Rozšířená realita ve vzdělávání

Rozšířená realita může být definována jako přímý nebo nepřímý obraz světa v reálném čase, který byl vylepšen nebo rozšířen o počítačem generované informace. Rozšířená realita tak kombinuje skutečné a virtuální objekty, které jsou interaktivní a uživatel je registruje ve 3D. (Carnigniami a Furt, 2011) Fungování rozšířené reality je závislé na technologiích, které zaznamenávají reálný svět a promítají do něj virtuální objekty. Například ve formě textů, animací nebo dat, které uživatel vnímá z obrazovky počítače, telefonu, tabletu, interaktivních brýlí nebo jinou zobrazovací technologií. (Elmgaddem, 2019)

Kontinuum Virtuality-reality

Téma rozšířené reality dobře ukotvuje tzv. kontinuum virtuality-reality, které definovali a okomentovali Paul Milgram a Fumi Kisino. Kontimuum je definováno tím, že se zaobírá obsahem mezi skutečným a virtuálním prostředím a zahrnuje rozšířenou realitu (AR) a rozšířenou virtualitu (AV), kde rozšířená realita je blíže k reálnému světu a rozšířená virtualita je blíže k virtuálnímu prostředí. (Carnigniami a Furt, 2011) Toto kontinuum může být představeno, jako úsečka, kde je jeden její konec tvořen čistě reálným prostředím s čistě reálnými objekty a druhý konec je tvořen čistě virtuálním prostředím s čistě virtuálními objekty. Na úsečku virtual-reality kontinua jsou pak řazeny veškerá prostředí, ve kterých se míchá reálné a virtuální objekty a vytváří tzv. mixed reality (MR). (Skaberz, Smith a Whitton, 2021)

Rozšířená realita si tak klade za cíl zprostředkovat virtuální informace do přímého pohledu na realitu, ale také nepřímého pohledu na reálný svět.(Carnigniami a Furt, 2011) Jako příklad nepřímého pohledu je možné uvést video, na které se uživatel přímo dívá. Oproti tomu virtuální realita uživatele plně ponoří do virtuálního světa, kde mu ukazuje obraz virtuálního světa v reálném čase.(Kopřiva a Kučera, 2017)

Posun v kontinuu virtuality-reality

Po dlouhou dobu tento model věrně zachycoval potřeby ukotvení rozšířené reality, avšak i on časem narazil na určité limity, které ho donutili upravit svou koncepci. Tato úprava byla například popsána ve článku od autorů Skaberz, Smith a Whiton (2021) s názvem: „Revisiting Milgram and Kishino’s Reality-Virtuality Continuum“, kde byli řešeny určité limity tohoto kontinua. Jednou ze změn je rozšíření o tzv. externí virtuální prostředí, které bylo přidáno jako reakce na limity předchozího modelu. Tento dodatek vznikl v návaznosti na nemožnost úplného ponoření se do prostředí virtuální reality, kde lidé stále vnímají externí, reálné, podměty za pomoci interoceptivních smyslů. Jako příklad těchto smyslů je možné uvést orientace v prostoru, lidé cítí který směr je dolů k podlaze. Nejsou tedy plně ve virtuálním prostředí. (Skaberz, Smith a Whiton, 2021)

Rozšířená realita ve výuce

Rozšířená realita nabírá v souvislosti s plošnou dostupností mobilních a počítačových zařízení na stále větší popularitě. Fenomén rozšířené reality tak proniká do mnoha odvětví a proces vzdělávání zde netvoří výjimku. Existuje mnoho studií, které poukazují na přidanou efektivitu, kterou může využití rozšířené reality při vyučování a učení. Proces učení zde, pro potřeby tohoto článku, může být definován jako změna v lidských znalostech, chování, přesvědčení nebo postojů.( Garzón et. al., 2020)

Možnosti a příležitosti, které může rozšířená realita do vzdělávání vnést už v dnešní době nelze popřít. Především pokud systém s rozšířenou realitou vznikl spojením více typů technologií. U rozšířené reality můžeme definovat pět typů jejího využití pro oblast vzdělávání. (Wu et. al., 2013)

Rozšířená realita má potenciál, v procesu vzdělávání, uživateli umožnit:

A. sledovat učební obsah ve 3D perspektivě

B. všudypřítomné a kolaborativní učení

C. umocňování bezprostřední výuky a pocitu sounáležitosti

D. vizualizace abstraktních, nebo v momentální realitě nepřítomných informací

E. propojit formální a neformální učení

Učební obsah ve 3D perspektivě

Jedním z populárních využití rozšířené reality pro zlepšení výuky je integrace interaktivních 3D syntetických objektů, jako metody k rozšíření výuky. Tyto objekty umožňují uživatelům s nimi interagovat a přispívají tak ke zlepšení vizuálního vnímání prostředí nebo daného systému. Příkladem může být možnost prohlížet si 3D objekty z různých úhlů. Existuje mnoho výzkumů zabývajících se touto problematikou, avšak rozporuplné výsledky výzkumů, které jsou často úzce spojeny s cílovou skupinou, brání definitivnímu stanovení, zda jsou 3D virtuální modely ve vzdělávání efektivnější než reálné 3D modely. Je tedy důležité pokračovat s výzkumem a sběrem poznatků, abychom lépe porozuměli přínosům a omezením používání 3D virtuálních modelů ve vzdělávání. (Wu et. al., 2013)

Příkladem tohoto typu využití rozšířené reality mohou být 3D objekty, které si uživatelé mohou prohlížet z různých úhlů, manipulovat s nimi nebo o nich získávat další informace prostřednictvím zařízení uzpůsobených pro práci s virtuální realitou. Zapojení tohoto typu virtuální reality do vzdělávání, může zlepšit schopnost studentů porozumět složitým konceptům. Například v oblasti vědeckých nebo technických disciplín, kde jim může umožnit objevování a prozkoumávání prostředí nebo objektů, ke kterým by jinak neměli přístup. (Wu et. al., 2013)

Všudypřítomné a kolaborativní učení

Další oblastí, pro kterou se rozšířená realita využívá je kolaborativní učení. Toto hledisko pro využití rozšířené reality ve vzdělávání je často spojováno s využíváním přenosných počítačů. „Díky mobilním zařízením, bezdrátovému připojení a technologii registrace místa by všudypřítomný nebo mobilní AR systém mohl umožnit všudypřítomné, kolaborativní a lokalizované učení rozšířené o počítačové simulace, hry, modely a virtuální objekty v reálném prostředí“ (Wu et. al., 2013) [1] Systémy umožňující tento typ učení by měli umožňovat přenositelnost, sociální interaktivitu, kontextovou citlivost, konektivitu a individualitu. Díky těmto atributům mohou systémy pracující s rozšířenou realitou umožňovat všudypřítomné, kolaborativní a lokalizované učení, které je rozšířené o počítačové simulace, hry, modely a virtuální objekty v reálném prostředí. (Wu et. al., 2013)

Systémy umožňující tento typ učení by tedy měly pracovat s následujícími klíčovými vlastnostmi. Patří mezi ně:

1. Přenositelnost: AR systémy by měly být dostupné na přenosných zařízeních, jako jsou chytré telefony, tablety nebo brýle, aby uživatelé mohli mít přístup k rozšířené realitě kdekoli a kdykoli.
2. Sociální interaktivita: AR systémy by měly podporovat interakci mezi uživateli, umožňovat sdílení zkušeností a spolupráci v reálném čase.
3. Kontextová citlivost: Systémy by měly být schopny rozpoznávat a reagovat na okolní prostředí a kontext uživatele, aby poskytovaly relevantní informace a zážitky.
4. Konektivita: AR systémy by měly využívat bezdrátové připojení k internetu, aby mohly získávat aktuální data, přístupové informace a aktualizace.
5. Individualita: AR systémy by měly umožňovat personalizaci a přizpůsobení zážitků jednotlivým uživatelům na základě jejich potřeb, zájmů a preferencí.

Umocňování bezprostřední výuky a pocitu sounáležitosti

Dalším důležitým aspektem využití rozšířené reality ve vzdělávání je schopnost poskytnout studentům prostředí, které jim umožní pocítit přítomnost a interakci s ostatními. Tento pocit přítomnosti může přispět k posílení komunity studentů. Rozšířená realita také umožňuje poskytování zpětné vazby v reálném čase, což může podpořit pocit bezprostřednosti u studentů.(Wu et. al., 2013)

Bezprostřednost je klíčová pro podporu afektivní stránky učení. Rozšířená realita, která propojuje studenty, virtuální objekty nebo informace a postavy v reálném prostředí, mají potenciál zvýšit pocit bezprostřednosti. A konečně, imerzivní média, jako je rozšířená realita, mohou studentům poskytnout pocit ponoření, tedy subjektivní dojem účasti na reálném a komplexním zážitku. (Wu et. al., 2013)

Vizualizace abstraktních, nebo v momentální realitě nepřítomných informací

Další hledisko, ke kterému můžeme rozšířenou realitu využít, může být následující. U virtuální reality mohou být využity její schopnosti překrývat fyzické objekty nebo prostředí virtuálními objekty nebo informacemi. Což může studentům nebo učitelům přinést možnost vizualizace neviditelných konceptů nebo událostí. „AR systémy mohou podporovat studenty při vizualizaci abstraktních vědeckých konceptů nebo nepozorovatelných jevů, jako je proudění vzduchu nebo magnetická pole, pomocí virtuálních objektů, včetně molekul, vektorů a symbolů.“(Wu et. al., 2013)[2] Tyto vizualizace pak mají potenciál studentům umožnit lepší porozumění abstraktním nebo neviditelným jevům a konceptům.

Propojení formálního a neformálního učení

Posledním, v tomto článku uvedeným, hlediskem pro využití vzdělávacích technologií ve vzdělávání je možnost propojení formálního a neformálního vzdělávání za pomoci rozšířené reality.

V rámci formálního vzdělávání může být rozšířená realita použita k poskytnutí interaktivních a vizuálně bohatých informací nebo zkušeností. Například studenti mohou použít zařízení se systémem rozšířené reality, jako jsou chytré telefony nebo speciální brýle, k zobrazení 3D modelů a animací, které jim pomohou lépe porozumět složitým konceptům ve vědě, matematice nebo jiných předmětech. Rozšířená realita tak může také umožnit vytváření interaktivních simulací, které umožňují studentům experimentovat a objevovat prostředí, které by jim jinak nebylo přístupné.

Na druhé straně, rozšířená realita může také spojit formální vzdělávání s neformálním prostředím. Neformální vzdělávání se odehrává mimo tradiční učebny, například v muzeích, výstavních síních, přírodních rezervacích atd. Rozšířená realita (AR) může být použita k přidání dalších informací a interaktivních prvků ke skutečným artefaktům, expozicím nebo prostředí, čímž se studentům poskytuje bohatší a zapojenější zážitek. Například AR aplikace může poskytnout doplňující informace, zvukové komentáře, virtuální průvodce nebo interaktivní hry při prohlídce muzea.

Výše zmíněná hlediska však nejsou zprostředkována pouze pomocí rozšířené reality. S některými z nich mohou pracovat i jiné systémy nebo prostředí. „Pro využití možností rozšířené reality (AR) je důležité zkoumat, jak lze použití AR sladit s různými instruktivními přístupy, aby se dosáhlo navrhovaných vzdělávacích cílů.“ (Wu et. al., 2013) [3]

Využití různých přístupů při práci s rozšířenou realitou

Při zkoumání toho, jak vzdělávací instituce pracují s virtuální realitou, jaké přístupy používají pro své cíle, byly zjištěny tři různé kategorie. Zde je také potřeba pracovat s faktem, že některé přístupy mohou být využitelné pro více kategorií.

A. přístupy zdůrazňující zapojení studentů do “rolí”

Přístupy zaměřující se na podporu “rolí“ mohou fungovat následovně. Tyto přístupy se snaží podporovat interakci a spolupráci mezi studenty. Obvykle je k jejich průběhu využito zařízení umožňujících spolupráci.

B. přístupy zdůrazňující interakce studentů s fyzickými “místy”

Přístupy zaměřující se na “lokalitu“ kladou důraz na interakce studentů s okolním prostředím. Metody v této kategorii často pracují s mobilními zařízeními, která zaznamenávají jejich geografickou polohu a umožňují tak studentům přístup k serverům v reálném čase. Tato zařízení pak studentům skrze mobilní zařízení zpřístupňují relevantní informace vázající se k jejich geografické poloze.

C. přístupy zdůrazňující návrh vzdělávacích “úkolů”

Přístupy zaměřující se na “úkoly“ jsou asi nejrozmanitějších. Jejich podstatu tvoří hraní her, řešení problémů a plnění studijních aktivit. Kvůli rozmanitosti této oblasti, není implementace těchto přístupů závislá na konkrétní skupině technologií vybraných pro využití rozšířené reality.

Závěrečné shrnutí

Koncept rozšířené reality a technologie, které tento koncept využívají, mají potenciál pozitivně působit na efektivitu výuky. AR má potenciál zlepšit vizualizovaní objektů ve výuce. AR má dále potenciál vytvořit studijní materiály, které jsou všudypřítomné, mohou podporovat kolaboraci mezi studenty a mohou pomoci studentům vizualizovat některé abstraktní objekty nebo jim pomoci propojit formální učení s neformálním. Jedná se tedy o koncept s mnoha možnostmi využití a budoucností v oblasti vzdělávání.

Zdroje:

1. Carnigniami ,Julie a Furt Borko. Augmented Reality: An Overview, In: NameSpringer [online]. 2011, 3–46 [24.06.2023]. ISBN 978–1–4614–0064–6. Dostupné z: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-0064-6_1

2. Elmgaddem, Noureddine. Augmented Reality and Virtual Reality in Education. Myth or Reality?. In: International journal of emerging technologies in learning [online]. 2019, 14(3) [cit. 25.06.2023]. Dostupné z: https://doi.org/10.3991/ijet.v14i03.9289

3. Garzón, Juan; Kinskuk; Baldiris Silva; Gutiérrez Jaimie a Pavón Juan. How do pedagogical approaches affect the impact of augmented reality on education? A meta-analysis and research synthesis, In: Educational Research Review [online]. 2020, 31, 1–19 [cit. 25.06.2023]. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.edurev.2020.100334

4. Chen, Peng; Liu, Xiaolin a Huang Ronghuai. A review of using Augmented Reality in Education from 2011 to 2016. In: Innovations in Smart Learning [online]. 2016, 13–18 [cit. 27.06.2023]. Dostupné z: https://doi.org/10.1007/978-981-10-2419-1_2

5. KOPŘIVA, Lukáš a KUČERKA, Daniel. VIRTUÁLNÍ REALITA: TECHNOLOGIE, POUŽITÍ. In: ProQuest Central [online]. Mladá věda, 2017, 5(7), 39–44 [cit. 24.06.2023]. Dostupné z: https://www.proquest.com/scholarly-journals/virtuální-realita-technologie-použití/docview/1966387961/se-2

6. Laal, Marjal; Laal Mozhgan. Collaborative learning: what is it?. In: Procedia — Social and Behavioral Sciences [online]. 2012, 31, 491–495 [cit. 26.06.2023]. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2011.12.092

7. Skaberz, Richard; Smith Missie a Whitton C. Mary. Revisiting Milgram and Kishino’s Reality-Virtuality Continuum. In: frontiers [online]. 2021 [cit. 25.06.2023]. Dostupné z: https://doi.org/10.3389/frvir.2021.647997

8. Wu, Hsin-Kai; Lee W. Silvia; Chang, Hsin-Yi a Liang, Jyh-Chong. Current status, opportunities and challenges of augmented reality in education. In: Computers & Education [online]. 2013, 62, 41–42 [cit. 26.06.2023]. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2012.10.024

[1] Originální znění: „With mobile devices, wireless connection, and locationregistered technology, the pervasive or mobile-AR system could enable ubiquitous, collaborative and situated learning enhanced by computer simulations, games, models, and virtual objects in real environments“

[2] Originální znění: „AR systems could support learners in visualizing abstract science concepts or unobservable phenomena, such as airflow or magnetic fields, by using virtual objects including molecules, vectors, and symbols.“

[3] Originální znění: „To exploit the affordances of AR, thus, it is important to explore how the use of AR could be aligned with different instructional approaches in order to achieve proposed educational objectives“