Виртуално обучение за инженери

МашиниБизнесСп. Инженеринг ревю - брой 6/2020 • 09.09.2020

 

Виртуалната реалност и средствата за отдалечена и онлайн визуализация са достигнали етап от развитието си, в който от иновации преминават в стандартни решения за обучителни цели в сферата на висшето инженерно образование, професионалната квалификация, практическите курсове и тренинги в различни промишлени направления. С нарастването на интереса към инженерните специалности и в контекста на пандемията от COVID-19, която извежда безконтактната комуникация и онлайн образованието на преден план, виртуалното обучение се превръща във водещ инструмент за теоретичната и практическа подготовка на новото поколение от способни инженери.

Технологично развитие

Благодарение на технологичния напредък при триизмерното визуализиране, дигиталното прототипиране, компютърния хардуер и софтуерните платформи за онлайн комуникация все повече аспекти от инженерното обучение могат пълноценно да бъдат изнесени във виртуална тренировъчна среда. Освен еднопосочното преподаване на теоретична информация, чрез виртуална медиа могат да бъдат осъществявани и двупосочни, интерактивни курсове с възможност за участие и обратна връзка от страна на обучаваните лица. Предимство на този тип обучение е неговата разходна ефективност, безопасност за здравето дори в усложнена епидемиологична обстановка, реалистичното преживяване, както и висока степен на управляемост на виртуалната среда.
Виртуална реалност от години се използва във военната подготовка, автомобилостроенето, авиацията и космическия дизайн, химическата промишленост, нефтената и газовата индустрия, железопътния сектор, медицинското обучение и развлекателна индустрия, особено в гейминга. Разширените технологични възможности на виртуалните комуникационни платформи в началото на третото десетилетие на 21 век позволяват на отдалеченото инженерно обучение пълностойно да допълни, а защо не и да замести множество конвенционални образователни модули в различни ключови сфери като машиностроене, механична обработка, електропроектиране, автоматизация и т. н.

 

Възможности и предизвикателства

Т. нар. проектно-базирано обучение (PBL) е доказано средство за иницииране на ефективна комуникация между екипи от обучаващи се лица, което стимулира изграждането на комплексен набор от знания и умения за разрешаване на проблеми и мултиплицира резултатите. Виртуалната реалност, онлайн комуникационните платформи и технологии, дигиталното прототипиране и 3D визуализацията допълнително разширяват възможностите на PBL обучението в инженерното образование.

Според програмната рамка за сътрудничество на Европейската комисия “Образование и обучение 2020”, която подпомага професионалната квалификация и предоставя възможности за изграждане и обмен на добри практики в областта на образователните политики, едни от основните предизвикателства пред съвременното средно и висше образование са качеството и релевантността на ученето и преподаването. Очакванията на европейския пазар към професионалните гимназии и техническите университети са да подготвят компетентни, квалифицирани и способни инженери. Дори без пандемията от коронавирус, образованието по специалности като машиностроене, мехатроника, електроника и електротехника през последните години еволюира в хибридна система между реални и виртуални обучителни техники и модули. Модерните решения в сферата на научноизследователските и инженерните направления залагат на иновативни технологии, онлайн тренинги, смесени курсове, компютърно-базирани платформи, отдалечен достъп до дигитализирани обучителни средства, уеб ресурси, видеолекции, виртуални лаборатории и т. н.

Виртуалната реалност добавя втори интерактивен слой към онлайн обучението, който прави възможни обратната връзка и двупосочното взаимодействие между преподаватели и ученици, студенти, докторанти и курсисти. Графичната природа на триизмерната визуализация и интуитивните интерфейси на съвременните образователни платформи подпомага обучителите в обяснението на сложни пространствени и технологични концепции.

Сред основните предизвикателства пред по-масовото възприемане на виртуалното обучение в инженерното образование в по-далечното минало бяха основно съображенията, свързани с необходимите капиталовложения в хардуерни и софтуерни продукти. Все по-достъпните им цени и улеснената им експлоатация постепенно ги популяризира сред образователните институции не само по света, но и в България. Глобалната заплаха от коронавируса допълнително ускори конституирането на виртуалната реалност и онлайн комуникацията като легитимни инструменти за качествено теоретично и практическо обучение.

 

Виртуалното обучение в контекста на COVID-19

COVID-19 изправи глобалната индустрия на ръба на възможностите й. Освен негативите на карантината и физическата изолация и рисковете от неизпълнение на поръчките и доставките в срок, много от промишлените предприятия се налага да търпят и отрицателните ефекти от пандемията върху партньорските мрежи и работната сила. Броят на здравите и неконтактни служители в много производствени екипи драстично намалява, налице са ограничения при пътуването, бизнес срещите и търговските връзки.

Плавният изход от внезапната глобална икономическа рецесия, настъпила вследствие на извънредната ситуация, тласка индустрията към инвестиции във виртуални и облак-базирани образователни средства, платформи за дистанционна работа и обучение и онлайн инструменти за квалификация. В допълнение към виртуалната реалност и 3D визуализацията, работодателите залагат още на изкуствен интелект и добавена реалност, както и на други технологични иновации за отдалечена комуникация.

От бизнеса споделят, че независимо от високата цена на подобни средства очакваните ползи и икономии на време и средства в дългосрочен план са големи. Хората вече не се налага да пътуват, за да се обучават. Не са нужни наеми на конферентни зали, обучителни центрове и изобщо физически обекти. С помощта на един виртуален курс могат да бъдат обучени накуп, в домовете им, хиляди служители. Специалистите отбелязват обаче, че по-ефективен образователен процес протича в малки групи, когато преподавателят има възможност да “види” реакциите на курсистите и да прецени как възприемат материала. Ето защо предпочитана платформа за отдалечено обучение са виртуалните класни стаи, които осигуряват високоскоростна и надеждна аудио- и видеовръзка между участниците в процеса.

Нараства интересът към онлайн курсовете и уебинарите, дистанционните работни срещи и оперативки.

 

Пазарни данни

Глобалният пазар на технологии за добавена и виртуална реалност в обучението се очаква от 9,3 млрд. щатски долара през 2018 г. да достигне 19,6 млрд. през 2023 г., нараствайки с комбиниран годишен темп на растеж от над 16%. Широкото възприемане на VR и AR решенията, както и на свързаните персонални устройства в инженерното обучение са основните фактори, стимулиращи продажбите в сегмента.

Именно мобилните устройства, като смартфони и таблети, са най-популярните терминални средства за осъществяване на виртуално обучение, изпреварвайки персоналните компютри. Освен тях, за обучителни цели в инженерното образование и професионално обучение се използват още интерактивни бели дъски, AR и VR очила, както и други хардуерни системи за носене на лицето и/или главата (Head-Mounted Gear), устройства с жестово управление, дисплеи и проектори, уеб- и видеокамери, микрофони, платформи за регистриране и проследяване на посещаемостта, смарт идентификатори и т. н.

 

Бъдещето на VR в инженерното обучение

Въпреки множеството описани дотук предимства на виртуалната реалност, напълно безпроблемното й приложение в инженерното обучение тепърва предстои да се “изглажда”. Необходимо е да се елиминират множество проблеми и предизвикателства от техническо естество, като съвместимост между комуникационните компоненти и протоколи, покритие, скорост и надеждност на интернет връзката и т. н. Постепенно се усъвършенства и визуализацията – от пионерските, подобни на детска анимация виртуални модели в посока абсолютен реализъм. Експертите очакват през следващите три до пет години видеокартите за компютърни системи в сферата на виртуалната реалност значително да поевтинеят и така продукти от по-висок клас да станат широкодостъпни за образователни цели. Очаква се навлизането и на т. нар. "cave" устройства за колективно виртуално преживяване, чрез които няколко души могат едновременно да участват в една и съща виртуална симулация. В сегмента ще се популяризират и системи, базирани на т. нар. смесена реалност (mixed reality), при които VR технологиите се комбинират с видео с цел осъществяване на взаимодействие между голям брой очила за виртуална реалност, например на много служители на едно работно място.

 

Виртуални лаборатории

Лабораторният опит е фактор с ключово значение в областта на техническото образование. Традиционните лаборатории обаче в повечето случаи са скъпи за поддръжка, което често ограничава възможностите за практически упражнения. Виртуалните лаборатории представляват интерактивна среда за създаване и провеждане на симулирани експерименти. Те предлагат на потребителите възможност за получаване на знания вследствие на проведени опити, които невинаги е практично или безопасно да бъдат осъществени във физическа среда.

Допълнително предимство на виртуалните лаборатории е, че в експериментите могат да се включат всички участници в обучението. Също така курсистите могат да повтарят опитите, като всички резултати се записват, което повишава ефективността на комуникация с лектора. Това позволява на участниците в обучението непосредствено да анализират допуснатите от тях грешки и да проведат експеримента отново. Преимущество на виртуалните лаборатории е и достъпът до най-съвременни технологии, предлагащи много повече опции за обучаващите се. Въпреки че използването на виртуалните лаборатории обикновено е обвързано с такса, капиталовите вложения и разходите за поддръжка са относително ниски, тъй като могат да бъдат разпределени между отделните клиенти. Съществуват и множество виртуални лаборатории, разработени от различни организации по мащабни международни проекти, като много от тях са достъпни като софтуер с отворен код.

Top