Проекты

Разработка приложения для изучения физики в VR

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Информационные технологии. Программирование. Кибернетика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: VR-технологии
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1363
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

VR-проекты становятся всё более популярны не только в игровой индустрии, но и в бизнесе, маркетинге и образовании. Это неудивительно, ведь при погружении в VR люди быстрее и эффективнее усваивают информацию, получают возможность отработать ситуации, которые нельзя воспроизвести в реальной жизни.
В наше время тратятся большие средства на образование. Одним из самых «дорогостоящих» предметов является физика. Поэтому возникает вопрос: возможно ли сократить расходы бюджета на материальное и методическое обеспечение данного предмета так, чтобы не пострадало качество образования? Такую возможность предоставляет VR-технология. Проект поможет сократить затраты на приобретение многочисленного оборудования, с одной стороны, а с другой – и разнообразить учебный процесс, и повысить его эффективность. При этом, благодаря использованию технологии виртуальной реальности ожидается рост заинтересованности учащихся в выполнении лабораторных работ и в изучении физики в целом.

Цель

Разработка и проектирование приложения с использованием технологии виртуальной реальности для проведения лабораторных и практических работ, решения задач базового уровня по физике.
Задачи
1. Изучение научно-технической литературы, интернет-источников по изучаемому вопросу, оценка современных прогрессивных решений в области приложений виртуальной реальности.
2. Проектирование и создание виртуального пространства кабинета физики.
3. Реализация взаимодействия пользователя с виртуальной средой кабинета физики.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

•    Платформа Unity
•    Плагины Oculus Iintegration, Google VR и VRTK
•    Сервис Unity Asset Store

Описание

Этапы работы над проектом
1. Разработка приложения
Автор проекта создал основное рабочее пространство, содержащее две «комнаты»: стартовая комната – для изучения теории, прохождения тестов, комната для выполнения лабораторных работ.
Стартовая комната представляет собой школьный класс, в котором находятся 10 парт. В передней части класса находится стол с интерактивными предметами (для переключения внимания учащихся) и доска, на которой можно выбрать класс, тему и уровень сложности заданий.
Из стартовой комнаты через специальный проход можно попасть в комнату для выполнения основной работы. Там находятся стенды для изучения отдельных физических явлений, где учащийся должен выполнить лабораторную работу. На отдельных панелях стенда представлены результаты измерений. Учащийся вносит результаты выполнения лабораторной работы в устройство, находящееся рядом со стендом.
2. Сбор научного материала
Автором была создана тема первого урока и последующих уроков, разработаны тестовые задания.
3. Добавление механик и систем взаимодействия пользователя с виртуальным пространством
Автор использовал основные инструменты VR-разработки для создания интерактивности, элементов управления.
 

Интерьер учебной комнаты

Объект лабораторного практикума

Результаты работы/выводы

В рамках реализации настоящего проекта было разработано приложение для изучения физики в виртуальной реальности. В нём были реализованы технологии взаимодействия пользователя с окружающими его объектами в виртуальной среде. Также был собран материал для раздела тестовых задач.
В данном проекте были сформулированы принцип изучения и проведения лабораторных исследований в виртуальной среде, а также метод оценивания результативности проделанной работы учащихся.

Перспективы использования результатов работы

Данное приложение может быть использовано при реализации программы учебного предмета «Физика». Функционал и наполнение приложения могут расширяться.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Мнение автора

«Созданное программное обеспечение имеет довольно широкий функционал: возможность осуществления контроля понимания материала с использованием тестов, возможность проводить лабораторные занятия в рамках изучения абсолютно разных разделов физики, включая и опасные работы, не выполнимые в реальных условиях (например, изучение ядерных реакций и т. д.). Можно сказать, что учёба никогда в себя так не погружала»