Разработка виртуальных тренажеров для обучения студентов

О проекте

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева один из региональных опорных университетов. Университет готовит кадры для аэрокосмической, лесопромышленной и смежных отраслей, проводит научные исследования и опытно‑конструкторские разработки. Однако для приобретения качественных практических навыков студентам часто не хватает работы с реальным или труднодоступным оборудованием. В связи с этим были разработаны и внедрены в учебный процесс виртуальные тренажеры.

Цели проекта

• Создание виртуальных образовательных Web и VR‑приложений как элементов иммерсивного обучения.
• Создание уникальных онлайн-курсов за счет встраивания в них виртуальных приложений, обеспечивающих студентам доступ к современным образовательным технологиям.

Решения

Для разработки виртуальных тренажеров используется кроссплатформенная среда разработки компьютерных игр «Unity». VR‑оборудование, под которое разрабатываются приложения, Pico 4.

Виртуальные 3D и VR‑тренажеры позволяют визуализировать технические процессы, обучать работе на оборудовании, которое недоступно. Обучение ведется в виртуальном пространстве, а значит в безопасной и контролируемой среде.

Использование веб‑технологий обеспечивает удаленный доступ к образовательным ресурсам, что особенно актуально в условиях заочного и дистанционного обучения. Это позволяет студентам взаимодействовать с учебным материалом в реальном времени.

Функциональные возможности:

• встроенный теоретический и методический материал;
• различные режимы выполнения (демонстрационный модуль, допуск к работе, выполнение заданий, тестирование, защита выполнения);
• широкий спектр вариативности заданий;
• встроенная автоматическая проверка выполнения заданий;
• сохранение протокола выполнения.

Преимущества продукта:

• Web-приложения доступны с любого компьютера с доступом в интернет;
• Web-приложение может быть просто интегрировано в любую LMS;
• VR-приложения разрабатываются для шлемов виртуальной реальности Pico 4 — недорогое, доступное оборудование в России;
• VR-приложения работают автономно на шлеме без проводов;
• все что необходимо для выполнения заданий находится в приложении.

Этапы проекта

1. Анализ ТЗ, выставленного заказчиком

   Первый этап — это анализ ТЗ, представленного заказчиком, для понимания требований и конечного результата.

2. Формирование этапов работ

   Определение этапов выполнения работ, установление сроков и бюджет проекта.

3. Согласование этапов работ

   После определения этапов работ и бюджета, все детали согласуются с заказчиком.

4. Разработка приложения

   Разработка 3D-моделей, разработка UI элементов для интерфейса приложения, разработка алгоритмов взаимодействия пользователь – объект, объект – объект. Наполнение основной сцены интерактивными объектами. Формирование режимов выполнения. Составление вариантов заданий и программная проверка их выполнения. Верстка интерфейса и взаимодействие пользователя с ним.

5. Тестирование и приемка работ

   Проведение промежуточного тестирования. Получение обратной связи и отчетов по тестированию. Анализ отчетов и исправление ошибок. Проведение повторного тестирования. Подписание акта приемки работ.

Результаты внедрения

• Внедрение новых образовательных технологий

  Внедрение виртуальных образовательных Web и VR‑приложений как элементов иммерсивного обучения в учебный процесс СибГУ в следующих циклах: Общая физика, Механика, Техническое обслуживание самолетов и вертолетов, Космические аппараты.

• Интеграция с LMS университета

  Разработанные Web‑приложения размещаются на сервере виртуальных лабораторных и тренажеров СибГУ, для доступа к ним достаточно использовать ссылку на страницу с плеером. Для использования виртуальных тренажеров с помощью LMS moodle (используется в СибГУ) в дистанционном курсе создается элемент «Задание», в описании задания вставляется гиперссылка на виртуальный тренажер. Выполнив работу, студент прикрепляет в качестве ответа на задание протокол выполнения.

• Проектная работа со студентами

  В СибГУ студенты старших курсов участвуют в разработке программных продуктов – обучающих тренажеров – во время практик, написания дипломных работ, в рамках проектной деятельности.

Образовательные учреждения могут применять виртуальные тренажеры для обучения студентов, используя уже разработанные приложения или сделать запрос на разработку приложения по собственному техническому заданию.