VR в образовательных технологиях

Введение.

Дефицит кадров присутствует практически во всех отраслях современной российской экономики. Наибольшую сложность испытывают предприятия, связанные с материальным производством либо управлениями какими-то сложными технологическими процессами. Всем необходимым работники низшего звена. Самый большой дефицит – среди синих воротничков.

Постановка проблемы.

Российская экономика испытывает кадровый голод. Наибольший кадровый голод сформировался среди категорий работников, относимых к «синим воротничкам». Но, кроме физического отсутствия специалистов, существует еще одна проблема, которую приходится решать предприятиям, в том числе, нефтегазового комплекса России — изменение качественного состава молодых специалистов.

Возможно, что именно качественные изменения потребуют новых подходов в подготовке и переподготовки молодых специалистов. Эти изменения связаны с тем, что подрастающие поколение имеют иной, отличный от привычного для 40-50 летних работников способ усвоения информации. Для того, чтобы продолжать формировать кадровый резерв для производства, необходимы новые подходы к образовательному процессу.

Так, и в чем проблема?

Проблема заключается в том, что 100% технологических процессов на производстве описываются через текст, а молодое поколение привыкло воспринимать информацию через графический интерфейс. Различие в подаче информации вызывает затруднение в понимание смысла, заложенного в тексте. Подобный феномен приводит к тому, что молодые люди не могут понять содержание текста, и, следовательно, осознанно действовать, опираясь на информацию из текста. Невозможность извлечь смысл из текста называется функциональная неграмотность. Проблема функциональной неграмотности среди старшеклассников стала статистически заметной в 2010-е годы, что заставило министерство образования РФ проводить регулярные обследования выпускников школ. Результаты обследования показывает, что доля молодых людей, не способных извлечь смысл из текста, неуклонно растет и на сегодняшний день составляет не менее 30%.

Проблема, по мнению исследователей, носит глобальный характер и касается всех развитых стран. По консенсусу среди ученых основной причиной развития функциональной неграмотности среди молодых людей является преобладание графического способа получения информации перед текстовым. Молодые люди меньше или практически не читают книг, что приводит к тому, что отделы мозга, ответственные за абстрактный анализ и моделирование в сознании различных ситуаций, не получают надлежащей тренировки в детстве и юности, и в результате старшеклассники и студенты с трудом могут «вытащить» смысл из сложного текста, и уж тем более, понять его содержимое.

Таким образом, можно кратко сформулировать общую проблему, стоящую перед любым предприятием, имеющим сложные технологические процессы: необходимость формирование навыков и знаний в головах молодых сотрудников способами, отличающимися от традиционного способа. Под традиционным способом в этой статье понимается лекционные занятия, работа учеников с наставлениями и техническими регламентами.

Что делать?

Решение проблемы функциональной неграмотности существует в нескольких плоскостях. Одна из них — перенос образовательного процесса в виртуальное пространство. Из заучивания текста виртуальный тренажер переносит ученика в процесс заучивания действия. Подобный подход применяется в практике наставничества, где главный элемент — это «смотри и делай, как я». В конечном итоге, для производства не важно, как работник приобрел навык — через чтение текста или в виртуальном тренажере. Главное, чтобы навык был устойчивый, а процесс его формирования и закрепления — безопасный, быстрый и недорогой.

Для создания виртуального тренажера было выбрано товарное направление — одно из самых ответственных направлений в технологических процессах ПАО «Транснефть». Далее, из товарного направления были выбраны наиболее важные технологические процессы, ставшие основой сценария 6 различных эпизодов.

Процесс работы над VR-тренажерами был разделен на следующие этапы:

Создание цифрового двойника НПП в Тайшете и добавление нескольких резервуаров, отсутствующих в Тайшетском НПП;
Формирование сценариев работ, тренируемых в VR-тренажере;
Создание тренировочного и тестового варианта сценария в Unreal-редакторе;
Разработка системы управления и подсчета количества баллов при оценке прохождения обучаемого в тренажере.

При создании тренажеров упор был сделан на реалистичность создаваемого виртуального окружения и максимальное соответствие реальным объектам. Для этого были собраны пять комплектов VR-тренажера с ПК на базе графических ускорителей серии RTX 4080. Для того, чтобы можно было визуально контролировать процесс обучения, картинка была выведена на широкоформатный ТВ.

Технология обучения на VR-тренажере напоминает процесс обучения с наставником. Обучаемый, пользуясь подсказками, последовательно проходит все этапы сценария, получая представление о последовательности работ и их содержании. На этапе тестирования ученик пытается повторить то, что он запомнил из обучения. Система подсчета баллов позволяет зафиксировать пропуски, совершаемые учеником, и исправить их в следующей сессии. А трансляция действий на широкоформатный ТВ — оценить действия ученика инструктору и товарищам по обучению.

Опыт использования VR-тренажера подсказал еще один вариант использования — перенос программы тренажера на ПК для использования без VR-оборудования и перенос VR-контента на новую платформу — Meta Quest 3.

С какой целью были проведены подобные изменения?

Причины переноса заключаются в высокой стоимости аппаратной части качественного VR-тренажера. Перенос тренажера из виртуального пространства на плоские экраны снижает эффект присутствия, но позволяет организовать обучение большого количества учеников. Выход на рынок в 2024 году очков виртуальной реальности Meta Quest 3 с расширенными характеристиками позволил разместить на устройстве весь объем VR-тренажера. При переносе на Meta Quest 3 тренажер потерял в качестве картинки, но приобрел уникальную возможность — в тренажере появилась возможность отслеживать движение рук без джойстиков. Отслеживание движения рук в виртуальном пространстве позволит моделировать естественные движение оператора, что прибавит реализма тренажеру.

При разработке VR-тренажера у специалистов ООО «ТАМГА» возникло предложение — разработать методические указания для специалистов, организующих работу с тренажерами в учебных структурах ПАО «Транснефть» и ВУЗах. В соавторстве с сотрудниками кафедры «Педагогики» Иркутского Государственного Университета в настоящее время разрабатывается методическое пособие. Задача пособия — ознакомить преподавателей с современными подходами в использовании VR-тренажеров и помочь им организовать учебный процесс так, чтобы новые образовательные технологии смогли проявить себя в полной мере.

Для того, чтобы дать представление читателям о содержании методического пособия, приведем содержание его оглавления:

1. История технологического развития виртуальной реальности

2. Причины неизбежного погружения производственного обучения в виртуальную реальность

3.Техника безопасности при использовании технологий виртуальной и дополнительной реальности в производственном обучении.

4. Сравнительный анализ традиционного и VR-обучения на производстве (таблица)

5. Технология внедрения виртуальной реальности в образовательную среду производственного обучения (внедрение виртуальных технологий в производственное в процесс производственного обучения)

6. Проектирование занятий производственного обучения с использованием технологий виртуальной и дополнительной реальности

7. Оценка эффективности производственного обучения с использованием технологий виртуальной реальности.

8. Обратная связь с пользователями с целью дидактических консультаций.

Итак, использование VR-тренажера позволяет перевести изучение сложных технических регламентов из текстовой формы в графическую. Графическая форма представления информации лучше усваивается молодыми людьми, что позволяет сформировать устойчивый навык действий, создаваемый на двух уровнях. Первый уровень — абстрактный, когда ученик запоминает последовательность действий на рациональном плане. Второй уровень — формирование навыка на уровне мышечной памяти. Таким образом, в процессе обучения на VR-тренажере, ученик одновременно слушает лекцию или читает регламент, и тут же реализует полученные данные в практическом плане. Одновременная работа ученика на абстрактном и мышечных планах позволяет сформировать устойчивое, и самое главное — осознанное понимание работ, выполняемых учеником, тем самым обеспечивая превосходство VR-образования над стандартными подходами к обучению.

Перспективы развития системы VR-обучения

Сегодня ПАО «Транснефть» сделала первый шаг в процессе формирования системы образования, способной принять вызов времени, связанный с качественными изменениями усвоения информации молодыми людьми. Но, технологии не стоят на месте, и созданные VR-тренажеры могут получить дельнейшее развитие.

Например, в тренажерах может появиться режим сетевого взаимодействия, при котором специалисты различных служб смогут отрабатывать сценарии, требующие совместной работы. Технологии ООО «ТАМГА» позволяют организовать сетевое взаимодействие до 12 учеников в одном сценарии. Или в тренажерах появится смена времен года, погодных условий и других факторов, пока не нашедших своего отражения в существующей версии тренажера. Однако, существует необходимость формирования набора определенных знаний, которые экономически трудно сформировать при помощи VR-тренажера. В первую очередь надо понимать, что создание VR-тренажера — это трудоемкий и дорогостоящий процесс, занимающий от полугода и более. Для поддержания требуемого уровня знаний техники безопасности, регламентов обмена информации или иной рутинной информации у работника требуется другой, отличный от VR-тренажера инструмент.

Кривая забывания.

Специалисты, занимающиеся образованием и тестированием работников, знают о «кривой забывания». Если коротко, то работник имеет максимум знаний о предмете перед аттестацией, а после того, как он ее получил, начинает стремительно забывать информацию. Через три месяца после аттестции у работника остается не более 30% материала. Проблема заключается в том, что требования техники безопасности работ должны сохранятся в максимальном возможном объеме. Если посмотреть результаты анализа различных происшествий, окажется, что большинство из них создал человеческий фактор. На современном производстве именно человек является звеном повышенной опасности! Решение этой образовательной задачи заключается в использовании технологии интервального образования.

Как работает интервальное образование?

Работник получает короткие информационные сообщения и проходит тестирование каждый день по 10-15 минут на своем смартфоне. Система учитывает индивидуальный прогресс работника и формирует для него индивидуальный учебный план. Алгоритмы системы «помнят» как отвечал работник, и в процессе обучения, используя методику «кривой забывания», напоминают работнику информацию. Подобный подход позволяет сформировать устойчивые знания в голове у работника.

Использования личного смартфона работника позволяет организовать максимальный охват персонала с низкими капитальными затратами на развертывание процесса обучения. Эффективность подобного метода запоминания информации была подтверждена программами изучения иностранных слов – «Дуалингво» и подобные ей. В настоящий момент специалисты ООО «ТАМГА» заняты созданием демонстрационного комплекта программ для сервера и смартфона сотрудника. Выход демо версии запланирован на 1 июля 2024 года, рабочий вариант планируется завершить к 1 сентября 2024 года.

При проектировании системы интервального обучения специалистами ООО «ТАМГА» предусмотрен механизм мотивации сотрудников к прохождению обучения. Используется игровой подход, при котором каждое подразделение, где работники проходят обучение в системе интервального образования, получает определенные баллы и участвует в соревновании с другими подразделениями.

Игровой подход, применяемый в системе интервального образования ООО «ТАМГА» позволяет добиться постоянного погружения сотрудников в образовательный процесс, гарантирующий с высокой долей вероятности, наличие твердых остаточных знаний на уровне не менее 80% от требуемого объема.

Подводя итог

Подводя итог, можно сказать, что изменение в способе усвоения и закрепления технической информации у молодых специалистов требуют изменения в подходах обучения.
В настоящий момент, формируется система образования, имеющая трёхзвенную структуру:

Образование через лекции и лабораторные занятия;
Развитие, наработка и закрепление практических навыков через применение VR-тренажеров;
Закрепление и поддержание критически важных знаний у работника путем использования системы интервального образования.
Использование новейших методик образования, учитывающих изменения среди молодых специалистов, позволит ПАО «Транснефть» нивелировать пробелы в образовательном процессе и подготовить умелую смену работников, способных справиться с самими сложными задачами на производстве.

Источники: