Роль технологий "VR", "AR", "MR" и "3D" в химическом образовании

РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЙ "VR", "AR", "MR" И "3D" В ХИМИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ
Аннотация: В статье представлены предложения и рекомендации по использованию новых технологий “VR”, “AR”, “MR” и “3D” в формировании у школьников знаний по химии в общеобразовательных школах, перечислено информация о трехмерных изображениях элементов периодической системы элементов Д.И. Менделеева.
Ключевые слова: 3D-технологии, VR-технологии, AR-технологии, MR-технологии, виртуальные путешествия, виртуальная химическая комната, интерактивное электронное руководство, 3D-модели, анимация.
THE ROLE OF "VR", "AR", "MR" AND "3D" TECHNOLOGIES IN CHEMISTRY EDUCATION
Annotation: The article presents suggestions and recommendations on the use of new technologies “VR”, “AR” “MR” and “3D” in the formation of students' knowledge of chemistry in secondary schools, lists information about three-dimensional images of elements of the periodic table of elements of D.I. Mendeleev.
Key words: 3D technologies, VR technologies, AR technologies, MR technologies, virtual travel, virtual chemical room, interactive electronic manual, 3D models, animation.
Масштабное применение информационно-коммуникационных технологий в образовательно-воспитательном процессе сегодня является глобальной тенденцией мирового развития. В настоящее время актуален вопрос создания интерактивной образовательной среды, совершенствования инновационных методов и технологий развития мышления и мировоззрения студентов, совершенствования образования с обеспечением электронными учебниками и ресурсами, образовательными программами, системой автоматизированного контроля знаний, обучающихся интерактивными программами.
Общая средняя образовательная школа по химии превосходит школьные материи, знания о веществах, периодическую систему элементов, химические формулы, атомно-молекулярные представления, что является одной из основных причин отсутствия в электронных программах вероятностно-статистических представлений. На практике динамические представления в изучении атомно-молекулярного образования по школьному химическому курсу занимают не только начальное, но и ключевое место и играют важную роль в формировании мировоззрения учащихся, наблюдении и анализе идей и молекулярных явлений, процессов, которые не возможно увидеть вооружённым глазом.
Тем не менее, эффективное использование новых программных инновационных технологий в преподавании химической науки позволит в определенной степени решить вышеупомянутую проблему. Одновременно создаются и внедряются в систему обучения новые виды программного обеспечения как «VR», «АR», «МR», разработанными талантливой молодежью и учеными-исследователями. Но в нашем учебном процессе используются только электронные пособия или слайды, мультимедии и анимации. Это свидетельствует о невысоком уровне достижения эффективности, предусмотренной в развитии системы образования.
Только в учебном процессе мы не ограничиваемся использованием слайдов, мультимедий, видео и анимации, теперь новая «VR» (virtually reality), [1-рис.] «AR» (augmented reality), «MR» (mixed reality) с использованием «3D» технологий не могут иметь динамических представлений в формировании и изучении химических знаний у школьников, визуально следить за химией посредством изучения процессов (движения микрочастиц) мы можем иметь самостоятельный уровень мышления, кроме того, путем создания и применения программного обеспечения добиться развития процесса обучения, установления партнерских связей, обмена квалификациями с зарубежными педагогами и учеными-профессионалами. При совместном применении инновационных и педагогических технологий в образовании учащийся получает возможность слышать, видеть, самостоятельно представлять на основе увиденного.

1. Рисунок. virtually reality для формировании представлений о молекулах в химии.

Дальнейшее совершенствование системы непрерывного образования, повышение возможностей качественных образовательных услуг, продолжить политику подготовки высококвалифицированных кадров в соответствии с современными потребностями рынка труда, кардинальное повышение качества общего среднего образования, иностранные языки, информатика и математика, углубленное изучение других важных и востребованных наук, таких как физика, химия, биология, повышение качества и эффективности деятельности общеобразовательных средних образовательных учреждений на основе внедрения международных стандартов оценки качества образования и обучения, стимулирование научно-исследовательской и инновационной деятельности, создание эффективных механизмов внедрения в практику научных и инновационных достижений, создание специализированных научно-экспериментальных лабораторий, высокотехнологичных центров и технопарков при вузах и научно-исследовательских институтах - одна из основных задач, направленных на развитие образования и науки на сегодняшний день.

Uzluksiz ta’lim tizimini yanada takomillashtirish, sifatli ta’lim xizmatlari imkoniyatlarini oshirish, mehnat bozorining zamonaviy ehtiyojlariga mos yuqori malakali kadrlar tayyorlash siyosatini davom ettirish, umumiy o’rta ta’lim sifatini tubdan oshirish, chet tillar, informatika hamda matematika, fizika, kimyo, biologiya kabi boshqa muhim va talab yuqori bo’lgan fanlarni chuqurlashtirilgan tarzda o’rganish, ta’lim va o’qitish sifatini baholashning xalqaro standartlarini joriy etish asosida umumiy o’rta ta’lim muassasalari faoliyatining sifati hamda samaradorligini oshirish, ilmiy-tadqiqot va innovasiya faoliyatini rag’batlantirish, ilmiy va innovasiya yutuqlarini amaliyotga joriy etishning samarali mexanizmlarini yaratish, oliy o’quv yurtlari va ilmiy-tadqiqot institutlari huzurida ixtisoslashtirilgan ilmiy-eksperimental laboratoriyalar, yuqori texnologiya markazlari va texnoparklarni tashkil etish - hozirgi kundagi ta’lim va fan sohasini rivojlantirishga qaratilgan asosiy vazifalardan biridir.

Zamonaviy ta’lim tizimining barpo etilishi, o’quv jarayoniga axborot texnologiyalari yutuqlarini joriy qilish bilan chambarchas bog’liq. Bu ayniqsa axborot va telekommunikatsiya texnologiyalariga asoslangan o’qitishning yangi shakl va vositalariga taalluqlidir. Shu bois bugun bo’lajak o’qituvchilarga faqatgina tayyor elektron qo’llanmalardan foydalanishni o’rgatish bilan cheklanib qolmay, balki yangi ko’rinishdagi innovatsion texnologiyalardan foydalanish yo’llari, yaratish usullari va vositalarini o’rgatish ham muhim hisoblanadi.
Hozirgi zamon o’qituvchisi har tomonlama yetuk, o’z kasbining ustasi, zamon bilan hamnafas ish uslubiga ega, yangi o’qitish metodlaridan xabardor, o’z ustida doimo ishlab, bilim va malakalarini mustahkamlab boruvchi, yangi innovatsion texnologiyalardan foydalana oladigan, chet-elning malakali pedagog kadrlari bilan hamkorlik qiluvchi shaxs bo’lishi lozim. Ta’lim mazmunini takomillashtirishning yo’nalishlaridan biri o’quvchilar uchun mustaqil ta’lim olishning eng muhim vositalaridan hisoblangan o’quv-axborot manbalarini shakllantirish va rivojlantirish uchun zarur sharoitlarni yaratishdan iborat.
Ilmiy tadqiqot ishi shu ko’rsatmoqdaki, kimyo fanidan umumiy o’rta ta’lim maktabi o’quvchilardagi materiya, moddalar haqidagi bilimlar, atom-molekulyar tasavvurlardan ustun bo’lib, buning asosiy sabablaridan biri, elektron dasturlarda ehtimoliy-statistik tasavvurlarning yo’qligidir.
Ayni vaqtda chet – el ta’lim tizimida iqtidorli yoshlar va tadqiqotchi olimlar tomonidan tayyorlangan va ishlab chiqilgan fanlar doirasidagi mavzularga bog’liq yangi turdagi “3D”, “VR”, “AR”, “MR” dasturiy ta’minotlar yaratilib o’qitish tizimiga tadbiq etilmoqda.
Shundan keyin o’quvchilarning har biridan kartochkadagi formula qaysi elementga tegishli ekanligi, uning davriy sistemadagi o’rni hamda atom massasi haqida tezkor savol javob o’tkazidi. So’ngra AR texnologiyasi orqali o’quvchilar qo’llaridagi turli markerlarni maxsus O’zbekistonda ishlab chiqarilgan “General mobile” nomli smartfon o’rnatilgan joyga, kamera qarshisiga olib kelishini, ushbu markerlarda berilgan elementlar tasviri kamera orqali jonli 3D tasvirga aylanib fazoviy ko’rinishi harakatga kelishini aytib o’tildi. Natijada aksariyat o’quvchilarning ushbu tajriba asosida kimyo faniga bo’lgan qiziqishlari oshgani, endilikda elementlarning fazodagi yadro va elektronlar harakati, ulardagi pog’onalarga nechtadan elektron joylashishi haqida tasavvurlari boyigani ma’lum bo’ldi.
Maktab kimyo kursini o’qitishda “VR”(virtually reality ), “AR”(augmented reality) ,“MR” (mixed reality) texnologiyalaridan foydalanish samaradorligini o’rganishga bag’ishlangan manbalar 3D obyektlar ko’rinishida ishlab chiqilmoqda. Kimyo kursini, xususan, “Atom molekulyar ta’limot” mavzusida, davriy sistemadagi elementlarning plonetar ko’rinishini “VR”, “AR”,“MR” texnologiyalaridan foydalanib, darsda qo’llash:

• 
  Avvalo o’quvchilarni kimyo faniga bo’lgan qiziqishlarini sezilarli darajada oshiradi;
  
• 
  O’quvchilarni eng yangi Axborot kommunikatsiya texnologiyalaridan foydalanishga ko’niktirib boradi;
  
• 
  Maktab kimyo kursidagi ba’zi mavzularni yangi AKT dan foydalangan holda o’quvchilarda kimyoviy moddalar, ularning tuzlishi va xossalari haqidagi to’g’ri tasavvurlarni uyg’otadi;
  
• 
  Kimyo fanini o’qitishda mehnatni ilmiy tashkillashga undaydi (qisqa muddat oralig’ida ko’plab ma’lumotlarga ega bo’lish)
  

Bu borada xorijda yaratilgan CreatingWare kompaniyasining “RAPP Chemistry”, ARLOOPA Inc kompaniyasining “Chemistry VR – Cardboard” mobil ilovalarini misol qilib olishimiz mumkin. “RAPP Chemistry”, ilovasida davriy sistemadagi har bir elementning AR texnologiyasidan foydalangan holda harakatlanadigan 3D modelini ko’rish mumkin. Chemistry VR o’quvchilar uchun o’yin shaklida bo’lib VR texnologiyasi asosida yaratilgan. Uning asosiy vazifasi shundaki, topshiriqda berilgan suv, tuz, va boshqa moddalarni xonalarda yashiringan elementlarni izlab topib, ekran yuqorisida ko’rsatilgan katakchalar ichiga joylashtirishdan iborat.
Ushbu texnologiyalar bir biriga o'xshash ko'rinishi mumkin, ammo ularning imkoniyatlari bir muncha farq qiladi. “VR”(virtually reality), Ushbu texnologiyada inson maxsus qurilmlar (VR ko’z oynaklari, shlem) orqali virtual olamga kiradi va haqiqiy olamda nima bo’layotganini mutlaqo ko’rmaydi. Bu esa o’z navbatida inson o’zini boshqa bir muhitga tushib qolgandek his etadi.2-rasm.

2-rasm.Virtual olamga sayohat.
“AR”(augmented reality)
Buni ko’proq tashqi muhit o’zgarmagan holda muhit ob’yektlarida ko’rsatiladigan raqamli tasvirlar deya tushunishimiz mumkin. Ya’ni insonni o’rab turgan muhit o’zgarmaydi, faqatgina unda suniy elementlar, masalan ob-havo ma’lumoti yoki elektron pochta xabarlari haqidagi ma’lumotlarni ko’rsatadi “MR” (mixed reality)
Biz ham aynan virtuallikni kimyo faniga tadbiq qilish haqida aytib o’tamiz: inson hayotida kimyo fanining muhimligini ko’rsatish maqsadida kimyo fani boshqa fanlarga nisbatan bir muncha o’zlashtirish murakkab fan hisoblanadi. Lekin fanni o’rganishda 3D texnologiyalarni joriy qilish bu masalani ancha yengillashtiradi.Avvalo kimyoviy elementlar davriy jadvalini o’rganishdan boshlaymiz buning uchun “Elementlar olamiga virtual sayohat” qilamiz. Bunda biz yaratgan davriy jadval ustiga maxsus dasturni o’rnatganimizda elementlar jonlanadi va ovozli tasvir orqali elementlarning qanday ahamiyatga ega ekanligi kundalik turmushda va inson hayotining qaysi jabhalarida qo’llanilishi haqida ma’lumot beradi. 3-rasm.