Виртуальная реальность в химии как устроена

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Шилько Жанна Николаевна, Пиртань Дарья Сергеевна, Белохвостов Алексей Александрович

В статье рассматриваются методические аспекты использования технологий виртуальной реальности в обучении химии, приводятся конкретные приложения и методика их использования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE USE OF VIRTUAL REALITY IN TEACHING CHEMISTRY

The article discusses the methodological aspects of using virtual reality technologies in teaching chemistry, provides specific applications and methods for their use.

Текст научной работы на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ»

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ Шилько Ж.Н.1, Пиртань Д.С.2, Белохвостов А.А.3 Email: Pirtan6115@scientifictext.ru

1Шилько Жанна Николаевна — студент;

2Пиртань Дарья Сергеевна — студент;

3Белохвостов Алексей Александрович — кандидат педагогических наук, доцент, кафедра химии и естественнонаучного образования, Витебский государственный университет им. П.М. Машерова, г. Витебск, Республика Беларусь

Аннотация: в статье рассматриваются методические аспекты использования технологий виртуальной реальности в обучении химии, приводятся конкретные приложения и методика их использования.

Ключевые слова: обучение химии, виртуальная реальность, VR-очки, VR CHEMISTRY LAB, MEL Chemistry VR.

THE USE OF VIRTUAL REALITY IN TEACHING CHEMISTRY Shilko Zh.N.1, Pirtan D.S.2, Belokhvostov A.A.3

1Shilko Zhanna Nikolaevna — Student; 2Pirtan Daria Sergeevna — Student;

3Belokhvostov Aleksey Aleksandrovich — Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF CHEMISTRY AND NATURAL SCIENCE EDUCATION, VITEBSK STATE UNIVERSITY NAMED AFTER P.M. MASHEROV, VITEBSK, REPUBLIC OF BELARUS

Abstract: the article discusses the methodological aspects of using virtual reality technologies in teaching chemistry, provides specific applications and methods for their use. Keywords: teaching chemistry, virtual reality, VR glasses, VR CHEMISTRY LAB, MEL Chemistry VR.

В настоящее время существует много различных трактовок термина виртуальная реальность. Но в данной статье нами будет использовано следующее понятие виртуальной реальности (VR) — это искусственный мир, созданный при помощи программно-технических средств, который состоит из интерактивных 3D-объектов и пространств. Ее главной особенностью является то, что в ней пользователь может не только наблюдать за происходящими процессами и явлениями, но и активно участвовать на них [1].

Использование виртуальной реальности при обучении открывает много новых возможностей, которые слишком сложны, затратны по времени или дороги при традиционных подходах. Также использование на уроках виртуальной реальности позволяет обеспечить наглядность, вовлеченность, фокусировку и самое главное безопасность [2].

Целью данной работы является анализ приложений для очков виртуальной реальности, которые можно использовать при обучении химии.

Материалы и методы. Материалом для анализа являются такие приложения как: VR CHEMISTRY LAB и MEL Chemistry VR. Основным методом в данной работе является описательный.

Виртуальная реальность при обучении химии в основном используется при проведении химических экспериментов. Химический эксперимент занимает ведущее место при обучении химии, так как осуществляет связь теории с практики. Он

способствует формированию у учащихся познавательных интересов, умения наблюдать за происходящими процессами, анализировать их, а затем делать выводы, развитию внимания и самостоятельной деятельности и т.д. Но выполнение химического эксперимента не всегда является безопасным и доступным. Поэтому применение химического эксперимента в обучении является одной из наиболее разработанных проблем в методике обучения химии.

Виртуальные лаборатории позволяют осуществлять химический эксперимент, который по каким-либо причинам невозможно или нежелательно реализовывать при обучении химии (опасности, дороговизны реактивов, временных ограничений).

Виртуальная лаборатория позволяет получать наглядные запоминающиеся иллюстрации опасных и сложных химических опытов, воспроизвести их тонкие детали, которые могут ускользать при проведении реального эксперимента. Важным преимуществом виртуального эксперимента является то, что учащиеся могут возвращаться к нему неоднократно, что позволяет лучше усвоить материал.

В настоящее время использование виртуальной реальности при обучении химии стало популярным и доступным, так как для этого необходимо всего лишь наличие очков виртуальной реальности (например, HTC Vive) и установленного приложения, которых сейчас большое изобилие. В данной статье мы рассмотрим следующие приложения: VR CHEMISTRY LAB и MEL Chemistry VR.

1. VR CHEMISTRY LAB. Химическая лаборатория в виртуальной реальности, которая даёт возможность безопасно экспериментировать с реактивами.

В данной виртуальной химической лаборатории учащиеся могут планировать и проводить эксперименты, выдвигать гипотезы и проверять их на практике, ошибаться и исправлять ошибки. А в свою очередь, данное приложение способно анализировать действия учащегося и рассчитывать результаты смешиваний тех или иных реактивов. То есть здесь не запрограммировано заранее, что вещество А при добавлении в вещество Б даст фиолетовую окраску, а учитывать концентрацию, пропорции, количество веществ, прошло ли взаимодействие или все сгорело, или выпал осадок, и так далее.

На данный момент в приложении доступно много различных лабораторных работ по следующим темам, например, амфотерность, взаимодействие оксидов с водой, восстановительные свойства галогенидов, оксиды металлов, определение анионов, пламенный анализ и т.д.

2. MEL Chemistry VR. Курс уроков химии в виртуальной реальности, соответствующий школьной программе, где виртуальная реальность превращает обучение в увлекательный процесс познания основ химии, используя научные игры и метод погружения. Каждый урок в данном приложении длится от трех до семи минут, то есть легко встраивается в рамки урока и помогает дополнительно визуализировать изучаемую тему.

На данный момент приложение содержит 28 уроков и тестов VR. Например, «Структура атома», «Атомы в твердых телах и газах», «Строение атомов и молекул» и др. Также в MEL Chemistry VR есть уроки про изотопы, ионы, электроны, интерактивную таблицу Менделеева (химические элементы), молекулярные формулы и многое другое.

В современном мире происходит компьютеризация обучения, и использование виртуальной лаборатории при обучении химии является отличным способом заинтересовать учащихся в изучении той или иной темы, вовлечь их в образовательный процесс, дать возможность самостоятельно экспериментировать, право на ошибки и их исправление, а учителю даёт возможность отслеживать действий учащегося во время работы. Виртуальная лаборатория безопасна, и в ней доступны все реактивы и оборудование, с которыми не каждый учащийся получит возможность поработать в реальности.

Список литературы /References:

1. Белохвостов А.А. Методика обучения химии в условиях информатизации образования: учеб. пособие / А. А. Белохвостов, Е. Я. Аршанский. Москва: Интеллект-Центр, 2016. 336 с.

2. Белохвостов А.А. Дополненная реальность в преподавании химии: возможности и перспективы использования / А.А. Белохвостов, Е.Я. Аршанский // Свиридовские чтения: сб. Минск, 2018. С. 131-140.

ДЕЙСТВИЕ АНТИСЕПТИКОВ РАЗЛИЧНОГО СОСТАВА НА БАКТЕРИИ МИКРОФЛОРЫ РУК Генджаева З.Ш.1, Сапаргулыева А.2, Белохвостов А.А.3 Email: Gendjayeva6115@scientifictext.ru

1Генджаева Зулхумар Шухратовна — студент; 2Сапаргулыева Айгул — студент; 3Белохвостов Алексей Александрович — кандидат педагогических наук, доцент, кафедра химии и естественнонаучного образования, Витебский государственный университет им. П.М. Машерова, г. Витебск, Республика Беларусь

Аннотация: в статье анализируются антисептические вещества и их влияние на микроорганизмы. Разработана и апробирована методика оценки эффективности дезинфицирующих растворов. Авторами выращены культуры колоний бактерий. Ключевые слова: антисептики, дезинфицирующие средства, хлоргексидин, мирамистин, этанол.

EFFECT OF ANTISEPTICS OF DIFFERENT COMPOSITION ON MICROFLORA BACTERIA OF HANDS

Gendjayeva Z.Sh. , Saparguliyeva A. , Belokhvostov A.A.

1Gendzhaeva Zulhumar Shuhratovna — Student; 2Sapargulyeva Aygu l- Student; 3Belokhvostov Aleksey Aleksandrovich — Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF CHEMISTRY AND NATURAL SCIENCE EDUCATION, VITEBSK STATE UNIVERSITY NAMED AFTER P.M. MASHEROV, VITEBSK, REPUBLIC OF BELARUS

Abstract: the article analyzes antiseptic substances and their effect on microorganisms. A method for assessing the effectiveness of disinfecting solutions has been developed and tested. The authors have grown cultures of bacterial colonies. Keywords: antiseptics, disinfectants, chlorhexidine, miramistin, ethanol.

Антисептики — это средства, которые уничтожают микроорганизмы и ингибируют их рост на живых тканях не вызывая повреждений при нанесении на поверхности тела или обрабатываемые ткани [1]. Используется огромный ассортимент антисептических лекарственных средств, обладающих противомикробным, противовирусным, противопаразитарным, противогрибковым действием и используемых преимущественно для наружного применения в целях профилактики и лечения инфекционных заболеваний. К антисептикам предъявляются достаточно жесткие требования, в частности, они, наряду с высокой антимикробной активностью,

Химия в виртуальной реальности

Химию, информационные технологии и технологии виртуальной реальности обсудили с экспертами лектория «Капитаны будущего», спикерами из Университета ИТМО: Екатериной Скорб и Артёмом Смолиным.

Об областях химии, где информационные технологии создают новые направления, на кого идти учиться будущему химику, что сейчас происходит в сфере виртуальной реальности и действительно ли она помогает в образовательном процессе, рассказали:

Екатерина Скорб — кандидат химических наук, директор научно-образовательного центра инфохимии, ведущий профессор Университета ИТМО
Артём Смолин — кандидат философских наук, директор Центра юзабилити и смешанной реальности Университета ИТМО.

— Артём, как бы вы определили, что такое технология виртуальной реальности?

— Чёткое определение дать не берусь, но если не брать в расчёт то, что под виртуальной реальностью мы можем понимать цифровое пространство как таковое, в этом случае технологии виртуальной реальности — это программно-аппаратные комплексы, позволяющие обеспечить погружение внутрь цифрового пространства, включая не только визуальный и аудиальный сенсорные каналы, например, с помощью гарнитур виртуальной реальности, но и иные устройства вроде устройств для передачи запаха, костюмы с обратной связью и т. д. Плюс к этому нужно обязательно добавить непосредственно контент, виртуальные среды, в которые осуществляется погружение.

— Я помню, что когда только-только появились VR-очки, то все кругом говорили, что «вот оно — будущее», что всё уйдёт в VR. Однако прошло уже больше десяти лет, а даже в кинотеатрах обычные фильмы вытесняют 3D. Обществу оказались не так нужны новые технологии?

— Мы склонны к громким лозунгам и некорректным прогнозам. В 2012 году, благодаря стартапу Oculus и непосредственно Палмеру Лаки (Palmer Freeman Luckey) появилась первая доступная гарнитура виртуальной реальности, главными свойствами которой были приемлемая цена и возможность видеть виртуальную среду полностью, а не частично, как было в дорогостоящих предыдущих аналогах. Несмотря на то, что был сильный «вау-эффект» (я, например, попробовал гарнитуру в 2013 году на мероприятии Geek Picnic, отстояв часовую очередь, и испытал непередаваемые ощущения) устройство было ещё далеко до совершенства.

За период с 2012 по 2023 г. данные технологии претерпели сильный позитивный скачок и сейчас они активно используются во всех сферах жизнедеятельности, от науки до досуга. Тем не менее, говорить о том, что они готовы полностью заменить плоские экраны ещё рановато и, возможно, данные технологии это промежуточный этап к некой новой технологии, которая позволит комфортно находиться в реальной и виртуальной средах, как по отдельности (с возможностью быстрого переключения), так и комбинированно, когда трансляция цифрового контента будет происходить непосредственно на объективную реальность.

Если говорить о виртуальной среде без использования VR-очков, то создателям выставки-игры «Капитаны будущего: Terra Futura», которая проходила на ВДНХ, удалось сделать некую виртуальную среду с эффектом погружения: в одном из залов выставки пол был в формате экрана, по которому посетители могли ходить и видеть города с разной высоты. А за одной из дверей выставки была скрыта «зелёная» архитектурная мысль, воплотившаяся также с помощью технологий погружения: здесь использовались эффекты глубины и зеркального отражения, 3D-графика. Открываешь дверь, а за ней — город-лес: высокие деревья с пышной листвой, в стволах которых — многоэтажки, светящиеся изнутри. Такие инструменты позволили гостям увидеть города будущего в разных измерениях и почувствовать себя реальными жителями этих мест. А увидеть 3D-технологию на выставке удалось благодаря экспонату — 3D-принтеру, который печатал Школу Чародейства и волшебства Хогвартс.

— Что нам мешает погрузиться в виртуальную реальность? Несовершенство шлемов или сама реальность недостаточно реальна?

— Для тотального прихода данных технологий, когда все, условно, будут использовать технологии расширенной (Extended Reality, XR) реальности вместо смартфонов и телевизоров ещё рановато. Необходимо дорабатывать всё, от «железа» до приложений. Тем не менее я считаю, что если не будет явного форс-мажора, это дело ближайшего будущего.

— Получается, в сфере образования эти технологии активно используются?

— Да, в этой области дела обстоят вполне позитивно. Создано уже приличное количество образовательных программ, от тренажёров в виртуальной реальности до возможности проводить занятия в виртуальных классах. Причём, это не замена текущим образовательным процессам, а вполне качественное дополнение. Скажем, прежде чем проходить стажировку на потенциально опасном оборудовании, можно пройти образовательный курс на цифровом двойнике в виртуальной реальности. Или же проводить полноценное занятие с необходимым иллюстративным материалом, собрав учеников со всего мира в виртуальном классе, который может быть на Марсе или в Марианской впадине.

Артём Смолин. Фото из личного архива.

Например, в нашем Центре Юзабилити и Смешанной Реальности Университета ИТМО мы совместно с коллегами из центра нейронаук в образовании ИТМО и Российским государственным педагогическим университетом им. А. И. Герцена создали многопользовательскую VR-игру «Орбитальный космический бой». В основе игры лежит изучение принципов распределения электронов в атомах разных химических элементов. Игра напоминает морской бой, только действие происходит в космосе. Выбираете, за какую из рас «Лантаноиды» или «Актиноиды» вы играете, и ваша задача будет заключаться в том, чтобы стоя на мостике космического корабля, быстрее противника угадать соответствующий элемент таблицы Менделеева.

Если мы делаем цифровой двойник химической лаборатории, то это даёт много преимуществ: безопасное использование опасных веществ, перманентная демонстрация процессов, происходящих на молекулярном уровне, ускорение или замедление времени и многое другое.

— Екатерина, можно ли сейчас к списку уже существующих «химий» — органической, физической, биохимии и других — добавить химию виртуальную?

— «Виртуальная химия» — такого понятия пока что нет. У нас пока не существует такой среды, в который вы сможете промоделировать систему одинаково хорошо на разных уровнях её организации. Например, для каких-то небольших химических систем вы можете приближённо решить уравнение Шрёдингера, применив ту же теорию функционала плотности (Density Functional Theory, DFT). Но когда системы становятся больше, то приходится уже задействовать другие методы, например, молекулярной динамики.

До какого-то времени не было понятия и «инфохимия». Но появляется всё больше областей на стыке химии и информационных технологий: это и хемоинформатика, и хемометрика, и трибоинформатика, и хемотроника. Каждая из этих областей характеризует определённую систему и необходима для решения какой-либо практической задачи, где основной фокус — это насколько мы сможем предсказывать поведение сложных систем, и какие модели можно для этого применять. Поскольку таких областей появилось много, инфохимия объединяет их под своим зонтиком и смотрит, насколько алгоритмы с большими данными могут помочь в каждой из областей.

Одна из областей, где «информационная» революция свершилась — это биоинформатика. Учёные-биоинформатики могут даже никогда не заходить в лаборатории и тем не менее работать с реальными данными, полученными экспериментально, например, с помощью секвенирования ДНК. И конечно, им нравится, когда их теоретические модели подтверждаются на практике.

Екатерина Скорб. Фото из личного архива.

Такая же революция сейчас происходит в материаловедении, в химии, потому что появились хорошие алгоритмы по предсказанию поведения сложных систем. И здесь также стоит вопрос в сборе баз данных. Одно из направлений нашего центра инфохимии — сбор больших данных с помощью роботизированных химических комплексов. Но прежде всего мы стремимся изучить на молекулярном, на атомном уровне поведение химических систем, процессы, протекающие на межфазных границах.

— Что сейчас ожидают от инфохимика?

— Что он понимает в вычислительных методах, которые есть в химии, умеет программировать, понимает много чего в IT и, конечно, знает химию. У ребят очень сложная программа, но они понимают, что это их сделает теми специалистами, которые смогут решать задачи на новом уровне. Здесь можно привести пример импрессионистов: сначала они научились хорошо рисовать, а потом уже нашли свой стиль.

— А что нового и интересного в инфохимии появилось за последнее десятилетие-другое?

— Среди программ можно отметить AlphaFold — для предсказания пространственной структуры белков, так называемого фолдинга. Возможность предсказывать структуру белка стала большим прорывом в биохимии. Но, к сожалению, эта программа ничего не может сказать о динамике процесса: вы предсказываете структуру, но не понимаете, как в действительности происходит этот фолдинг, как белок «сворачивается». Формирование таких сложных структур — это отдельная большая проблема.

Нам интересны разработки команды член-корреспондента РАН Максима Фёдорова по использованию платформ искусственного интеллекта для изучения химического пространства и прогнозирования свойств органических соединений с использованием пакета SYNTELLY. Смотрим, какие модули от наших команд можем интегрировать.

Кроме использования элементов машинного обучения в расчётах, появились возможности строить гибридные модели, смотреть, как на каждом уровне можно использовать преимущества разных методов и подходов, как эти «мостики» между ними настроить.

Много интересных вещей есть и в Сколтехе. Например, Артём Оганов благодаря своей программе «USPEX» предсказывает структуры больших систем в твёрдой фазе. При этом важной становится возможность использовать методы машинного обучения для предсказания поведения таких сложных систем. Например, в нашей лаборатории мы реализуем подобный подход относительно электрохимических систем и методов, пытаемся их «скрестить» с вычислительными методами, чтобы анализировать гибридные данные.

Среди интересных направлений можно отметить ещё, например, разработку химического перцептрона — химической платформы, способной хранить и обрабатывать информацию, своего рода аналог физической нейросети. Также отмечается интерес к нейроморфным вычислениям и материалам, которые позволяют реализовать разные архитектуры.

— Насколько близко или далеко мы сейчас находимся от того, чтобы понять, как устроена жизнь? Может быть, мы быстрее смоделируем жизнь на компьютере, создадим такой «виртуальный перцептрон», чем создадим её, условно говоря, в пробирке?

— Уже сейчас многие системы, с которыми мы работаем, ведут себя подобно живым системам. Рассматривая что-то под микроскопом вам будет казаться, что система живая и меняется во времени, но при этом на самом деле она неживая.

В прошлом году отмечали юбилей известной работы Алана Тьюринга, которая говорила о том, как появляются различные химические паттерны, в том числе объясняющие поведение биологических систем. Можно отметить и работы фон Неймана по теории игр и размножению организмов. Да, математический аппарат для описания сложных систем постепенно появляется, но также важно иметь для него экспериментальные системы, на которых вы проверяете то, что моделируете.

Что касается описания процессов, протекающих в клетке, то здесь уже многое известно. Понятно, что не до конца, но про самые важные химические циклы мы знаем. Можно подумать, как запускать эти циклы, где будет происходить обмен продуктами разных реакций — они в свою очередь будут играть роль прекурсоров для другой реакции и так далее.

Существуют группы исследователей, которые пытаются у живой клетки убрать некоторые функции, минимизировать их: то есть они идут как бы сверху вниз, упрощая то, что уже сделала природа. Другие исследователи, наоборот, пытаются сделать что-то живое, идя снизу вверх: собирают блоки и смотрят, как эти блоки друг с другом коррелируют.

Используя методы моделирования путей реакции можно сегодня предсказывать и впоследствии создавать материалы, которые на самом деле ведут себя подобно живым системам. Здесь к тому же поднимаются философские вопросы — а что такое живое и не живое? А эмбрион живой или не живой? А вирус? При поиске жизни на других планетах мы, конечно, используем определение, когда химические системы способны к дарвиновской эволюции и к самовоспроизводству. Компьютерный вирус не будет считаться за жизнь в таком случае. Но если кто-то такую химическую систему сделает, вы можете убедить нас, что вы сделали искусственную жизнь!

— Сейчас часто говорят о пользе игр, в том числе и виртуальных, в обучении. А есть ли место химии в виртуальной реальности и наоборот, играм в обучении химии?

— Всё, что связано в образовании с игровыми методиками, это, на мой взгляд, хорошо и может быть полезным в разных аспектах. В детских образовательных проектах, например, на выставке-игре «Капитаны будущего: Terra Futura» была воплощена идея знакомства детей и их родителей с научными фактами через игру. Важно, чтобы предлагаемые системы были основаны на современных технологиях. Интересна, например, идея про умный браслет с возможностью мониторинга состояния организма, что соответствует тренду персонализированной диагностики.

Метод игры в познании был применён на выставке в разных форматах: юные капитаны «вдыхали» молекулярную пищу из стеклянной колбы, изучали бургер, «приготовленный» в 3D-принтере, и сами развивали идею возможности питания в будущем с помощью пластыря, который самостоятельно будет рассчитывать набор необходимых человеку питательных веществ и вводить их в организм. Также в каждом зале выставки с помощью умного браслета путешественники могли пройти увлекательный тест на интерактивных панелях: по итогам всех тестов в конце выставки браслет определял идеальную планету для жизни юного исследователя.

Что касается наших разработок, то совместно с Артёмом Смолиным мы делаем один из проектов по VR-технологиям как раз для того, чтобы собирать большие данные по процессам диффузионного роста гидроксиапатитных структур.

Или вот появилось какое-то время назад химическое обновление в Minecraft. Сейчас оно годится скорее для того, чтоб заинтересовать химией, а хотелось бы видеть его более правдоподобным. Например, там есть такая функция, что когда вы получили ацетат натрия и затем бросаете его в воду, у вас образуется лёд, по которому вы можете идти — однако это всё-таки противоречит действительности.

— Артём, возвращаясь к теме образования в виртуальной реальности. Нет ли тут опасности, что изучение науки, как способа познания реальности, превратится в изучение пусть и красивой, но компьютерной программы?

— И опять я с вами не соглашусь, поскольку никто не пытается заменить виртуальными образовательными средами реальные лаборатории. Виртуальные среды это хорошая подготовка к реальным лабораторным условиям или вынужденная замена в определённых ситуациях, но никак не их полноценная замена. Нам будут не нужны реальные локации, когда мы полностью перейдём существовать в цифровое пространство, отказавшись от своей материальной оболочки. А до тех пор, это будет достойным и качественным дополнением.

— Екатерина, а как именно может дополнять виртуальная реальность образовательный процесс на конкретном примере в вашем университете?

— Сейчас мы активно работаем над тем, чтобы для магистратуры сделать виртуальную среду и инфохимическую «сеть» (infochemistry web), из которой преподаватели смогут брать химические кейсы и работать с ними, задействовав знания химии и IT. Такие кейсы хороши для магистратуры, но в бакалавриате понятно, что сначала нужно всё изучить, «потрогать», чтобы хорошо разбираться в предметах.

— А как вы думаете, абитуриентам, будущим учёным сейчас лучше сразу смотреть на какие-то междисциплинарные программы обучения или всё-таки сначала получить одно базовое образование, а уже потом добирать дополнительными курсами?

— С моей точки зрения, каждому надо выбрать то, что ему комфортно — здесь мы все индивидуальны. Если бы я сегодня выбирала для себя, то выбрала и первое и второе, потому что когда мы говорим про инфохимию в образовательном треке, то это и химия, и IT. Учиться тяжело, зато за 4 года вы освоите и одно и второе. Главное быть готовым работать больше и усерднее, чем работают остальные ребята. Если после основного курса химии вы добираете дополнительные, то основная рекомендация — не забыть, что вы химик.

Мы сейчас предлагаем единственную программу онлайн для магистратуры — химический soft. Она нацелена как раз на то, чтобы те, кто уже получил химическое образование, не забыли, что они химики и одновременно развивались в IT и на конкретных химических кейсах посмотрели, для чего это нужно. Например, человек знает химию, но хочет научиться делать VR-образовательные проекты, он сможет выучить Python, а потом уйти в C Sharp и сделать игру для химии вместе со мной и Артёмом, а дальше — сделать компанию, которая будет правильно двигать химическое образование.

Когда у нас выходит новая научная статья, то мы организуем вокруг неё своего рода инфохимическую сеть, чтобы уже из неё был выход на образование, пытаемся подумать, как это использовать в игровых технологиях, делаем VR-лабораторную работу.

Изучать параллельно можно много чего, но нужно понимать, как использовать это для своей профессии. С моей точки зрения, будет появляться ещё больше таких программ, нацеленных на использование IT-инструментов в химии, физике, биологии и других науках.

— Кого бы вы пригласили работать в свою лабораторию: условных десять универсальных биофизхимиков-айтишников, которые умеют всё понемногу, или десять узкопрофильных специалистов?

— Я бы пригласила своих выпускников, которых мы сейчас воспитываем. А пока приходится набирать команду, которая умеет взаимодействовать друг с другом. В этом случае если один человек имеет несколько навыков, он может больше сделать именно сам, но дальше даже он — один в поле не воин, и нужна команда, каждый из членов которой поможет в решении определенных задач.

— Артём, а есть ли научные исследования эффективности VR в образовании?

— Конечно, есть и достаточно много. И данные исследования демонстрируют эффективность использования подобных технологий в образовательных учреждениях. Здесь важно подчеркнуть именно алгоритм использования данных технологий и их качественного внедрения в образовательный процесс. Если преподаватель пришёл в класс и сказал: «Дети, все надели VR-шлемы и проходим урок», а сам при этом занимается своими делами это одно. А если данные технологии качественно дополняют работу преподавателя на уроке, это уже совсем другое. Тут нужна компетентная методология использования, качественный контент, техника безопасности и много чего ещё. В этой области мы только в начале пути качественного внедрения технологий расширенной реальности в образовательный процесс.

Как мы уже упомянули, технологии виртуальной реальности стали одним из главных инструментов познания на выставке-игре на ВДНХ «Капитаны будущего: Terra Futura», где посетители могли совершить увлекательное путешествие и узнать о главных открытиях человечества — о чём люди мечтали в прошлом и что ждёт нас в будущем. Так, в павильоне с разными проектами движущихся машин прошлого и будущего был представлен проект личного дирижабля, на котором можно было бы летать на короткие и длинные расстояния — как сегодня мы все ездим на обычных автомобилях. Эта разработка 2008 года заморожена, но инженеры не теряют надежды сделать доступными каждому воздушные суда, не загрязняющие планету выхлопными газами. А в космическом зале выставки-игры юные капитаны будущего оказывались внутри фантастического корабля, парящего в просторах Вселенной. Здесь можно было нажимать кнопки и любоваться на планеты Солнечной системы, нависающие над головой. А голос Виктора Вержбицкого тем временем рассказывал о великих исследователях космоса — от Константина Циолковского до Юрия Гагарина. Выставка создана медиагруппой «Красный квадрат» при поддержке Президентского фонда культурных инициатив и является частью развлекательно-познавательной вселенной «Капитаны будущего». С каждым годом вселенная пополняется новыми проектами: это и познавательный лекторий, и серия книг по «увлекательному завтраведению». А ещё — обучающая игра «Капитаны будущего: TIME JUMPERS» и новый анимационный сериал-приключение.

Автор: Арина Ишметова, Максим Абаев

Компьютерные игры: от истоков до наших дней
Виртуальный император
«Виртуальная реальность» по-советски
3D, VR и AR

Уроки химии в виртуальной реальности от MEL Science

Приложение от MEL Science учит химии в виртуальной реальности: вы получаете шанс построить атом любого известного элемента своими руками. Приложение называется MEL Chemistry VR app, доступно для пользователей Google Daydream.

Daydream — вторая платформа виртуальной реальности (VR) от компании Google, релиз состоялся осенью 2016 года. В отличие от первой платформы (Google Cardboard), Daydream встроена в ОС Android (от Android 7.1 Nougat). Стоимость VR-гарнитуры Google Daydream View составляет $79, это дешевле, чем большинство аналогичных устройств на рынке.

ВР (виртуальная реальность) может быть использована для имитации реальной химической лаборатории, где вместо использования реальных химикатов, пробирок и горелок, можно использовать виртуальные химикаты, пробирки и горелки. Гораздо безопаснее. И это вовсе не означает, что ВР не может принести максимальную реальную пользу для науки. Реальные практические эксперименты, конечно, более привлекательны для детей, ведь ничто не может заменить чувство, когда вы делаете что-то сами, своими руками, ощущаете всё в реальности. Но и здесь вы — в разделе «наука». Вы прикоснётесь к науке. Тренируйтесь, изучайте, пробуйте, понимайте, как это всё устроено и как оно работает, а потом, при желании и необходимости, повторяйте эксперименты в реальной жизни.

Виртуальная реальность может заменить наборы для проведения химических опытов.
VR — незаменимый инструмент обучающих технологий, который даёт возможность показывать малышам невидимые тонкости науки, такие как поведение веществ внутри химической реакции, в которой молекулы летают вокруг них и дети видят, как эти молекулы взаимодействуют друг с другом. Мы можем позволить детям играть с атомными орбиталями, строить собственные атомы и молекулы, и смотреть, что происходит. Это новый, невероятный мир!

После запуска приложения компания надеется выпустить более 150 уроков, охватывающих все основные темы химии, включённые в учебную школьную программу.

Также на 2017 год запланирована поддержка приложением и других платформ ВР, включая Google Cardboard и Samsung GearVR.

Виртуальная реальность в химии как устроена

Путеводитель по науке в Москве
За химией будущее

В эпоху цифровых устройств и новых технологий виртуальная реальность в образовании позволяет перейти к обучению, которое адаптируется под особенности школьника, и выстроить для него индивидуальный образовательный трек. Актуальность такие технологии представляют при изучении неорганической химии, особенно для 9 классов.
VR-технологии предоставляют учителям доступ к отсутствующему или дорогому оборудованию, позволяют проводить опасные, количественные или проблемные лабораторные работы. Используя 3D-графику, можно детализировано показать химические процессы вплоть до атомного уровня. Причем ничто не запрещает углубиться и показать, например, как внутри самого атома происходит деление ядра. Виртуальная реальность способна не только дать сведения о самом явлении, но и продемонстрировать его с любой степенью детализации. Кроме этого, она позволяет менять сценарии, влиять на ход эксперимента или решать задачу в игровой и доступной для понимания форме.
Корреспонденты «Нау» встретились с преподавателями и учениками школы № 1950, где уроки химии проводятся с использованием самых современных образовательных технологий.

Благодарим за помощь
в подготовке материала коллектив школы № 1950
и лично директора школы
Белову Александру Александровну, а также
заместителя директора
Васильеву Наталью Николаевну.

Виртуальная реальность в химии как устроена

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

THE USE OF VIRTUAL REALITY IN TEACHING CHEMISTRY

Текст научной работы на тему «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБУЧЕНИИ ХИМИИ»

Химия в виртуальной реальности

Уроки химии в виртуальной реальности от MEL Science

Виртуальная реальность в химии как устроена

Добавить комментарий Отменить ответ