ВЗАИМОСВЯЗЬ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ И КИБЕРУКАЧИВАНИЯ В УСЛОВИЯХ РЕШЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ В VR
|
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБРАЗОВАНИИ 8
1.1. История развития виртуальной реальности 8
1.2. Внедрение виртуальной реальности в образование 12
1.3. Образовательные задачи в VR 15
1.4. Функциональные состояния в условиях VR 16
ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ 22
2. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.1. Этапы и протокол исследования 21
2.2. Результаты исследования 27
2.2.1. Оценка распространенности симптомов киберукачивания при использовании VR-гарнитуры
27
2.2.2. Оценка успешности решения образовательной задачи в VR 37
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
ЛИТЕРАТУРА 48
ПРИЛОЖЕНИЕ 53
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБРАЗОВАНИИ 8
1.1. История развития виртуальной реальности 8
1.2. Внедрение виртуальной реальности в образование 12
1.3. Образовательные задачи в VR 15
1.4. Функциональные состояния в условиях VR 16
ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ 22
2. ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.1. Этапы и протокол исследования 21
2.2. Результаты исследования 27
2.2.1. Оценка распространенности симптомов киберукачивания при использовании VR-гарнитуры
27
2.2.2. Оценка успешности решения образовательной задачи в VR 37
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
ЛИТЕРАТУРА 48
ПРИЛОЖЕНИЕ 53
Благодаря техническому прогрессу использование виртуальной реальности (VR) в последние годы чрезвычайно возросло. Сфера VR стремительно развивается и внедряется в самые различные области нашей жизни: образование, строительство, реабилитация, промышленность, искусство, туризм, развлечения, реклама и т.д. Наша работа сосредоточена на исследовании VR в образовательном процессе. На данный момент в России есть ряд крупных образовательных VR-проектов, в рамках которых VR технологии внедряются в подготовку школьников, студентов и сотрудников компаний: «Цифровая школа», «Современная цифровая образовательная среда», «Цифровая экономика Российской Федерации» [8, 12]. Реальность такова, что применение VR-
технологий в образовании уже не что-то абстрактное и недоступное для большинства. Количество программного обеспечения для VR стремительно увеличивается, цены на техническое оснащение снижаются, делая VR с каждым годом доступнее для использования. Вместе с тем увеличивается количество исследований, свидетельствующих о повышении эффективности обучения и уровня вовлеченности студентов в рамках иммерсивного образовательного процесса [21, 51].
В связи с широким внедрением VR-технологии возникает потребность в изучении эффектов, вызванных воздействием виртуальной реальности на человека [ 44]. Результаты некоторых исследований показывают, что пребывание в виртуальной реальности может приводить к так называемому киберукачиванию (от англ. cybersickness), которое зачастую проявляется во временной вестибулоокулярной дисфункции и головных болях [22]. Симптомы киберукачивания также включают дискомфорт в желудке (например, тошноту), проблемы с глазодвигательной активностью (головная боль, напряжение глаз, сложность фокусировки, помутнение зрения) и общую дезориентацию (например, головокружение при открытых или закрытых глазах) [46]. Перечисленные симптомы могут причинять ощутимый дискомфорт при использовании гарнитур виртуальной реальности и представлять потенциальный риск для здоровья человека.
Актуальность исследования психоэмоциональных состояний при решении образовательной задачи в виртуальной реальности (VR) обусловлена несколькими ключевыми факторами.
Рост популярности виртуальной реальности. VR-технологии становятся все более доступными и широко применяемыми в образовательных учреждениях. Их использование позволяет создать иммерсивную образовательную среду, что способствует повышению мотивации и вовлеченности учащихся. С учетом глобальных тенденций цифровизации и перехода к гибридным формам обучения, исследование функциональных состояний в VR становится важным шагом к созданию адаптивных и персонализированных образовательных решений.
Проблема безопасности обучения. Функциональные состояния, такие как киберукачивание, могут снижать эффективность образовательного процесса. Проявление симптомов киберукачивания может вызывать ощутимый физиологический и психологический дискомфорт у студентов. Выявление предикторов киберукачивания позволяет прогнозировать вероятность киберукачивания на ранних стадиях, что способствует своевременному принятию мер по предотвращению данного состояния и снижению ущерба для обучающихся.
Индивидуальные различия. Учитывая, что учащиеся имеют разные опыт использования виртуальной реальности, разные психологические и физиологические характеристики, исследование функциональных состояний помогает адаптировать образовательные задачи под индивидуальные потребности, что может повысить эффективность обучения. Понимание особенностей возникновения различных функциональных состояний поможет разработать более эффективные образовательные программы и сценарии, которые будут учитывать особенности восприятия информации в VR и способствовать лучшему усвоению материала.
Таким образом, исследование психоэмоциональных состояний при решении образовательной задачи в виртуальной реальности является актуальным и необходимым для оптимизации учебного процесса и повышения его эффективности.
Целью работы экспериментальное изучение взаимосвязи психоэмоциональных состояний и киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
Объектом исследования выступает виртуальная реальность в образовательном процессе.
В качестве предмета исследования рассматриваются взаимосвязь психоэмоциональных состояний и киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
Гипотеза исследования заключается в том, что существует взаимосвязь между особенностями психоэмоциональных состояний и проявлениями симптомов киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
Для реализации цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Рассмотреть проблему виртуальной реальности в научной литературе.
2. Рассмотреть теоретические аспекты образовательной задачи в VR.
3. Осуществить литературный обзор исследований психоэмоциональных состояний и феномена киберукачивания в VR.
4. Провести эмпирическое исследование взаимосвязи психоэмоциональных состояний и киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
В исследовании принимали участие добровольцы в возрасте от 18 лет до 35 лет (30 мужчин и 31 женщина) с нормальным зрением и без диагностированных заболеваний сердца, психических расстройств и неврологических заболеваний, черепно-мозговых травм и проблем с артериальным давлением. Все участники были студентами либо сотрудниками ТГУ, ТПУ, СибГМУ, ТГПУ.
Для решения поставленных задач использовались теоретические методы исследования: синтез, обобщение, классификация, анализ литературы.
А также практические методы: эксперимент, измерение, статистический анализ данных, анкеты самоотчета (шкала тревоги Спилбергера-Ханина STAI, опросник «Симуляторные расстройства» (SSQ), адаптированная шкала позитивного и негативного аффекта PANAS, опросник воспринимаемой рабочей нагрузки NASA-TLX).
Техническая часть исследования обеспечивалась с помощью следующего оборудования: автономная VR-гарнитура HTC Vive Focus 3, стационарные ПК и маршрутизатор с высокими характеристиками производительности, лицензионное VR приложение «Human Constructor VR».
Проблема исследования: недостаток исследований взаимосвязи
психоэмоциональных состояний и киберукачивания в контексте решения образовательной задачи в VR.
Теоретико-методологическое обоснование исследования. Основой данной работы являются исследования решения задач Л.С. Выготского, В.П. Зинченко, П.Я. Гальперина. А также исследования виртуальной реальности и ее воздействия на человека В.В. Селиванова, Н.А. Носова, П.П, Хороших, А.Е. Войскунского. Кроме этого, мы опирались на нейрофизиологические и психофизиологические исследования А.Р. Лурия, В.М. Бехтерева, Н.А. Бернштейна, П.К. Анохина.
Степень разработанности проблемы. Данная тема освещалась в исследованиях таких отечественных авторов, как Хороших П.П., Сергеевич А.А., Баталова Т.А., Ляпунов В.Е., Гильванов Р.Г., Романова И.Ю., Воробьев А.А., Жигалова О.П., Лисенко М.Л., Кашкин Е.В., Копченова Д.А., Голохваст К.С., Гаврилова Т.А., Баранова В.В., Ананин Д.П., Суворова А.Ю., Глухов Д.В., Калинина С.А., Меркулова А.Г., Челнокова Е.А., Назарова А.Н., Назарова Е.Н., Козлов А.В., Богуславский М.В., Неборский Е.В., Шитова И.Ю., Половинко Е.В., Ботвинева Н.Ю., Чебоксаров А.Б., Хан Р.С., Дружба О.В., Тихиня П.А., Горбунова Н.В., Благодетелева Н.К.
Теоретическая значимость выпускной квалификационной работы заключается в углублении понимания психоэмоциоанальных состояний человека в контексте решения образовательной задачи в виртуальной реальности.
Практическая значимость работы состоит в разработке гигиенических рекомендаций при решении образовательных задач в виртуальной реальности.
Данная выпускная квалификационная работа состоит из перечня условных обозначений, введения, двух глав, выводов, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет
технологий в образовании уже не что-то абстрактное и недоступное для большинства. Количество программного обеспечения для VR стремительно увеличивается, цены на техническое оснащение снижаются, делая VR с каждым годом доступнее для использования. Вместе с тем увеличивается количество исследований, свидетельствующих о повышении эффективности обучения и уровня вовлеченности студентов в рамках иммерсивного образовательного процесса [21, 51].
В связи с широким внедрением VR-технологии возникает потребность в изучении эффектов, вызванных воздействием виртуальной реальности на человека [ 44]. Результаты некоторых исследований показывают, что пребывание в виртуальной реальности может приводить к так называемому киберукачиванию (от англ. cybersickness), которое зачастую проявляется во временной вестибулоокулярной дисфункции и головных болях [22]. Симптомы киберукачивания также включают дискомфорт в желудке (например, тошноту), проблемы с глазодвигательной активностью (головная боль, напряжение глаз, сложность фокусировки, помутнение зрения) и общую дезориентацию (например, головокружение при открытых или закрытых глазах) [46]. Перечисленные симптомы могут причинять ощутимый дискомфорт при использовании гарнитур виртуальной реальности и представлять потенциальный риск для здоровья человека.
Актуальность исследования психоэмоциональных состояний при решении образовательной задачи в виртуальной реальности (VR) обусловлена несколькими ключевыми факторами.
Рост популярности виртуальной реальности. VR-технологии становятся все более доступными и широко применяемыми в образовательных учреждениях. Их использование позволяет создать иммерсивную образовательную среду, что способствует повышению мотивации и вовлеченности учащихся. С учетом глобальных тенденций цифровизации и перехода к гибридным формам обучения, исследование функциональных состояний в VR становится важным шагом к созданию адаптивных и персонализированных образовательных решений.
Проблема безопасности обучения. Функциональные состояния, такие как киберукачивание, могут снижать эффективность образовательного процесса. Проявление симптомов киберукачивания может вызывать ощутимый физиологический и психологический дискомфорт у студентов. Выявление предикторов киберукачивания позволяет прогнозировать вероятность киберукачивания на ранних стадиях, что способствует своевременному принятию мер по предотвращению данного состояния и снижению ущерба для обучающихся.
Индивидуальные различия. Учитывая, что учащиеся имеют разные опыт использования виртуальной реальности, разные психологические и физиологические характеристики, исследование функциональных состояний помогает адаптировать образовательные задачи под индивидуальные потребности, что может повысить эффективность обучения. Понимание особенностей возникновения различных функциональных состояний поможет разработать более эффективные образовательные программы и сценарии, которые будут учитывать особенности восприятия информации в VR и способствовать лучшему усвоению материала.
Таким образом, исследование психоэмоциональных состояний при решении образовательной задачи в виртуальной реальности является актуальным и необходимым для оптимизации учебного процесса и повышения его эффективности.
Целью работы экспериментальное изучение взаимосвязи психоэмоциональных состояний и киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
Объектом исследования выступает виртуальная реальность в образовательном процессе.
В качестве предмета исследования рассматриваются взаимосвязь психоэмоциональных состояний и киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
Гипотеза исследования заключается в том, что существует взаимосвязь между особенностями психоэмоциональных состояний и проявлениями симптомов киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
Для реализации цели необходимо выполнить следующие задачи:
1. Рассмотреть проблему виртуальной реальности в научной литературе.
2. Рассмотреть теоретические аспекты образовательной задачи в VR.
3. Осуществить литературный обзор исследований психоэмоциональных состояний и феномена киберукачивания в VR.
4. Провести эмпирическое исследование взаимосвязи психоэмоциональных состояний и киберукачивания в условиях решения образовательной задачи в VR.
В исследовании принимали участие добровольцы в возрасте от 18 лет до 35 лет (30 мужчин и 31 женщина) с нормальным зрением и без диагностированных заболеваний сердца, психических расстройств и неврологических заболеваний, черепно-мозговых травм и проблем с артериальным давлением. Все участники были студентами либо сотрудниками ТГУ, ТПУ, СибГМУ, ТГПУ.
Для решения поставленных задач использовались теоретические методы исследования: синтез, обобщение, классификация, анализ литературы.
А также практические методы: эксперимент, измерение, статистический анализ данных, анкеты самоотчета (шкала тревоги Спилбергера-Ханина STAI, опросник «Симуляторные расстройства» (SSQ), адаптированная шкала позитивного и негативного аффекта PANAS, опросник воспринимаемой рабочей нагрузки NASA-TLX).
Техническая часть исследования обеспечивалась с помощью следующего оборудования: автономная VR-гарнитура HTC Vive Focus 3, стационарные ПК и маршрутизатор с высокими характеристиками производительности, лицензионное VR приложение «Human Constructor VR».
Проблема исследования: недостаток исследований взаимосвязи
психоэмоциональных состояний и киберукачивания в контексте решения образовательной задачи в VR.
Теоретико-методологическое обоснование исследования. Основой данной работы являются исследования решения задач Л.С. Выготского, В.П. Зинченко, П.Я. Гальперина. А также исследования виртуальной реальности и ее воздействия на человека В.В. Селиванова, Н.А. Носова, П.П, Хороших, А.Е. Войскунского. Кроме этого, мы опирались на нейрофизиологические и психофизиологические исследования А.Р. Лурия, В.М. Бехтерева, Н.А. Бернштейна, П.К. Анохина.
Степень разработанности проблемы. Данная тема освещалась в исследованиях таких отечественных авторов, как Хороших П.П., Сергеевич А.А., Баталова Т.А., Ляпунов В.Е., Гильванов Р.Г., Романова И.Ю., Воробьев А.А., Жигалова О.П., Лисенко М.Л., Кашкин Е.В., Копченова Д.А., Голохваст К.С., Гаврилова Т.А., Баранова В.В., Ананин Д.П., Суворова А.Ю., Глухов Д.В., Калинина С.А., Меркулова А.Г., Челнокова Е.А., Назарова А.Н., Назарова Е.Н., Козлов А.В., Богуславский М.В., Неборский Е.В., Шитова И.Ю., Половинко Е.В., Ботвинева Н.Ю., Чебоксаров А.Б., Хан Р.С., Дружба О.В., Тихиня П.А., Горбунова Н.В., Благодетелева Н.К.
Теоретическая значимость выпускной квалификационной работы заключается в углублении понимания психоэмоциоанальных состояний человека в контексте решения образовательной задачи в виртуальной реальности.
Практическая значимость работы состоит в разработке гигиенических рекомендаций при решении образовательных задач в виртуальной реальности.
Данная выпускная квалификационная работа состоит из перечня условных обозначений, введения, двух глав, выводов, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет
Подытожим результаты работы, целью которой являлось экспериментальное изучение функциональных состояний при решении образовательной задачи в условиях виртуальной реальности.
В первую очередь, мы описали основные этапы развития технологии виртуальной реальности. От проекта Мортона Хейлига «Sensorama» 1962 года до шлемов виртуальной реальности Oculus Rift, выпущенных в 2013 году. Гарнитуры виртуальной реальности прошли долгий путь становления. Первые устройства были очень громоздкими и имели высокую себестоимость, что затрудняло их выпуск для массового потребления. В 2010-х годах с разработки Палмером Лакки и Джоном Кармаком шлема виртуальной реальности началась новая эра развития VR-гарнитур. Современные VR-устройства отличаются удобством ношения, широким углом обзора, сенсорной плавностью и высокой степенью свободы перемещения. В зависимости от сложности модели VR-устройства пользователи могут использовать контролеры с менее или более расширенным функционалом, наслаждаться объемным звуком, а также взаимодействовать с контентом с различной степенью интерактивности.
После описания истории развития технологии виртуальной реальности, мы представили нюансы использования этой технологии в образовательном процессе. Виртуальная реальность начала внедряться в образование в начале 2000-х годов и продолжает входить в образовательный процесс более активно с каждым годом.
Преимуществами использования виртуальной реальности в образовании мы обозначили: наглядность изучаемых объектов, возможность “посещения” малодоступных мест, высокое вовлечение обучающихся, безопасность обучения, отработка практических навыков, интерактивность.
Кроме преимуществ использования VR-гарнитур в образовании есть и недостатки. К ним относятся финансовые затраты на оборудование, программное обеспечение и обучение преподавателей; сложности с интеграцией в учебный процесс на системном уровне; небольшое количество VR-приложений с образовательным контентом на российском рынке; рост зависимостей от гаджетов; недостаток убедительного научного основания эффективности использования VR в образовании; а также физический дискомфорт от продолжительного использования VR-технологии.
Во время планирования образовательного процесса педагог или преподаватель ставит перед собой и обучающимися определенные образовательные задачи, стимулирующие познавательную активность и формирующие интерес к учебному процессу. Преимущества виртуальной среды позволяют сформировать новые образовательные задачи в условиях виртуальной реальности. Наглядность и объемная визуализация помогают моделировать учебную ситуацию на качественно новом уровне.
Как мы уже написали выше, одним из недостатков использования технологии виртуальной реальности является физический дискомфорт. В частности, может возникать такое функциональное состояние, как киберукачивание, для которого характерны тошнота, головокружение, головная боль, глазодвигательные нарушения, дезориентация и другие симптомы. Мы провели обзор исследований на тему киберукачивания, в результате которого выделили несколько групп факторов, которые могут влиять на возникновение этого расстройства:
1) Технические аспекты;
2) Рабочая нагрузка;
3) Индивидуальные особенности;
4) Психологические факторы.
Мы решили исследовать влияние рабочей нагрузки, индивидуальных особенностей и психологических факторов на вероятность возникновения киберукачивания во время нахождения в виртуальной реальности и решения образовательной задачи в процессе.
Рабочую нагрузку в своем исследовании мы измеряли с помощью опросника NASA-TLX, который включает в себя шесть шкал: «умственная нагрузка», «физическая нагрузка», «давление времени», «успешность выполнения», «затраченные усилия», «уровень фрустрации». Индивидуальные особенности включали в себя следующие переменные: пол, возраст, наличие опыта пребывания в виртуальной реальности. Психологические характеристики мы изучали с помощью адаптированной шкалы позитивного и негативного аффекта PANAS; и опросника личностной и ситуативной тревожности Спилберга-Ханина. Выраженность симптомов киберукачивания и их тяжести оценивалась с использованием шкалы SSQ (опросник симуляторных расстройств), которая включает 3 фактора: тошнота; глазодвигательная активность и нарушения ориентации в пространстве.
Исследование состояло из двух серий, в первой серии сессии виртуальной реальности длились 20 минут, во второй серии - 10 минут. Всего в исследовании принял участие 61 человек. В первой серии - 30 человек в возрасте от 18 до 35 лет (16 мужчин и 14 женщин). Во второй серии - 31 человек в возрасте от 18 до 29 лет (17 женщин и 14 мужчин). Также осуществлялся контроль статуса здоровья участников исследования, чтобы исключить влияние заболеваний в фазе обострения и пр.
До проведения VR-сессии мы исследовали психоэмоциональные характеристики и особенности эмоционального реагирования в нормальном функциональном состоянии. Далее, на лабораторном этапе исследования проводилась VR-сессия, включающая выполнение задания в образовательном VR-приложении (в рамках сессии участники случайным образом распределялись на две группы по положению во время сессии: а) сидя на стуле и б) свободное перемещение); затем осуществлялась пост-оценка психоэмоциональных эффектов VR и оценка выраженности симптомов киберукачивания. Выраженность симптомов киберукачивания оценивалась с использованием шкал Simulator Sickness Questionnaire, SSQ [27].
Образовательная задача для участников заключалась в следующем. В приложении «Human Constructor VR» нужно было изучить опорно-двигательную систему человека, а после осуществления пост-оценки психоэмоциональных эффектов VR и оценки выраженности симптомов киберукачивания респондентам предлагалось перечислить запомненные части скелета в письменном виде.
В итоге, мы получили следующие результаты. Около 47% участников почувствовали в высокой степени проявления симптомов киберукачивания, что говорит о том, что феномен киберукачивания достаточно распространен при погружении в виртуальную реальность. Мы не обнаружили подтверждений тому, что киберукачивание больше проявляется в зафиксированном положении сидя. Поэтому, мы делаем вывод, что студенты могут сидеть за партой во время обучения, без необходимости перемещаться в пространстве, и это не повлияет на результативность выполнения образовательной задачи.
Мы также не нашли различий в выраженности симптомов киберукачивания в зависимости от времени пребывания в виртуальной реальности, однако, мы предполагаем, что время нахождения в виртуальной реальности все же влияет на продуцирование киберукачивания. Так как погружение в виртуальную реальность может стать стресс- фактором для тревожных пользователей, что провоцирует проявление симптомов киберукачивания. Кроме этого, в состоянии негативного аффекта более продолжительное нахождение в виртуальной реальности также приводит к появлению киберукачивания, в сравнении с менее длительным нахождением в VR.
Имея ввиду вышеописанные выводы, мы также обязаны обратить внимание на то, что при коротком промежутке времени, выделяемом на решение образовательной задачи в VR, пользователи начинают ощущать давление времени, что положительно коррелирует с высокой степенью проявления симптомов киберукачивания. А также на то, что чем сложнее для студента будет казаться образовательная задача, чем более неуверенно и подавленно он будет себя чувствовать при ее выполнении, тем вероятнее его укачает в процессе обучения с помощью виртуальной реальности.
Анализируя результаты нашего исследования, мы делаем вывод о том, что важно нивелировать возможность появления симптомов киберукачивания, так как это негативно сказывается на успешности выполнения образовательной задачи.
В заключение, мы предлагаем рекомендации по использованию виртуальной реальности в образовательном процессе.
1) Мониторинг и подготовка студентов к возможным дискомфортным ощущениям при использовании VR.
2) Избегание слишком продолжительных сессий виртуальной реальности.
3) Подготовка студентов и создание комфортной атмосферы, минимизация стресс- факторов перед началом VR-сеансов.
4) Поддержка и помощь во время выполнения студентами образовательных задач, для избегания перегруженности студентов.
5) Обеспечение достаточного количества времени для выполнения образовательной задачи, чтобы студенты не испытывали давление времени.
6) Адаптация сложности образовательной задачи под уровень знаний и возможностей студентов.
7) Сбор обратной связи от студентов для создания более комфортного и продуктивного использования VR в образовательном процессе.
Отметим, что наше исследование не лишено ограничений. Во многом они связаны с доступными современной науке методами измерения переменных исследования. Для отслеживания основных представляющих интерес конструктов использовались данные из тест-опросников, результаты которых представляют собой данные самоотчетов. Хотя в современных исследованиях в данном направлении пока нет консенсуса относительно надежного и объективного измерения киберукачивания, измерение физиологических показателей, регистрируемых с помощью объективных аппаратных методов, мы считаем перспективным для будущих исследований влияния VR-технологии на человека. Кроме того, расширение размеров выборки позволит применить более сложные подходы к анализу данных и уточнить результаты, полученные в настоящем исследовании.
В первую очередь, мы описали основные этапы развития технологии виртуальной реальности. От проекта Мортона Хейлига «Sensorama» 1962 года до шлемов виртуальной реальности Oculus Rift, выпущенных в 2013 году. Гарнитуры виртуальной реальности прошли долгий путь становления. Первые устройства были очень громоздкими и имели высокую себестоимость, что затрудняло их выпуск для массового потребления. В 2010-х годах с разработки Палмером Лакки и Джоном Кармаком шлема виртуальной реальности началась новая эра развития VR-гарнитур. Современные VR-устройства отличаются удобством ношения, широким углом обзора, сенсорной плавностью и высокой степенью свободы перемещения. В зависимости от сложности модели VR-устройства пользователи могут использовать контролеры с менее или более расширенным функционалом, наслаждаться объемным звуком, а также взаимодействовать с контентом с различной степенью интерактивности.
После описания истории развития технологии виртуальной реальности, мы представили нюансы использования этой технологии в образовательном процессе. Виртуальная реальность начала внедряться в образование в начале 2000-х годов и продолжает входить в образовательный процесс более активно с каждым годом.
Преимуществами использования виртуальной реальности в образовании мы обозначили: наглядность изучаемых объектов, возможность “посещения” малодоступных мест, высокое вовлечение обучающихся, безопасность обучения, отработка практических навыков, интерактивность.
Кроме преимуществ использования VR-гарнитур в образовании есть и недостатки. К ним относятся финансовые затраты на оборудование, программное обеспечение и обучение преподавателей; сложности с интеграцией в учебный процесс на системном уровне; небольшое количество VR-приложений с образовательным контентом на российском рынке; рост зависимостей от гаджетов; недостаток убедительного научного основания эффективности использования VR в образовании; а также физический дискомфорт от продолжительного использования VR-технологии.
Во время планирования образовательного процесса педагог или преподаватель ставит перед собой и обучающимися определенные образовательные задачи, стимулирующие познавательную активность и формирующие интерес к учебному процессу. Преимущества виртуальной среды позволяют сформировать новые образовательные задачи в условиях виртуальной реальности. Наглядность и объемная визуализация помогают моделировать учебную ситуацию на качественно новом уровне.
Как мы уже написали выше, одним из недостатков использования технологии виртуальной реальности является физический дискомфорт. В частности, может возникать такое функциональное состояние, как киберукачивание, для которого характерны тошнота, головокружение, головная боль, глазодвигательные нарушения, дезориентация и другие симптомы. Мы провели обзор исследований на тему киберукачивания, в результате которого выделили несколько групп факторов, которые могут влиять на возникновение этого расстройства:
1) Технические аспекты;
2) Рабочая нагрузка;
3) Индивидуальные особенности;
4) Психологические факторы.
Мы решили исследовать влияние рабочей нагрузки, индивидуальных особенностей и психологических факторов на вероятность возникновения киберукачивания во время нахождения в виртуальной реальности и решения образовательной задачи в процессе.
Рабочую нагрузку в своем исследовании мы измеряли с помощью опросника NASA-TLX, который включает в себя шесть шкал: «умственная нагрузка», «физическая нагрузка», «давление времени», «успешность выполнения», «затраченные усилия», «уровень фрустрации». Индивидуальные особенности включали в себя следующие переменные: пол, возраст, наличие опыта пребывания в виртуальной реальности. Психологические характеристики мы изучали с помощью адаптированной шкалы позитивного и негативного аффекта PANAS; и опросника личностной и ситуативной тревожности Спилберга-Ханина. Выраженность симптомов киберукачивания и их тяжести оценивалась с использованием шкалы SSQ (опросник симуляторных расстройств), которая включает 3 фактора: тошнота; глазодвигательная активность и нарушения ориентации в пространстве.
Исследование состояло из двух серий, в первой серии сессии виртуальной реальности длились 20 минут, во второй серии - 10 минут. Всего в исследовании принял участие 61 человек. В первой серии - 30 человек в возрасте от 18 до 35 лет (16 мужчин и 14 женщин). Во второй серии - 31 человек в возрасте от 18 до 29 лет (17 женщин и 14 мужчин). Также осуществлялся контроль статуса здоровья участников исследования, чтобы исключить влияние заболеваний в фазе обострения и пр.
До проведения VR-сессии мы исследовали психоэмоциональные характеристики и особенности эмоционального реагирования в нормальном функциональном состоянии. Далее, на лабораторном этапе исследования проводилась VR-сессия, включающая выполнение задания в образовательном VR-приложении (в рамках сессии участники случайным образом распределялись на две группы по положению во время сессии: а) сидя на стуле и б) свободное перемещение); затем осуществлялась пост-оценка психоэмоциональных эффектов VR и оценка выраженности симптомов киберукачивания. Выраженность симптомов киберукачивания оценивалась с использованием шкал Simulator Sickness Questionnaire, SSQ [27].
Образовательная задача для участников заключалась в следующем. В приложении «Human Constructor VR» нужно было изучить опорно-двигательную систему человека, а после осуществления пост-оценки психоэмоциональных эффектов VR и оценки выраженности симптомов киберукачивания респондентам предлагалось перечислить запомненные части скелета в письменном виде.
В итоге, мы получили следующие результаты. Около 47% участников почувствовали в высокой степени проявления симптомов киберукачивания, что говорит о том, что феномен киберукачивания достаточно распространен при погружении в виртуальную реальность. Мы не обнаружили подтверждений тому, что киберукачивание больше проявляется в зафиксированном положении сидя. Поэтому, мы делаем вывод, что студенты могут сидеть за партой во время обучения, без необходимости перемещаться в пространстве, и это не повлияет на результативность выполнения образовательной задачи.
Мы также не нашли различий в выраженности симптомов киберукачивания в зависимости от времени пребывания в виртуальной реальности, однако, мы предполагаем, что время нахождения в виртуальной реальности все же влияет на продуцирование киберукачивания. Так как погружение в виртуальную реальность может стать стресс- фактором для тревожных пользователей, что провоцирует проявление симптомов киберукачивания. Кроме этого, в состоянии негативного аффекта более продолжительное нахождение в виртуальной реальности также приводит к появлению киберукачивания, в сравнении с менее длительным нахождением в VR.
Имея ввиду вышеописанные выводы, мы также обязаны обратить внимание на то, что при коротком промежутке времени, выделяемом на решение образовательной задачи в VR, пользователи начинают ощущать давление времени, что положительно коррелирует с высокой степенью проявления симптомов киберукачивания. А также на то, что чем сложнее для студента будет казаться образовательная задача, чем более неуверенно и подавленно он будет себя чувствовать при ее выполнении, тем вероятнее его укачает в процессе обучения с помощью виртуальной реальности.
Анализируя результаты нашего исследования, мы делаем вывод о том, что важно нивелировать возможность появления симптомов киберукачивания, так как это негативно сказывается на успешности выполнения образовательной задачи.
В заключение, мы предлагаем рекомендации по использованию виртуальной реальности в образовательном процессе.
1) Мониторинг и подготовка студентов к возможным дискомфортным ощущениям при использовании VR.
2) Избегание слишком продолжительных сессий виртуальной реальности.
3) Подготовка студентов и создание комфортной атмосферы, минимизация стресс- факторов перед началом VR-сеансов.
4) Поддержка и помощь во время выполнения студентами образовательных задач, для избегания перегруженности студентов.
5) Обеспечение достаточного количества времени для выполнения образовательной задачи, чтобы студенты не испытывали давление времени.
6) Адаптация сложности образовательной задачи под уровень знаний и возможностей студентов.
7) Сбор обратной связи от студентов для создания более комфортного и продуктивного использования VR в образовательном процессе.
Отметим, что наше исследование не лишено ограничений. Во многом они связаны с доступными современной науке методами измерения переменных исследования. Для отслеживания основных представляющих интерес конструктов использовались данные из тест-опросников, результаты которых представляют собой данные самоотчетов. Хотя в современных исследованиях в данном направлении пока нет консенсуса относительно надежного и объективного измерения киберукачивания, измерение физиологических показателей, регистрируемых с помощью объективных аппаратных методов, мы считаем перспективным для будущих исследований влияния VR-технологии на человека. Кроме того, расширение размеров выборки позволит применить более сложные подходы к анализу данных и уточнить результаты, полученные в настоящем исследовании.
