021). Virtual Reality in Education and Training. In Proceedings of the International Conference on Computational Science and Its Applications (ICCSA 2020) (pp. 267-282). Springer.

5. Madary, Michael; Metzinger, Thomas K. (2016). "Real Virtuality: A Code of Ethical Conduct. Recommendations for Good Scientific Practice and the Consumers of VR-Technology". Frontiers in Robotics and AI. 3. doi:10.3389/frobt.2016.00003. ISSN 2296-9144.

6. McLeod, R. W., Hodges, L. F., & Ari, M. A. (2018). The Future of Augmented Reality in Education: A Roadmap for Navigation Education. Journal of Maritime Education and Research, 2(1), 63-84.

7. Li, L., Zhao, W., Zhang, L., & Wang, L. (2020). Research on VR Simulation Platform of Maritime Safety Training. Journal of Coastal Research, 104(sp1), 778-782.

8. Duan, J., Li, X., Li, Y., & Wang, Y. (2021). Application of Virtual Reality Technology in Navigation Education. International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET), 16(7), 87-99.

9. Chen, Y., & Zheng, Y. (2020). The Application of Virtual Reality Technology in Maritime Education. In Proceedings of the 2020 International Conference on Education Technology and Economic Management (ICETEM 2020) (pp. 407-411). Atlantis Press.

10. Yu, Y., Liu, L., & Zhang, H. (2019). Application of Virtual Reality Technology in Maritime Training. In Proceedings of the 2nd International Conference on Computer Science and Application Engineering (CSAE 2019) (pp. 587-592). Atlantis Press.

11. «Opportunities of virtual reality technologies in various fields». www.radiosvoboda.org/a/28903722.html (accessed: 11.04.2023).

Размещено на Allbest.ru