Преподаватели Университета ИТМО постоянно экспериментируют с различными образовательными технологиями, пытаясь найти новый подход к изучению классических предметов. В последние годы в стенах Первого неклассического активно используется виртуальная реальность на занятиях по химии.

«Эта история началась еще в 2018 году, — вспоминает декан факультета биотехнологий Михаил Курушкин. — На тот момент я только начал работать в химико-биологическом кластере Университета ИТМО, и мне нужно было трансформировать бакалаврское образование в части неорганической и физической химии. Тогда я встретился с основателем и CEO компании MEL Science (которая создает VR-уроки по химии) Василием Филипповым. Выяснилось, что подходы к изучению химии у нас схожи. Василий показал мне VR-урок, это был первый для меня опыт взаимодействия с виртуальной реальностью. Меня это привело в восторг и уже через несколько дней я внедрял эту разработку в нашем образовательном процессе».

Начиная с этого времени, в химическое образование студентов ИТМО стало планомерно внедряться использование виртуальной реальности. Использовались как продукты MEL Science, так и собственные разработки Университета ИТМО.

Увидеть атом своими глазами

Среди разработок MEL Science в курс университета внедрилось несколько уроков, в частности, занятие «Построй свой атом». На этом уроке можно увидеть атомное ядро, состоящее из протонов и нейтронов, взаимодействовать с ним, а также понять, как на свойства атома влияет то или иное количество электронов.

«В этом разделе химии, увы, недостаточно тактильного и визуального опыта, — отмечает Дмитрий Андреев, руководитель VR-отдела MEL Science. — Это сподвигло нас создать образовательный продукт, в котором пользователь мог бы сначала увидеть какое-то химическое взаимодействие в реальном мире, а потом с помощью VR "уменьшиться" до атомарного размера и увидеть, как те же самые события происходят там».

Причем, поскольку VR-уроки с самого начала рассчитывались на максимально широкую аудиторию, в компании долго работали над тем, чтобы сделать продукт доступным даже для людей с повышенной чувствительностью к VR, которая выражается в быстром укачивании, головокружении или утомляемости. Это решалось как с помощью различных программных оптимизаций, чтобы устройству было легче воспроизводить необходимое количество кадров в секунду, так и за счет дизайна уроков и спецэффектов.

«В нашем первом уроке есть очень эффектный момент, когда человек стоит перед карандашом и “погружается” в грифель, постепенно “уменьшаясь”, — рассказывает Дмитрий Андреев. — Мы только что видели карандаш, а теперь уже колеблющиеся атомы. Вот этот опыт очень впечатляет, но у некоторых людей он вызывал неприятные ощущения за счет того, что в кадре отсутствовали неподвижные предметы. Для решения этой проблемы мы добавили дополнительное окошко: как будто смотришь на этот процесс в окуляр микроскопа. Такое изменение позволило избежать некомфортной для некоторых пользователей ситуации, что положительно сказалось на вовлеченности и усвоении информации».

Плюс 20% к пониманию

В 2020 году в ИТМО решили обобщить опыт, полученный с момента внедрения VR в химическое образование, и проанализировать, насколько это дает реальный эффект. Первым автором исследования стала студентка третьего курса Надежда Максименко.

«В 2018 году я была как раз в числе бакалавров первого года, с которыми проводили первые, тестовые, занятия с помощью продуктов MEL Science, — вспоминает Надежда. — Этот опыт сподвиг меня изучать эту проблематику дальше, чтобы больше людей могли узнать о такой возможности, чтобы новые технологии уходили в массы. Хотелось бы отметить эксклюзивность MEL Science в визуализации именно связи макро- и микромира, то есть привычных нам объектов и их строения на атомном уровне, будь то гелий в шарике, углерод в графите карандаша или поваренная соль».

Исследование проводилось следующим образом: группа первокурсников из 27 человек проходила тест на знание строения атома, его электронной конфигурации, распределение электронов по атомным орбиталям. После этого они проходили VR-урок от MEL Science «Построй свой атом».

«После использования VR ребята снова проходили тест, но уже с другими химическими элементами, чтобы понять, что у них отложилось в голове, насколько они лучше поняли тему, — отмечает Надежда Максименко. — В среднем прогресс составил 20,2%».

В MEL Science и ИТМО отмечают, что успех внедрения уроков сподвигает думать о дальнейшем внедрении технологий дополненной и виртуальной реальности в программу обучения студентов Первого неклассического.