Перспективы использования VR при изучении дисциплины «Основы безопасности жизнедеятельности» в общеобразовательной школе

В рамках всероссийской Программы апробации образовательного программного обеспечения учителя из разных регионов тестируют образовательные приложения в виртуальной и дополненной реальности. На Платформе Центра НТИ ДВФУ VR/AR представлены двенадцать разработок от отечественных компаний по самым разным образовательным дисциплинам. Ожидается, что еще минимум пять компаний предоставят свой контент на второй этап программы. Лидерами по заявкам от школ, ожидаемо, выступают предметы естественнонаучного цикла (химия и физика) и английский, а также - что ожидалось гораздо меньше - ОБЖ.

С одной стороны, основы безопасности жизнедеятельности - очень важный предмет. Каждый человек должен знать, как вести себя в экстренной ситуации, как обеспечить сохранность своего здоровья в повседневной жизни и как оказывать помощь другим. С другой стороны, школьная практика и сложившаяся «иерархия» предметов по ряду причин отодвинула ОБЖ на не самое завидное место. Только 3% опрошенных в рамках одного из исследований ВЦИОМ считает предмет ОБЖ важным, и даже поступают предложения об исключении предмета из списка обязательных. Пониженный интерес самих детей к предмету тоже объясним - скучные учебники с иллюстрациями катаклизмов или людей, нуждающихся в первой медицинской помощи, не могут способствовать мотивации к изучению предмета. При этом важным для безопасности личности является формирование «культуры безопасности», т.е. осознанного соблюдения необходимых норм и правил. Создание мотивации к соблюдению таких норм - важнейшая задача предмета ОБЖ.

Попытки применить VR для обеспечения безопасности в корпоративной сфере достаточно разнообразны. Такой подход оправдывает себя возможностью оптимизации ресурсов, затрачиваемых на обучение персонала: сокращением времени и снижением расходов. Более того, он обеспечивает повышенный уровень безопасности при переходе от теории к практике. Пионерами обучения посредством симуляций являются учебные центры по подготовке пилотов. К примеру, в учебном центре Boeing в Сколково установлены два полнопилотажных тренажера для моделей 737 и 777. Корпорация также запустила систему под названием Constant Resolution Visual System, которая представляет собой иммерсивную учебную среду с высоким разрешением.

Фото: учебный центр Boeing в «Сколково». Автор: Полина Рукавичкина

К использованию виртуальной реальности присоединились и компании, оперирующие наземными видами транспорта. Международная курьерская служба UPS использует шлемы HTC Vive, обучая водителей безопасности на дорогах. Американская мультинациональная корпорация Tyson Foods использует виртуальную реальность при обучении сотрудников технике безопасности, благодаря чему компания ежегодно снижает уровень травматизма и профессиональных заболеваний на 20% [10]. Авиалинии American Airlines знакомят новых сотрудников с правилами техники безопасности, погружая их в виртуальную реальность. Западные корпорации также широко применяют VR для инструктажей по технике безопасности при работе со строительной техникой, напольным транспортом, сварке и работе на высоте.

Существует ряд успешных отечественных кейсов, посвященных обучению основам промышленной безопасности и различным технологическим процессам. Так, большой проект реализуется в ПАО «Газпромнефть»: разработаны решения для создания учебных курсов в VR по производственным и аварийным сценариям, при этом приоритет по внедрению VR-тренажеров получат профессии с наибольшим риском травматизма. Упомянутыми компаниями список не ограничивается, подобные проекты реализуются в таких организациях, как Северсталь, СУЭК, Норникель, Полюс Золото, Роснефть и других. Некоторые российские компании, такие как VR Professionals и Rubius, специализируются на создании высококачественных продуктов для обучения рабочих в сферах механической обработки металлов, угольной промышленности и т.д.

Несмотря на растущую популярность обучения технике безопасности в виртуальной реальности в корпоративном секторе, в среднее образование технология входит ощутимо медленнее. Остановимся на этом вопросе подробнее.

Существующие исследования эффективности программ виртуальной реальности, в частности при освоении ПДД, обосновываются необходимостью сделать обучение более безопасным в тех странах, где традиционно практика проводится в условиях реального дорожного движения. В России такая форма обучения тоже становится популярной. Что касается исследований, то основная часть работ, посвященных изучению ПДД основана на полуиммерсивной виртуальной среде [7,8], и лишь незначительная часть научного опыта касается успешных исследований в виртуальной среде с полным погружением.

К примеру, команда под руководством Д. Швебеля использовала полуиммерсивное ПО в виртуальной реальности по тематике «Безопасность на дорогах», действие в котором происходило от 1-го и 3-го лица. Внешние стимулы и периферийное видение оставались доступными испытуемым для снижения укачивания [6]. Стоит отметить, что динамическая иммерсивная виртуальная среда, наполненная сюжетным действием, в свою очередь, может вызывать конфликты между вестибулярной, проприоцептивной и визуальной информацией и приводить к укачиванию или кибер-болезни. Однако, производители программного обеспечения в виртуальной реальности стремятся решить эту проблему с помощью различных типов управления и работы с графикой. Например, существуют статичные VR-сценарии (где перемещение минимизировано или отсутствует), не вызывающие укачивания и других негативных реакций.

Массовому введению виртуальной реальности по предмету ОБЖ в школы должна предшествовать разработка рекомендаций по оформлению визуальной составляющей материалов, организации учебного процесса и контроля за влиянием на поведенческие характеристики обучающихся в иммерсивной виртуальной среде. Справедливо заметить, что такие работы ведутся, однако эмпирических данных все еще недостаточно [7]. Чем больше будет создано экспериментального контента, тем больше шансов выявить научно доказанные закономерности.

С другой стороны, некоторые преподаватели дисциплины утверждают, что одной из неформальных целей обсуждаемого предмета является именно формирование у детей предчувствия опасности и осознание последствий своих поступков. В таком случае ситуативное обучение и правильно структурированные симуляции реальных ситуаций позволят школьникам овладеть важными поведенческими навыками без фактического физического вреда их здоровью. Соответственно, необходимы специальные исследования реакции на стресс в экстренных ситуациях в виртуальной среде и продолжительности данного эффекта у детей. Примечателен комментарий доцента Школы Педагогики ДВФУ П. С. Бажиной относительно разработки VRОБЖ нижегородской компании «Цифровое пространство»:

Применение виртуальной реальности в учебном предмете ОБЖ направлено как на формирование практических навыков и применение полученных теоретических знаний, так и на создание мотивации ученика к изучению предмета в целом и отдельным его темам. С одной стороны, федеральные государственные стандарты постулируют необходимость развития отдельных физических навыков, которые трудно представить в виртуальной среде. К примеру, овладение навыками пользования индивидуальными средствами защиты (противогазами, респираторами, ватно-марлевыми повязками, защитными комплектами) или навыками использования средств пожаротушения [11,12] требуют работы с реальными предметами, эффективного включения мелкой моторики, ознакомленность с весом и реальными размерами оборудования.

С другой стороны, существуют такие практические навыки, отработка которых в реальной жизни невозможна. Например, поведение в условиях вынужденного автономного существования. Естественно, мы не можем отправить ребенка в лес, где он должен будет в одиночку развести костер, собрать ягоды, отличить ядовитые грибы от неядовитых и т.д. Таких ситуаций можно смоделировать достаточно много, и виртуальная реальность выступает уникальным инструментом для формирования необходимых навыков.

Фото: образовательное VR-приложение VRОБЖ

Другой перспективной сферой применения виртуальной реальности видится отработка последовательности действий (эвакуация из административных зданий, действие по сигналу «Внимание всем»). После таких занятий обучающиеся могут осознанно назвать правильную последовательность, объяснить, почему именно такая последовательность правильная и чем грозит неправильная. Подлежат обсуждению возможность обобщения планов эвакуации образовательных учреждений при обучении правилам поведения во время пожара; соответствие программ региональным приоритетам и учет природных, техногенных и социальных рисков в регионе школы; способность образовательных продуктов виртуальной реальности соблюдать баланс в развитии индивидуального и (немаловажно) коллективного поведения обучающегося в экстренных ситуациях; формат обратной связи и ее использование при ситуативном обучении в виртуальной среде.

Известно, что виртуальная реальность повышает мотивацию, настроение и вовлеченность учеников в процесс [9]. Некоторые исследования демонстрируют положительную связь между обучением ОБЖ в виртуальной реальности у здоровых детей [1], однако обнаружено отсутствие влияния на детей с нарушением развития нервной системы (в частности, диспраксией). Хотя именно эти дети, как правило, подвергаются большей опасности, пересекая дорогу [5]. В целях инклюзивности имеет первостепенное значение возможность применения VR-программ для детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, которым необходимо овладевать специальным оборудованиям для передвижения, а также навыками ориентации в пространстве.

Несмотря на многообещающие возможности виртуальной реальности, большинство исследований достигают лишь умеренных успехов в результатах обучения, и самыми эффективными пока остаются практики погружения обучающихся в реальную среду [6,7]. Оговоримся, что при разработке виртуальных сценариев в сфере ОБЖ большое значение необходимо уделять дидактическим и методическим материалам, сопровождающим VR, от них во многом зависит эффективность обучения.

Итак, виртуальная реальность обладает как рядом преимуществ, так и рядом ограничений. Оба фактора необходимо учитывать при разработке и внедрении систем подготовки. VR позволяет моделировать реальную среду, а также все процессы, происходящие в ней. Однако, технология пока не дает обратной связи, например, ощущения отдачи, чувства веса, чувства поверхности и т.д. Таким образом, ключевым преимуществом является эффективная визуальная составляющая. На практике это означает, что самым успешным вариантом для применения VR является демонстрация порядка действий, а также демонстрация причинно-следственных связей, в том числе последствий некорректных действий как для себя, так и для окружающих. Хочется надеяться, что виртуальная реальность как образовательная технология будет привлекать интерес ученых, и в ближайшем времени надежные научные данные будут приумножаться. Кроме того, результаты всероссийской программы апробации покажут, насколько успешными могут быть уроки ОБЖ с использованием виртуальной реальности, и как этот контент можно улучшить в будущем.

Авторы выражают благодарность Станиславу Старых, генеральному директору VR Professionals.

Зарегистрироваться на программу апробации для получения образовательного программного обеспечения VR/AR можно здесь.

Смотреть вебинар от Центра НТИ ДВФУ о продукте VRОБЖ в рамках Программы апробации здесь.

1. Çakiroğlu, Ü. & Gökoğlu, S. (2017). Development of fire safety behavioral skills via virtual reality. Computers and Education, 133, 56-68. doi: 10.1016/j.compedu.2019.01.014

2. Cuperus, A. A., Laken, M., Hout, M. A. V. D., & Engelhard, I. M. (2016). Degrading emotional memories induced by a virtual reality paradigm. Journal of Behavior Therapy and Experimental Psychiatry, 52, 45–50. doi: 10.1016/j.jbtep.2016.03.004

3. Cuperus, A. A., Klaassen, F., Hagenaars, M. A., & Engelhard, I. M. (2017). A virtual reality paradigm as an analogue to real-life trauma: its effectiveness compared with the trauma film paradigm. European Journal of Psychotraumatology, 8(sup1), 1338106. doi: 10.1080/20008198.2017.1338106

4. Dibbets, P. (2019). A novel virtual reality paradigm: Predictors for stress-related intrusions and avoidance behavior. Journal of Behavior Therapy and Experimental Psychiatry, 101449. doi: 10.1016/j.jbtep.2019.01.001

5. Purcell, C. & Romijn, A. (2017). Appropriateness of different pedagogical approaches to road safety education for children with Developmental Coordination Disorder (DCD). Research in Developmental Disabilities, 70, 85–93. doi: 10.1016/j.ridd.2017.08.010

6. Risk Management; New Findings from D.C. Schwebel and Colleagues Has Provided New Data on Risk Management (Community-based pedestrian safety training in virtual reality: A pragmatic trial). (2016, January 22). Insurance Weekly News. Retrieved from http://search.proquest.com/docview/1756623213/

7. Schwebel, D.C., Gaines, J., Severson, J. (2008). Validation of virtual reality as a tool to understand and prevent child pedestrian injury. Accident Analysis and Prevention, 40, 1394-1400.

8. Schwebel, D., Wu, Y., Li, P., Severson, J., He, Y., Xiang, H., & Hu, G. (2018). Featured Article: Evaluating Smartphone-Based Virtual Reality to Improve Chinese Schoolchildren’s Pedestrian Safety: A Nonrandomized Trial. Journal of Pediatric Psychology, 43(5), 473–484. doi 10.1093/jpepsy/jsx147

9. Smith, S., & Ericson, E. (2009). Using immersive game-based virtual reality to teach fire-safety skills to children. Virtual Reality, 13(2), 87–99. doi: 10.1007/s10055-009-0113-6

10. O’Donnel, R. (2018). Tyson Foods reduces injuries, illnesses with VR safety training. Retrieved from: https://www.hrdive.com/news/tyson-foods-reduces-worker-injuries-illnesses-with-vr-safety-training/532452/

11. Федеральный государственный образовательный стандарт основного общего образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ № 1897 от 17.12.2010 года (с последующими изменениями).

12. Примерная основная образовательная программа основного общего образования (2015). Retrieved from: https://mosmetod.ru