На радиофизическом факультете Томского госуниверситета работают над проектом «Виртуальные VR-лабораторные работы по физике». Надев шлем виртуальной реальности, школьники «окажутся» в виртуальной лаборатории, оснащенной всем необходимым для проведения опытов. Конечный продукт пригодится для школ, где нет нужного оборудования, а также в случае дистанционного обучения. Интересен он может быть и центрам дополнительного образования детей, таким как «Кванториум» и Центр развития талантов «Пульсар». Над проектом работает студент РФФ ТГУ Даниил Егоров, в прошлом году он выиграл 1 млн рублей, победив в конкурсе «Студенческий стартап».
В 2021 году проект получил поддержку программы «УМНИК» Фонда содействия инновациям на сумму 500 тысяч рублей. В течение полутора лет на эти средства велись работы в рамках НИОКР. А в 2023 году студент четвертого курса РФФ (кафедра информационных технологий и дискретных структур) Даниил Егоров выиграл грант в 1 млн рублей на развитие проекта, став победителем конкурса «Студенческий стартап».
При составлении методических материалов автор проекта консультируется со своим научным руководителем, заведующим кафедрой информационных технологий в исследовании дискретных структур РФФ Станиславом Торгаевым и учителями томских школ.
– На втором курсе, во время пандемии, мы с моим научным руководителем размышляли о том, что у вузов хотя бы, по инициативе преподавателей, есть возможность удаленно проводить некоторые лабораторные работы. А вот в школах такого нет. И мы подумали, что надо бы создать для школьников такой продукт, чтобы они могли полноценно осваивать материал, – рассказывает Даниил Егоров.
Помимо сложностей с проведением практических и лабораторных занятий при дистанционном формате обучения, виртуальные лаборатории решают еще ряд проблем. Это недостаточное оснащение лабораторий в школах; отсутствие возможности проводить лабораторные работы, не входящие в школьную программу; невозможность проводить лабораторные с репетиторами; простаивание компьютерного оборудования в школах по программе «Точки роста». Кроме того, внедрение в образовательный процесс электронных образовательных систем и программ повысит цифровую грамотность преподавателей и обучающихся.
В рамках стартапа будет разработан программный комплекс с использованием технологии виртуальной реальности для выполнения лабораторных работ по физике в 7–11 классах. Авторы проекта постарались обеспечить программе максимальную реалистичность: предметы можно свободно перемещать по лаборатории, как в реальной жизни. Пользователь может поставить их так, как ему удобно, чтобы снять и внести показания, а затем отправляет отчет о проделанной работе.
Конечный продукт будет включать набор теоретического материала, набор лабораторных работ по основным разделам физики и модуль формирования отчетов для учителя. При этом пользователям будет доступна возможность распределения ролей при работе в группах – ученик, учитель, наблюдатель. Применять программный комплекс можно в разных режимах: с VR и без VR, для работы офлайн или совместной работы в локальной либо глобальной сети. Помимо техподдержки, покупатели продукта также смогут запросить разработку и внедрение дополнительных лабораторных работ.
– Есть две вариации, как это будет работать. Первая, которую мы продумывали еще как НИОКР, – работа в шлеме виртуальной реальности, подключенного к компьютеру. В рамках студенческого стартапа для увеличения целевой аудитории мы разрабатываем менее дорогие версии лабораторных работ, так как шлемы стоят дорого. Поэтому мы создаем еще и мобильную версию. Достаточно будет открыть ПО на смартфоне, поместить его в любой корпус для смартфона и с помощью контроллера или геймпада управлять лабораторной работой, – уточняет Даниил Егоров.
Разрабатываемое программное обеспечение позволит заместить импортные аналоги программного обеспечения для проведения лабораторных работ по физике, например, комплекс PhET от University of Colorado Boulder. Также отечественное ПО будет ориентировано именно на школьников – в отличие от существующих виртуальных работ, которые предназначены для инженеров и персонала, обслуживающего заводские станки.
Полностью завершить работу над программой радиофизики ТГУ планируют к концу года. В дальнейшем эта разработка поможет также профориентации школьников и студентов. Так, совместно с РФФ уже создается лабораторная работа по протоколу квантового распределения ключей bb84.
Для справки: Проект«Виртуальные VR-лабораторные работы по физике» реализуется при поддержке гранта Фонда содействия инновациям, предоставленного в рамках программы «Студенческий стартап» федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства». В 2024 году стать победителями конкурса и получить грант в 1 млн рублей смогут 2 000 российских студентов – подать заявку на V очередь конкурса можно до 15 апреля.