Univerzita Karlova v Praze

Pedagogická fakulta



Funkce a pojetí rozšířené reality ve vzdělávání



Bc. Kateřina Pelcová


Obsah


Úvod

Pokud bychom měli definovat pojem rozšířená realita jednou větou, můžeme říci, že se jedná o systém, který reálný obraz světa doplní o počítačem vytvořené objekty. [12] Tyto objekty mohou být různé povahy, například grafické (značky, geometrické útvary, trojrozměrné objekty, atd.), textové (rozšiřující informace), ale může se jednat i o zvuky nebo něco zcela jiného.

Pojem rozšířená realita se začal v rámci rozličné odborné literatury poprvé objevovat na konci 90. let 20. století. Vzhledem k velké technické náročnosti celé problematiky trvalo ještě mnoho let, než se její první skutečné aplikace dostaly do použitelného stavu. I v současné době (únor 2012) je rozšířená realita stále v „pionýrských“ dobách, co se týče jejího využití a rozšíření, a velká část všech zmínek o ní je ryze teoretického charakteru ve formě nápadů a idejí pro její využití.

Celá problematika rozšířené reality úzce souvisí s tzv. virtuální realitou a její kořeny sahají právě do tohoto oboru počítačové grafiky. Na rozdíl od virtuální reality, která se zabývá vytvářením „umělých“ světů (obvykle trojrozměrných), se rozšířená realita snaží o doplnění a rozšíření množství informací, které nám nabízí skutečný svět. V jádru jde tedy o to, nasnímat skutečný obraz stavu věcí v nějaké situaci (např. pomocí fotoaparátu nebo kamery) a doplnit ho o další rozšiřující nebo vysvětlující informace tak, aby se uživatel dozvěděl více než při běžném pohledu bez rozšířené reality, nebo snáze pochopil souvislosti týkající se daného problému.

Tím se dostáváme k zaměření této práce, kterým je využití rozšířené reality v rámci vzdělávání. Z předchozí části textu totiž jasně vyplývá, že jednou z oblastí, kde by mohla být rozšířená realita využita s velkým přínosem, je právě oblast vzdělávání. V této oblasti může rozšířená realita svým způsobem částečně suplovat funkci učitele, nebo spíše ulehčovat jeho práci tím, že žákům a studentům poskytne další informace k probírané látce, a tím usnadní a urychlí její pochopení. Pro oblast vzdělávání platí z hlediska využití rozšířené reality zhruba to samé, co pro většinu ostatních oblastí, tedy, že v praxi zatím příliš využívána není a většina současných aplikací je spíše experimentálního charakteru.

Tato práce si neklade za cíl zmapovat všechny existující aplikace rozšířené reality ve vzdělávání nebo jejich návrhy. Snaží se spíše ukázat některé ze zajímavých návrhů a konceptů, jak ji využít v rámci různých oborů vzdělávání, a to převážně v rámci základních a středních škol.

Princip činnosti rozšířené reality

Než přejdeme k samotnému využití rozšířené reality ve vzdělávání, je třeba řádně definovat a popsat, co rozšířená realita skutečně je a na jakých principech funguje.

Vztah mezi virtuální a rozšířenou realitou

Jak už bylo řečeno v úvodu, rozšířená realita je úzce spojena s realitou virtuální. V podstatě se jedná o jeden celek, do kterého oba pojmy zapadají. V jádru věci jde o to, jaký podíl mají v pozorované scéně uměle vytvořené prvky. Na základě toho rozlišujeme, zda se jedná o reálné prostředí (scénu), tedy prostředí bez přidaných uměle vytvořených prvků, či rozšířenou realitu, tedy prostředí do kterého již byly přidány některé dodatečně (uměle) vytvořené informace. Naopak zcela uměle vytvořené prostředí označujeme jako virtuální realita. Existuje ještě jeden mezistupeň tzv. rozšířená virtualita. Pod tímto pojmem si můžeme představit virtuální prostředí, které bylo obohaceno o některé prvky z reálného světa. Jedná se tedy o jakýsi protiklad rozšířené reality. [11] Všechny tyto pojmy a jejich návaznosti jsou přehledně zobrazeny v rámci následující ilustrace.

Označení stupňů reality

Snímání a zobrazování scény

V současné době se ke snímání reálné části zobrazované scény využívají téměř výhradně digitální kamery. A to buď ve formě kamer připojených k osobnímu počítači, tedy v podstatě běžných webkamer či kamer, které jsou součástí mobilních telefonů. Následující dva obrázky ukazují příklady osobního počítače a chytrého mobilního telefonu umožňujících provoz systémů rozšířené reality. [17][19]


Stolni počítač umožnující provozovat systém rozšířené reality Chytrý mobilní telefon vhodný pro provoz systému rozšířené reality

Snímaná scéna je poté příslušným systémem a softwarem zpracována a zobrazena na obrazovce počítače či displeji mobilního telefonu. Z toho také plynou dva možné způsoby zobrazení snímané, a o další informace rozšířené, scény.

Magic mirror method

Jedná se o způsob zobrazení rozšířené reality, který je častější při použití tohoto systému pomocí osobního počítače, kde kamera např. snímá scénu (často včetně uživatele), se kterou uživatel pracuje a systém rozšířené reality na to adekvátně reaguje. [11] Volný překlad toho způsobu by byl „metoda magického zrcadla“, což vhodně vystihuje celý princip.

Jde tedy o to, že uživatel je součástí scény, která je snímána kamerou a obraz je po požadovaném rozšíření o další informace zobrazen na monitoru. Tím vzniká jakési zrcadlo, které zobrazuje nejen původní reálnou scénu, ale i další prvky, které do ní vložil systém rozšířené reality. Uživatel často s celým systémem pracuje tak, že sedí před oním počítačem a v podstatě se tedy přesně vidí jako v zrcadle. Příklad takového zobrazení je vidět na následujícím obrázku. [13]


Zobrazení typu magic mirror

Magic lens

Pojetí magic lens by bylo možné volně přeložit jako „magické čočky“. Tento způsob je obvyklý u systémů rozšířené reality, které se používají pomocí mobilního telefonu. Celý princip spočívá v tom, že uživatel systému pozoruje reálnou scénu přes jakousi „magickou“ čočku, která doplňuje původní scénu o další informace a objekty. [11]

V případě mobilního telefonu se tedy reálný svět snímá pomocí vestavěné kamery a po zpracování a adekvátním rozšíření o další informace je zobrazen na displeji. Tím, že uživatel drží mobilní telefon před sebou a dívá se na displej, vzniká onen dojem pohledu přes „magickou“ čočku. Ilustrační příklad zobrazení typu magic lens je vidět na následujícím obrázku. [16]


Zobrazení typu magic lens

Markery

Markery jsou velmi důležitým pojmem v celém systému rozšířené reality. Jejich problematika je mj. popsána v [2]. Jak už název napovídá, jedná se o jakési značky, které jsou ve snímané scéně rozpoznávány, a na něž systém reaguje některou z možných akcí. Pokud tedy spustíme nějaký systém rozšířené reality a začneme snímat scénu, konkrétní aplikace ihned začne ve snímaném obraze hledat, zda se v něm nenachází některý z hledaných markerů, na který je třeba adekvátně zareagovat, tedy zpravidla přidat nějaký další objekt do vykreslované scény. Teoreticky je tedy možné říci, že pokud snímaná scéna neobsahuje žádný marker, může se stát (v závislosti na nastavení celého systému), že zobrazovaná scéna se od scény snímané nebude vůbec lišit.

Jako marker může vystupovat mnoho rozličných věcí. U méně složitých systémů rozšířené reality se zpravidla jedná o jednoduché a přesně definované značky např. ve formě geometrických obrazců (čtverečků, obdelníčků, apod.), či z nich složených značek, jako jsou různé grafické kódy např. čárové kódy nebo dnes populární QR kódy. Taková značka je pak například umístěna na papírové kartičce, a pokud ji uživatel nechá nasnímat kamerou systému, vyvolá adekvátní akci. Pro lepší představu je možné uvést systém snímající knihu, ve které uživatel listuje, a na základě různých detekovaných značek se na obrazovce zobrazují např. trojrozměrné modely objektů v knize popisovaných. Dalším jednoduchým příkladem jsou víše zmíněné QR kódy, které mohou být umístěny např. na reklamním panelu, a po načtení (pomocí mobilního telefonu apod.) zobrazí další informace o nabízeném produktu. Na dolních dvou obrázcích můžeme vidět ukázku jednoduchého markeru (levý obrázek) a ukázku QR kódu (pravý obrázek), který se také řadí mezi tzv. jednoduché markery. [15][14]


Jednoduchý marker Ukázka QR kódu

Mezi složitější markery patří objekty, na které chce systém rozšířené reality reagovat, ale které nemají zcela přesně definovanou podobu. Může se jednat např. o lidskou ruku a rozpoznávání různých pokynů a gest, které uživatel pomocí ní dělá. Takový marker může být pro systém obtížné detekovat a určit. Z toho důvodu musí být u systémů pro detekci těchto typů markerů k dispozici obvykle přesnější digitální kamera s vyšším rozlišením a také výkonnější výpočetní systém schopný pohánět pokročilé algoritmy detekující takovéto objekty. Dalším příkladem mohou být systémy pro mobilní telefony, které snímají významné pamětihodnosti, ulice či krajinu, a na základě obrazu a polohy určují název daného objektu, případně zobrazují další informace, které se k němu vztahují. Tyto systémy zpravidla spolupracují s vestavěným GPS lokátorem, který se pomalu stává tradiční součástí novějších mobilních telefonů. Na následujícím obrázku můžeme vidět příklad systému, který detekuje složitější markery, v tomto případě jednotlivé budovy. [18]


Složitý typ markeru

Reálná rychlost zpracování

Z dosavadního textu dosud jasně nevyplynulo, že jedním z hlavních požadavků na současné systémy rozšířené reality je i okamžitá odezva a práce v reálném čase. [12] Když tedy uživatel pohybuje kamerou a mění snímanou scénu, celý systém by na to měl adekvátně reagovat s minimální prodlevou. To klade poměrně velké nároky na výpočetní výkon celého systému, a je to jedním z hlavních důvodů, proč se rozšířená realita např. pomocí mobilních telefonů začala více rozšiřovat až v poslední době.

Rozšířená realita ve vzdělávání

Důvodů, proč používat technologii rozšířené reality ve vzdělávání, je mnoho. Podle [9] poskytuje bohaté možnosti autentického a kontextového učení, podporuje kostruktivistický přístup a další netypické vyučovací metody, studenty směruje k objevům jejich vlastními a novými cestami, které dosud nebyly možné a v neposledním případě je velkou výhodou ve chvíli, kdy studující udělá chybu, protože nevznikají žádné reálné následky (viz. níže – trénování dovedností).

V článku [3] uvádí autor jako jednu z velkých výhod systémů rozšířené reality intuitivnost jejich ovládání. Ve chvíli, kdy uživatel manipuluje s reálnymi objekty, pohybuje zároveň virtuálními informacemi s objekty svázanými, proto jsou tyto systémy dobře využitelné i malými dětmi a lidmi, kteří nemají např. zkušenost s ovládáním počítače.

Aplikace rozšířené reality mají nepochybně velký potenciál studenty zaujmout, stimulovat a motivovat k prozkoumávání materiálů z různých úhlů, mohou pomoci v oblastech vzdělání, ve kterých není možné snadno získat vhodný reálný zážitek, jako jsou například astronomie nebo geografie. Obohacují spolupráci mezi studenty a učitelem či mezi studenty samotnými, podporují kreativitu a představivost, pomáhají studentům převzít kontrolu nad jejich učením a přizpůsobit učení jejich individuálnímu tempu a možnostem. Rozšířená realita tedy vytváří autentické vzdělávací prostředí adekvátní různým stylům výuky, použitým metodám a probíraným tématům. [10]

Aplikace rozšířené reality využitelné ve výuce se nejčastěji dělí do pěti kategorií:

Knihy rozšířené reality

Jak již bylo zmíněno, technologie rozšířené reality mají velký potenciál nabídnout studentům 3D reprezentace a interaktivní zkušenost s těžko dostupnými objekty reálného světa. Knihy rozšířené reality s tímto principem pracují. Většinou vypadají jako obyčejné knihy, ale když je uživatel umístí např. před webovou kameru, objeví se 3D objekty, filmy či interaktivní prvky, případně se začnou přehrávat zvuky spojené s tématem v knize. Záleží na konkrétním produktu, některé ke správné funkčnosti obsahu s rozšířenou realitou vyžadují stažení speciálního softwaru. [5]

Např. kniha s názvem "The Future is Wild: The Living Book" vytvořená v Německu, představená na Frankfurtském knižním veletrhu v roce 2011, integruje 42 speciálních funkcí, jejichž hlavním účelem je demonstrovat, jak rozšířená realita mění vztah mezi čtenářem a knihou. Institut pro podporu výuky vědy a techniky v Thajsku vytvořil 3D knihu rozšířené reality fungující jako učebnice geologie, která má studentům pomoci prozkoumávat jednotlivé zemské vrstvy, jejich vztahy, rozdílné vlastnosti a funkce. [10]

Jiný typ knih rozšířené reality představují tzv. pop-up knihy vytvořené v jihokorejském Kwangju institutu vědy a technologií. V případě, že má čtenář nasazené speciální brýle, vidí, jak ze stránek knihy vystupují 3D znaky. Mezi pop-up knihy lze také zařadit nástroj s názvem „Zooburst“ určený k tvorbě vlastních příběhů. 3D knihu si tak může vytvořit kdokoli, kdo se zaregistruje na stránkách http://www.zooburst.com/. Když si poté vytiskne příslušný marker a podrží ho před webkamerou, vidí sám sebe, jak v rukou drží svoji vytvořenou digitální 3D knihu a může s ní pracovat.

Existuje také tzv. systém "Magic Book" umožňující přidat obsah s prvky rozšířené reality do jakékoli knihy. Ilustrace, které jsou již v knize obsaženy v podstatě přivede k životu tak, že začnou z knihy vystupovat jako animované či dokonce interaktivní. Modely jsou jakoby přichycené ke knize, a tak je studenti mohou snadno zkoumat z různých perspektiv či pohledů. [10] Video s ukázkou knihy tohoto typu je k dispozici např. zde.

Je zřejmé, že knihy rozřířené reality lze používat již na prvním stupni a jejich potenciál je bezpochyby velký, protože 3D modely reálného světa umožňují vybudovat u žáků všech věkových kategorií lepší představu o skutečném stavu věcí než jejich 2D interpretace.

Hry rozšířené reality

Aby učitelé snáze motivovali studenty, používají ve výuce didaktické hry. Ve spojení s rozšířenou realitou vznikají hry založené na reálném světě doplněné o prvky rozšířené reality, které mohou být učitelům silným pomocníkem při reprezentaci různých vztahů či souvislostí. Hry tohoto typu, lze zcela jistě rozdělit na menší – v podstatě deskové hry – použitelné ve třídě a hry komplexnějšího rázu koncipované většinou tak, že se studenti rozdělení do týmů pohybují po daném prostoru (například areál školy či město) a řeší nějaký problém.

Výše zmíněné hry, které jsou použitelné ve třídě, využívají technologii markerů a nejčastěji se skládají z ploché hrací desky nebo mapy, která se při použití mobilního zařízení nebo webkamery promění v její 3D reprezentaci. Tento druh her je využitelný v mnoha různých vzdělávacích oblastech, jako je např. archeologie, historie, antropologie, geografie a další. [10] Příkladem může být například hra s názvem SimSnails, což je interaktivní vizualizace louky a života na ní. Je zde simulován experiment, který přiblíží uživateli teorii evoluce a přirozeného výběru (viz. videoukázka).

Druhý typ her rozšířené reality umožňuje hráči či tvůrci hry, aby si sám vytvořil virtuální objekty či osoby, a ty poté svázal s konkrétním místem v reálném světě. Ve chvíli, kdy se hráč přiblíží k zadané lokaci, se vytvořené digitální objekty objeví a hráč s nimi může aktivně interagovat. [10] Jako příklad lze uvést hru nazvanou „Prožijte si znovu revoluci“, díky níž se studenti vydají do doby bitvy u Lexingtonu v Massachusetts, hráči mají různé role na obou bojujících stranách a k úspěšnému dokončení hry musí mj. komunikovat s digitálně vytvořenými historickými postavami. [5] V několika třídách středních škol v USA (stupeň K-12) byla zkoušena hru s názvem Alien Contact. Studenti vybavení kapesním zařízením obsahujícím GPS, bezdrátový internet a kompas pracovali v týmech po čtyřech, kde každý z nich měl jinou roli a jejich úkolem bylo vyšetřit, proč mimozemšťané navštívili Zemi a z jakého důvodu se rozhodli přistát na daném konkrétním místě. Výsledkem jejich práce měla být hypotéza, kterou mohli zformulovat až poté, co nasbírali dostatek důkazů a souvisejících informací tím, že úspěšně plnili úkoly a problémové situace, k jejichž zvládnutí bylo třeba používat nabyté matematické, přírodovědné a jazykové znalosti a dovednosti. Současně museli také interagovat s digitálními osobami a objekty.

Ukázalo se, že hra Alien Contact byla pro většinu účastníků náročnější, než se předpokládalo. Pro učitele bylo obtížné řídit skupiny studentů a řešit problémy s HW a SW, kterých se objevilo mnoho. Některým studentům dělalo potíže samotné sžití se s novou technologií a nebyli proto schopni úkoly ve hře zvládat. Jiní se natolik zabrali do virtuálního prostředí, že zapomínali sledovat reálný svět kolem sebe. Přes všechny potíže je však nutné si uvědomit, že hry RR jsou stále ještě v plenkách a skrývá se zde velký potenciál pro jejich využití ve výuce nejen pro jejich motivační efekt, ale i pro perfektní možnost propojení nabytých znalostí z různých oborů a jejich aktivního využívání. [10]

Discovery-based learning

Aplikace rozšířené reality sdělující informace o reálném světě otevřely dveře také učení založenému na objevování – tzv. discovery-based learning. Například návštěvník galerie nebo muzea, který má k dispozici na svém mobilním telefonu příslušnou aplikaci, sejme kamerou umělecké dílo, které ho zajímá a snadno tak získá další informace, které se k němu vztahují. Aplikace pro iPhone s názvem „uTourX“ zprostředkuje užitečné informace pro nové studenty univerzit Yale, Stanford, MIT a Harvard nejen o budovách nacházejících se v univerzitním kampusu. [5]

Evropská Unie financuje projekt iTacitus (www.itacitus.org), který umožní uživateli skrze zařízení snímající obraz získávat nejen informace o historických a kulturních památkách nebo plánovat itinerář, ale i například zažít atmosféru s místem spojenou, protože zařízení umí ke konkrétnímu místu dodat i typické zvuky či hudbu z daného historického období.

Dalším příkladem nástroje tohoto typu může být aplikace „TAT augmented ID“, která funguje na bázi rozpoznávání lidských obličejů. Uživatel si pomocí mobilního zařízení s kamerou může zaměřit konkrétní osobu a zobrazit si o ní informace, které jsou však danou osobou předem schváleny ke zveřejnění.

SREngine vyvinutý v Japonsku pracuje s rozpoznáváním objektů z reálného světa a umožňuje tak snadno a rychle vyhledávat informace. Tato aplikace je určena pro používání v každodenním životě, např. k porovnávání cen výrobků v různých obchodech či snadné identifikaci rostlin nebo zvířat a podobně. Dnes je již ve vývoji verze SREngine 2. [10]

Modelování objektů

Rozšířená realita může být také použita k modelaci objektů v různých prostředích či celých scén a jejich následné vizualizaci. Takové modely je možné snadno a rychle vytvářet, otáčet s nimi i jinak manipulovat. Studenti tak obdrží okamžitou zpětnou vazbu vhodnou k pochopení případných nedokonalostí či chyb v návrhu. Vědci z Canterburské univerzity na Novém Zélandu vyvinuli nástroj, který přemění náčrt do jeho 3D podoby a použije rozšířenou realitu jako prostředek k zobrazení fyzikálních jevů, vlastností a vztahů mezi načrtnutými objekty. [10] Je zřejmé, že tuto i obdobné aplikace lze použít například ve výuce architektury, strojírenství apod. Podobným projektem je aplikace pro smart phone s názvem „Nestor“, jež může uživatel naučit vazbu mezi 2D a 3D reprezentací objektů. 2D objekt poté aplikaci slouží jako marker k jeho zobrazení ve 3D. [5]

Trénování dovedností

Dalším polem, na kterém může rozšířená realita zazářit, je trénování dovedností. Je zde totiž velký potenciál v poskytování silně kontextuálního a zážitkového učení. Jako rozhraní se užívají většinou brýle rozšířené reality a aplikace bývají zaměřeny na konkrétní úkony. Tato forma tréninku byla použita mj. u vojenských či leteckých mechaniků. Brýle umožňují např. postupně zobrazit každý krok opravy, identifikovat potřebné nástroje a dodat instrukce ke správnému provedení.

Velký rozvoj se předpokládá také na poli medicíny. Jak již bylo zmíněno výše, právě provádění cvičných operací na virtuálních pacientech má totiž velkou výhodu ve chvíli, kdy student v průběhu tréninku udělá chybu, protože na rozdíl od reálného života zde nehrozí žádné následky. Na univerzitě v Severní Karolíně byl např. vyvinut obdobný program na trénink vyšetření těhotných žen ultrazvukem. [10]

Efektivnost vzdělávání pomocí rozšířené reality

Jedna z částí článku [5] se věnuje také výzkumům efektivnosti vzdělávání při použití systémů rozšířené reality. V rámci tohoto zdroje se jedná v podstatě o kompilát několika různých zdrojů, který zde nemá smysl kopírovat, proto si uvedeme shrnutí poznatků, které v rámci jednotlivých studií efektivnosti vznikly. Pro podrobnější studium nechť se čtenář obrátí na výše uvedený zdroj.

Hry rozšířené reality

Téma her s prvky rozšířené reality je z hlediska efektivnosti vzdělávání doposud asi nejvíce prozkoumáno. Na prestižních univerzitách (MIT, Harvard, atd.) vzniklo několik studií, které se tímto tématem zabývají. Typy her, které byly při těchto výzkumech použity, zahrnovaly široké spektrum různých vzdělávacích oborů. Častým tématem byla historie ve formě různých detektivních her.

Výsledky jasně ukázaly, že systémy rozšířené reality mají při použití v rámci her smysl a jejich přínos může býti značný. Autoři těchto studií vyzdvihovali převážně fakt, že použití rozšířené reality hry pro studenty více zatraktivnilo a způsobilo jejich větší nadšení do hry. To mělo velmi kladný vliv na efektivitu vzdělávacího procesu. Jako velmi vhodné se hry s použitím rozšířené reality ukázaly také při trénování sociálních dovedností účastníků dané hry. Autoři poukazují na velký nárůst komunikace mezi členy skupiny, obzvláště pokud se museli střídat při použití menšího množství systémů rozšířené reality. Z toho vyplývá i další a ne méně důležitý vliv na efektivní trénování spolupráce při řešení různých problémů, a to učení se spolupráci v týmu.

Knihy rozšířené reality

Testování efektivnosti knih s prvky rozšířené reality bylo v doposud uveřejněných studiích zaměřeno převážně na knihy rozvíjející prostorovou představivost a s ní spojené inženýrské a technické dovednosti, případně na pochopení různých principů spojených s technikou. Na rozdíl od her s rozšířenou realitou, byly knihy s tímto systémem testovány v relativně malém měřítku, obvykle v rámci několika desítek účastníků testu.

Ve všech zdokumentovaných případech hodnotili autoři studií použití knih s prvky rozšířené reality kladně a s pozitivním vlivem na efektivitu výuky. Mezi nejdůležitější přínosy pak uváděli zejména větší atraktivitu pro studenty, nový pohled na probíraná témata, přenos informací nejen vizuálními, ale i zvukovými, případně interaktivními cestami a také velkou intuitivnost při práci s knihami rozšířené reality. To vše podle autorů studie vedlo ke zvýšení efektivnosti procesu výuky.

Rozšířená realita ve výuce přírodních věd

Podle zdroje [5] proběhlo také několik testů, zda mohou systémy rozšířené reality ulehčit, případně zrychlit výuku přírodních věd. Pokusy se soustředily zejména na výuku matematiky, geometrie a chemie. Prakticky všechny testované systémy se také jistým způsobem dotýkaly rozvoje prostorové představivosti, kdy měl student možnost vidět ať už geometrické transformace či chemické procesy pomocí trojrozměrných modelů a interagovat s nimi.

I v případě těchto studií hodnotili autoři na závěr použití systémů rozšířené reality kladně a vyzdvihovali zejména její schopnost umožnit studentům více se do probírané problematiky „ponořit“ a tím pádem ji i lépe pochopit. Také vliv těchto systémů na rozvoj prostorové představivosti hodnotí jako značný. [8]

Kritika rozšířené reality

Stejně jako jakákoli jiná nová metoda ve vzdělávání, je i rozšířená realita podrobována kritice. Tuto kritiku lze rozdělit do několika rovin. Tato kapitola z velké části vychází z rozdělení a informací pocházejících ze zdroje [5], který představuje jakýsi agregát z článků věnujících se tématu rozšířené reality ve vzdělávání. Všechny zde uvedené kritiky jsou víceméně obecné a nepatří pouze do kategorie systémů pro vzdělávání.

Obecná kritika smyslu rozšířené reality

Obecnou kritikou je myšlena kritika celkového smyslu rozšířené reality ve vzdělávání. Je celkem obvyklé, že tradicionalisté kritizují celý koncept rozšířené reality stejně, jako jakoukoliv jinou novou vzdělávací metodu, jako zbytečný a svým způsobem nepotřebný. Argumentují hlavně tím, že systém bude žáky spíše rozptylovat, a o to méně se budou soustředit na výklad učitele. Jiní zase považují rozšířenou realitu ve vzdělávání za další ústupek ze strany učitelů a snahu zabavit „znuděné“ žáky další hračkou.

Kritika definice

Tato kritika patří spíše mezi ty méně podstatné. V podstatě se týká toho, jaký systém můžeme nazývat rozšířenou realitou a jaký nikoliv. Kritici navrhují přesně definovat pravidla určující rozšířenou realitu tak, aby k podobným sporům nemohlo docházet. Z hlediska vzdělávání je však tento problém prakticky nepodstatný.

Kritika rozšířené reality jako „triku“ k upoutání pozornosti

Vzhledem k tomu, že první skutečné aplikace rozšířené reality, které se objevily, byly z velké části spojené s reklamou, vznikla z jistého pohledu oprávněná kritika, že většina aplikací rozšířené reality má hlavně upoutat pozornost. Tyto aplikace využívaly toho, že pomocí nové technologie přilákaly velké množství lidí, kterým poté zobrazily reklamu. Z toho se vyvinul názor, že i ostatní aplikace rozšířené reality jsou spíše lákadlem pro daný objekt, než nástrojem pro rozšíření jeho možností a schopností. Vzhledem k novým aplikacím rozšířené reality, které jasně dokazují její přínos i mimo pouhého upoutání pozornosti, ustupuje tento druh kritiky pomalu do pozadí.

Kritiky technologického rázu

Tyto kritiky se netýkají samotného konceptu rozšířené reality a jejího využití, ale zařízení které rozšířenou realitu zprostředkovávají. Týkají se např. velikosti, a s tím spojené jisté nepohodlnosti při použití přenosných zařízení zprostředkovávajících systém rozšířené reality nebo nepřesnosti některých GPS modulů, které mají těmto systémům dodávat doprovodné informace. Vzhledem k rychlé miniaturizaci a vývoji elektroniky obecně, i tyto problémy postupně ustupují do pozadí.

Kritika kognitivního přetížení

V článku [4] se objevuje zajímavý problém týkající se obecně jakéhokoliv systému používajícího rozšířenou realitu. Jedná se o tzv. kognitivní přetížení, čímž se myslí situace, kdy je uživatel přetížen nebo též zavalen velkou spoustou informací, které nedokáže v rozumném čase a při rozumné námaze přečíst a pochopit. To může způsobit tzv. kognitivní únavu, která může být podle autora článku velmi nepříjemná a v jistých situacích i přímo nebezpečná. Sám autor uvádí příklad kdy řidič automobilu, kterému jsou zprostředkovávány dodatečné informace pomocí systémů rozšířené reality, je těmito informacemi tak zahlcen, že jeho reakční čas a schopnost řešit neočekávané situace v provozu se rovnají, nebo jsou ještě horší, než u řidiče pod vlivem alkoholu.

Jiný druh kritiky týkající se problému kognitivního přetížení je uveden v článku [5]. Předpokládá hypotetickou situaci vycházející z předpokladu, že v budoucnosti se do informací, které systémy rozšířené reality zobrazují, dostanou i nevyžádané informace, které dnes známe z emailové komunikace pod pojmem SPAM. To by jistě způsobilo větší kognitivní zátěž uživatele a případně i jeho přetížení v záplavě užitečných a neužitečných informací.

Dalším druhem této kritiky je problém, který se v anglicky psané literatuře označuje jako „multitasking“ a volně ho lze přeložit jako souběžná práce na více úkolech. Mnohé průzkumy prokázaly, že člověk ve skutečnosti nejefektivněji pracuje, když nemusí „přepínat“ mezi různými problémy. [7] To by mohlo být také jedním z úskalí rozšířené reality, protože uživatel se mimo své úlohy, v našem případě vzdělávání, musí příliš soustředit i na ovládání samotného systému rozšířené reality. Z toho vyplývá, že ovládání onoho systému by mělo být pokud možno nenáročné a vysoce intuitivní.

Poslední druh problémů, které se týkají kognitivní zátěže uživatelů, svým způsobem zasahuje i nad rámec rozšířené reality a týká se obecně dnešního digitálního věku. Existují některé názory obviňující dnešní, svým způsobem přetechnizovanou, dobu z toho, že příliš rozptyluje naši pozornost a zatěžuje nás natolik, že už se nedokážeme dostatečně do hloubky ponořit do problémů, které řešíme a snižujeme tak naše schopnosti nebo ztrácíme kreativitu. [6]

Kritika možného zneužití

V článku [1] se objevuje zajímavá a poněkud konspirační myšlenka, že rozšířená realita by se svým způsobem mohla stát nástrojem k ovládání lidí místo toho, aby jim byla ku prospěchu. Autor článku uvádí příklad běžné televize, která když se objevila, měla také veliký potenciál stát se revolučním nástrojem pro vzdělávání, ale nakonec se z ní stal ve velké míře nástroj komerce, který má veliký podíl na současném zdravotním stavu populace, hlavně ve státech západního světa, kde televize prostřednictvím reklam ve velkém propaguje mj. nezdravý životní styl. Autor upozorňuje na to, že v budoucnu by se systémy rozšířené reality, které jsou (na rozdíl od televize) mimo jakoukoliv kontrolu obsahu, mohly stát nástrojem propagandy velkých korporací nebo vlád států.

Ostatní kritiky

Mimo výše zmíněné, existují i další druhy kritických pohledů na použití rozšířené reality. Jedním z nich je např. otázka bezpečnosti a ztráty soukromí, kdy systémy rozšířené reality, které zároveň spolupracují se systémem určovaní polohy, ukládají nebo sdílejí data o poloze uživatele a umožňují tak jejich případné zneužití. Jinou kritikou, která jistě stojí za pozornost, je zamyšlení, zda prosazení systémů rozšířené reality ve vzdělávání nezpůsobí ještě větší rozštěpení stylů výuky mezi jednotlivými školami či státy, které si ony moderní, a nejspíše alespoň zpočátku drahé, systémy budou moci dovolit a těmi, které ne.

Závěr

Rozšířená realita ušla za posledních několik let veliký kus cesty a z teoretického konceptu konce 90. let a prvních experimentálních aplikací let následujících, se pomalu, ale jistě začíná prosazovat i v běžných aplikacích.

Použití rozšířené reality v rámci vzdělávání má smysl a velká řada úspěšných, i když stále ještě experimentálních, projektů to potvrzuje. Množství vzdělávacích oborů, kde lze rozšířenou realitu využít, je velké, a jak ukázaly rozličné studie, při správném použití může tento systém významně zvýšit efektivitu vyučování. Spolu s pokračujícím vývojem techniky můžeme dále předpokládat zlepšení možností i dostupnosti jednotlivých systémů umožňujících rozšiřování reality, a tím i jejich větší nasazení napříč vzdělávacími systémy.

Není na škodu mít na paměti i kritický pohled na rozšířenou realitu, který nám může pomoci vyhnout se možným budoucím problémům a rizikům s touto technologií spojeným. Nemá však smysl, mít na celou problematiku pohled přehnaně kritický. To, jak se nakonec systémy a aplikace rozšířené reality prosadí a rozšíří, a to nejen ve vzdělávání, ukáže až čas, ale už současný vývoj a vize budoucnosti ukazují, že má minimálně slušně vykročeno.


Literatura

  1. ADAMS, Mike. The Top Ten Technologies. In: Natural News [online]. © 2011 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.naturalnews.com/001333_augmented_reality_technology_environment.html

  2. ALCANIZ, Mariano, Manuel CONTERO, David C. PEREZ-LOPEZ a Mario ORTEGA. Augmented Reality Technology for Education. In: New Achievements in Technology Education and Development [online]. InTech, 2010 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.intechopen.com/source/pdfs/10538/InTech-Augmented_reality_technology_for_education.pdf

  3. BILLINGHURST, Mark. Augmented Reality in Education. In: New Horizons for Learning [online]. © 2010 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.it.civil.aau.dk/it/education/reports/ar_edu.pdf

  4. CARPENTER, Thomas K. 7 Ways Augmented Reality Will Change Your Brain. In: Games Alfresco: in pursuit of the ultimate augmented reality experience [online]. 2010 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://gamesalfresco.com/2010/02/23/7-ways-augmented-reality-will-change-your-brain/

  5. HAMILTON, Karen E. Augmented Reality in Education. WikEd [online]. 13.4.2004, 8.10.2011 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://wik.ed.uiuc.edu/index.php/Augmented_Reality_in_Education

  6. KAIM, Brandon. Digital Overload Is Frying Our Brains. In: Wired science: News for your neurons [online]. 2009 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.wired.com/wiredscience/2009/08/multitasking/#ixzz0jihNimW4

  7. KAIM, Brandon. Multitasking Muddles Brains, Even When the Computer Is Off. In: Wired science: News for your neurons [online]. 2009 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.wired.com/wiredscience/2009/08/multitasking/#ixzz0jihNimW4

  8. KAUFMANN, Hannes. Geometry Education with Augmented Reality [online]. Vídeň, 2004 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.ims.tuwien.ac.at/media/documents/publications/kaufmann_diss.pdf. Dizertační práce. Technická univerzita Vídeň.

  9. YUEN, Steve C. Augmented Reality (AR) in Education [online]. 2011 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.slideshare.net/scyuen/augmented-reality-ar-in-education

  10. YUEN, Steve C., Gallayanee YAOYUNEYONG a Erik JOHNSON. Augmented Reality: An Overview and Five Directions for AR in Education. In: Journal of educational technology development and exchange [online]. 2011, s. 119-135 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.sicet.org/journals/jetde/jetde11/11-10-steve.pdf

  11. Augmented Reality in the Classroom [online]. 2010 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.youtube.com/watch?v=ezQlYVvZ8ko&feature=related

  12. Rozšířená realita. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Roz%C5%A1%C3%AD%C5%99en%C3%A1_realita

Zdroje obrázků

  1. An Augmented Reality Magic Mirror - mirracle. In: Trendbird: What's next big thing? [online]. 2007 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://www.trendbird.biz/6740

  2. Augmented Businesscard. In: TOXIN LABS: weblog of a german design student from wuerzburg [online]. 2009 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://toxinlabs.net/tag/ar/

  3. Augmented Reality. In: University of Wisconsin - Platteville [online]. © 1995-2010 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://www.uwplatt.edu/web/presentations/PennState/ar/index.html

  4. Augmented Reality meets Art Criticism. In: Sarah Schmerler: critic, educator, curator, and consultant [online]. 2010 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://www.sarahschmerler.com/augmented-reality/augmented-reality-meets-art-criticism/

  5. Cyber Figure Alice Creates Interactive Virtual Peepshow Right On Your Desk. In: Gizmodo [online]. 2008 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://gizmodo.com/5027038/cyber-figure-alice-creates-interactive-virtual-peepshow-right-on-your-desk

  6. Going out: Robust Model-based Tracking for Outdoor Augmented Reality. In: University of Cambridge [online]. 2006 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://mi.eng.cam.ac.uk/~gr281/outdoortracking.html

  7. Vybírám pracovní smartphone. In: Mihas [online]. Copyright 2010 - 2012 [cit. 2012-02-10]. Dostupné z: http://www.mihas.cz/blog-smartphone/vybiram-pracovni-smartphone/

Další odkazy

Související články:

http://matthewbuckland.com/?p=1041
http://www.naturalnews.com/001333_augmented_reality_technology_environment.html
http://www.naturalnews.com/000444_augmented_reality_wearable_computers.html
http://www.pocket-lint.com/news/38802/augmented-reality-maintenance-and-repair
http://www.mindspacesolutions.com/html/past_projects.html
http://www.researchsea.com/html/article.php/aid/3324/cid/2
http://www.dontwasteyourtime.co.uk/technology/augmented-reality-does-it-have-a-placefuture-in-education-edtech/#ixzz1MfGZkCk0
http://www.primaryschooltools.com/page/Augmented+Reality
http://www.bannerblog.com.au/news/2009/06/35_awesome_augmented_reality_examples.php
http://blog.totallearner.com/2011/03/the-potential-of-augmented-reality-for-education.html

Další videa k tématu:

http://www.youtube.com/watch?v=y7YyjDOZL9s
http://www.youtube.com/watch?v=XtJ1ZrPu-00
http://www.youtube.com/watch?v=SBG0_jfXt7o
http://www.youtube.com/watch?v=7G3H3ImCWlE

Zajímavé aplikace:

http://www.talkingdogstudios.com/ar/faceball/
http://futurestories.ca/toronto/
http://www.arsights.com/
http://www.google.com/mobile/goggles/#text
http://www.multinationalunited.com/training/
http://www.experience-the-enterprise.com/ww/
http://www.ologyworld.com/Default.aspx?referrer=3Ddragon