О.С. Воронкін. Мобільні додатки доповненої реальності в освітньому процесі

1. О.С. Воронкін,
Мобільні додатки доповненої реальності в освітньому процесі
Неперервне впровадження цифрових технологій в усі сфери суспільного
життя сприяє формуванню попиту на систему STEM-навчання. Реалізація
концепції “Нової української школи” передбачає розвиток таких базових
компетентностей як спілкування державною (і рідною у разі відмінності) мовами,
спілкування іноземними мовами, математична компетентність, основні
компетентності у природничих науках і технологіях, уміння вчитися впродовж
життя, ініціативність і підприємливість, соціальна та громадянська
компетентності, обізнаність та самовираження у сфері культури, екологічна
грамотність і здорове життя, інформаційно-цифрова компетентність. Ці
компетентності є однаково важливими й взаємопов’язаними.
Одним із актуальних напрямів розвитку інформаційно-цифрових технологій у
STEM-освіті є застосування засобів віртуальної та доповненої реальності, що
робить навчальне середовище не тільки міждисциплінарним, але й більш
привабливим, мотивуючим і гейміфікованим.
Доповнена реальність (AR) – термін, що позначає сукупність проектів,
спрямованих на доповнення реальних об’єктів будь-якими віртуальними
елементами. Доповнена реальність зчитується за допомогою цифрових мобільних
пристроїв – відеокамери смартфона (планшета), окулярів Smart glasses та інших
засобів. Можемо виокремити три основні технології реалізації AR.
1. “Безмаркерна” технологія використовує особливі алгоритми розпізнавання,
за якими на навколишнє середовище накладається віртуальна сітка. На цій
сітці програмні алгоритми знаходять певні опорні точки, за якими
визначається місце, до якого “прив'язана” віртуальна модель.
2. “Просторова” технологія – технологія доповненої реальності, заснована на
розміщенні об’єкта у просторі. У ній застосовуються дані GPS, гіроскопа і

2. компаса, вбудованого в мобільний пристрій. Місце прив’язки віртуального
об’єкта визначається координатами в просторі.
3. Технологія доповненої реальності на базі маркерів. В якості основи
використовується зображення. За допомогою програмних додатків на цю
основу накладаються віртуальні елементи – текст, анімація, мультимедіа,
гіперпосилання. Прикладом найпростішого візуального маркера є QR-код.
Сьогодні доступний цілий комплекс мобільних додатків доповненої
реальності, які можуть застосовуватися педагогами у навчанні STEM-предметів.
Офіційні сайти компаній-виробників пропонують користувачам встановити
програмні додатки на свої мобільні пристрої, а також завантажити і роздрукувати
зображення-маркери. Їх сканування й дозволятиме отримати доповнену
реальність. Стисло розглянемо приклади.
Space 4D+ (розробник Octagon Studio) – додаток, призначений для
систематизації знань про космічний простір, дозволяє вивчати будову сонячної
системи, планет, інших астрономічних об’єктів, а також супутники, місяцеходи,
космічні місії (рис. 1, рис. 2).
Рис. 1. Приклади маркерів Space 4D+

3. Рис. 2. Результат зчитування маркерів смартфоном – на екрані з’явилися 3D-
моделі космічного корабля та місяцехода
Star Walk 2 Free (Vito Technology) – додаток для пошуку і відстеження зірок,
сузір’їв, планет, супутників та інших небесних тіл. Після запуску програма
звертається до геолокації та демонструє на екрані смартфона ділянку неба в
залежності від місця розташування користувача. Так можна побачити сузір’я в 3D,
розташування зірок, оцінити відстань між ними.
Обравши іконку камери у додатку вмикається режим доповненої реальності,
після чого реальне зображення неба над головою поєднується з зірками на екрані
мобільного пристрою (рис. 3).
Рис. 3. Приклади роботи додатку Star Walk

4. AR-3D Science (Panther Studio) – додаток, призначений для вивчення деяких
понять біології, хімії та фізики (рис. 4). Має 2 режими – доповненої реальності та
перегляду AR-моделей. Маркери для завантаження даються на безкоштовній
основі. Віртуальні об’єкти, що з’являються на екрані смартфона, мають
інтерактивні функції.
Рис. 4. Інтерфейс додатку AR-3D Science
Atom Visualizer for ARCore (Signal Garden Research) – додаток, який
дозволяє досліджувати атомні моделі у доповненій реальності за допомогою
Google ARCore. Після вибору одного із 118 елементів періодичної системи
хімічних елементів, створюється тривимірна анімована модель атома. Цю модель
та інші можна розмістити на будь-яких об’єктах реального середовища (рис. 5).
Можна обрати один з двох режимів візуалізації – атомна модель Бора або
квантово-механічна модель атома. Швидкість анімації регулюється. Кожна модель
включає гіперпосилання на Вікіпедію.

5. Рис. 5. Приклад дослідження атомної моделі у додатку Atom Visualizer
Elements 4D (DAQRI) дозволяє досліджувати властивості хімічних елементів
та реакції взаємодії. В якості маркерів використовуються паперові картки або
дерев’яні кубики, на гранях яких нанесені елементи періодичної системи хімічних
елементів. Додаток дозволяє вивчати їх властивості, дізнатися унікальні факти про
кожен елемент. Об’єднуючи два елементи разом, можна побачити, як вони
реагують, а також отримати хімічне рівняння.
BeeFree (ГО “Майстерня освітніх інновацій LiCo”) – додаток для відтворення
відеоматеріалів інтерактивних STEM-карток, що покликані допомогти учням у
виборі своєї професії.
LiCo.Organic (ГО “Майстерня освітніх інновацій LiCo”) – мобільний додаток
створений як програмний супровід до начального посібника “Органічні сполуки.
АТЛАС-ДОВІДНИК”. За допомогою нього зчитуються зображення органічних

6. сполук, наведених у атласі, та відтворюються відповідні тривимірні зображення у
режимі доповненої реальності (рис. 6), що дозволяє краще розуміти просторову
будову молекул органічних речовин.
Рис. 6. Тестове зображення-маркер та відображення у додатку LiCo.Organic
доповненої реальності з інтерактивними елементами
Додаток AR VR Molecules Editor (Virtual Space LLC) призначено для
конструювання з атомів 3D-моделей молекул органічних і неорганічних сполук з
використанням окулярів віртуальної реальності (рис. 7). Підтримуються моделі
молекул з одинарними, подвійними і потрійними зв’язками. Для візуалізації
молекулярних структур доступний інтерфейс доповненої реальності (AR).
Рис. 7. Лабораторія з конструювання молекул на екрані смартфона

7. Хочемо звернути увагу, що перекладач Google Translate, встановлений
майже на кожному смартфоні, також підтримує режим доповненої реальності
(рис. 8). Для того щоб перекласти записи з незнайомої мови достатньо увімкнути
камеру смартфона та навести її на текст, а на екрані переглянути переклад. Цей
режим підтримує переклад на 38 мовах.
Рис. 8. Режим доповненої реальності у додатку Google Translate
Mozaik3D app (Mozaik Education) – освітня програма, що підтримує понад
1200 3D-моделей та сцен, які супроводжуються анімацією, звуковим супроводом,
вікторинами. Розробники пропонують багато сцен, пов’язаних зі STEM освітою,
як-от: ці фізики змінили світ (рис. 9); інтерактивна 3D модель сонця; анімація
чотиритактного двигуна; вухо, будова та функції. Деякі сцени мають джойстик, за
допомогою якого можна виконувати віртуальні прогулянки. Змінювати масштаб
сцени, переміщуватися по ній можна рухами пальця по екрану смартфона
(планшета). У режимі віртуальної реальності для відображення панелі навігації
потрібно нахилити голову вліво або вправо. Якщо подивитися вниз, то можна
вимкнути або увімкнути рух під час прогулянки.

8. Рис. 9. Приклад інтерфейсу Mozaik3D app та знімок екрана зі сцени “Ці фізики
змінили світ”
Найчастіше з метою безкоштовного використання виробники додатків
доповненої реальності пропонують пробну кількість маркерів або обмежують
функціональні можливості додатків. Крім того, майже не існує додатків, які б
повністю охоплювали програму загальної середньої освіти з фізики, математики,
хімії, біології, інформатики. Саме тому педагоги повинні мати вміння і навички,
що дозволятимуть їм самостійного створювати та використовувати об’єкти
доповненої реальності.
Існує декілька рішень, які спрямовані на розробку навчальних видань з
підтримкою доповненої реальності. Наприклад, платформа Metaverse AR (GoMeta)
дозволяє створювати інтерактивні навчальні завдання та опитування. Платформу
засновано на ідеї використання алгоритму кадрів, які відтворюються в додатку для
планшетів або смартфонів, при цьому кожний кадр поєднується з певними
командами дій. Ми зосередимося на додатку HP Reveal, який допомагає педагогу

9. створити онлайн базу даних різних AR-об’єктів без знань мов програмування. У
програмі також відсутня монетизація.
Для створення AR-об’єктів педагог повинен:
1) встановити додаток HP Reveal з Play Маркет або App Store на свій
мобільний пристрій;
2) пройти типову процедури реєстрації та створити свій канал;
3) заздалегідь підготувати зображення-маркер (малюнок або схему), на яке з
годом буде накладено віртуальний AR-об’єкт;
4) відкрити встановлений додаток, праворуч натиснути на “+”, навести
камеру мобільного пристрою на зображення, яке має стати графічним кодом-
посиланням на об’єкт доповненої реальності та натиснути кнопку запису (рис. 10);
4) далі слід обрати об’єкт доповненої реальності – відеофайл (або фотофайл),
який зберігатиметься у хмарному сховищі HP Reveal. Максимальний розмір для
завантаження відео 100 Мб, формат mp4;
5) натиснути Done, переглянути попередній результат, якщо все влаштовує –
йдемо далі,
6) дати назву проекту та обрати канал (або створити ще один), на якому й
буде розміщено цей проект. Натиснути Submit.
а б
Рис. 10. Приклад створення візуального маркера: зображення макетної схеми на
Arduino (а), фотографування зображення камерою смартфона (б)

10. Учню для того, щоб переглянути об’єкт доповненої реальності необхідно:
1) встановити додаток HP Reveal на власний мобільний пристрій;
2) обрати режим сканування, навести камеру мобільного пристрою на
зображення-маркер. Після розпізнавання його додатком, відбудеться демонстрація
доповненої реальності (рис. 11). Учень також може підписатися на канал педагога.
а б
Рис. 11. Приклад демонстрації доповненої реальності у додатку HP Reveal:
сканування зображення макетної схеми (а), демонстрація відео з ілюстрацією
функціонування схеми (б)
Розглянуті додатки доповненої реальності під час навчання логічно
застосовувати як доповнення до паперових підручників, квести по навчальній
лабораторії, відео демонстрації та віртуальні екскурсії у мега- і мікросвіт.
Перспективи подальшого розвитку AR-технологій у STEM-освіті вбачаємо в
окулярах доповненої реальності. У таких окулярах учень через майже прозорі
лінзи зможе бачити реальне середовище з одночасно накладеними на нього
віртуальними об’єктами. Датчики, вбудовані в окуляри, відстежуватимуть рух
учня, рух його очей, нахили голови, відстані до найближчих об’єктів, а програмне
забезпечення, яке додаватиме SMART-об’єкти до реального середовища разом з

11. технологіями Інтернету речей відкриє широкі можливості у розвитку нових
методик міждисциплінарного навчання.
Для зростання рівня знань педагогів з використання та створення AR-засобів
вже сьогодні необхідно збільшувати кількість програм підвищення кваліфікації
відповідної спрямованості. Такі цілеспрямовані заходи дозволять учителям більш
впевнено розробляти навчальні події за допомогою технологій доповненої та
віртуальної реальності. Це в свою чергу посилить роль гейміфікації у навчальному
середовищі, що сприятиме оновленню організаційної побудови навчального
процесу в закладах загальної середньої освіти.
Література
1. Доповнена реальність [Електронний ресурс]. – Режим доступу :
https://uk.wikipedia.org/wiki/Доповнена_реальність.
2. Технология дополненной реальности AR [Електронний ресурс]. – Режим
доступу : https://funreality.ru/technology/augmented_reality
3. Воронкін О. С. Основи використання інформаційно-комп’ютерних
технологій в сучасній вищій школі : навч. посібник / О. С. Воронкін. – Луганськ :
Видавництво Луганського державного інституту культури і мистецтв, 2011. –
156 с.
4. Воронкін О. С. Технології доповненої реальності як елемент формування
цифрової компетентності педагогічних працівників у системі післядипломної
освіти / О. С. Воронкін // Професійний розвиток фахівців у системі освіти
дорослих: історія, теорія, технології : збірник матеріалів ІV-ої Всеукраїнської
Інтернет-конференції (Київ, 16 жовтня 2019 р.). – К. : Агроосвіта, 2019. – C. 112-
114.
5. Самарина А. Е. Мобильные приложения дополненной реальности и
возможности их использования в образовательном процессе [Електронний ресурс]

12. / А. Е. Самарина // Современная педагогика. – 2016. – № 1. – Режим доступу :
http://pedagogika.snauka.ru/2016/01/5303.
6. Чубукова О. Ю. Інноваційні технології доповненої реальності для
викладання дисциплін у вищих навчальних закладах / О. Ю. Чубукова,
І. В. Пономаренко // Проблеми інноваційно-інвестиційного розвитку. Серія :
Економіка та менеджмент. – 2018. – № 16. – С. 20–27. – Режим доступу :
http://nbuv.gov.ua/UJRN.