Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega

Nõustun

Virtuaal- ja liitreaalsus

Virtuaalreaalsus on simuleeritud keskkond, kus saame kogeda midagi, mida reaalsuses ei eksisteeri. Liitreaalsus võimaldab samaaegselt näha pilti nii füüsilisest maailmast kui ka simuleeritud digitaalseid objekte.

Virtuaalne reaalsus

Täielikult digitaalne keskkond

Liitreaalsus

Päris maailmale kuvatud digitaalne kujutis

Läbi VR-prillide vaadatakse nutiseadmeekraanilt 360-kraadist videot, tekib 3D mulje. Saab vaadata virtuaalses maailmas enda ümber, kuid digitaalse maailmaga suhtlemine ning selles ringi liikumine on piiratud. Täielikku hõlmatuse tunnet ei teki.

Nutiseadme põhine

Kasutaja näeb samaaegselt nii digitaalseid kujutisi kui ka füüsilist maailma nutiseadme ekraanil ning saab suhelda mõlemaga.

Peaseade katab kasutaja vaatevälja täielikult, kasutaja näeb vaid digitaalset maailma ja tekib täielik hõlmatuse tunne. Digitaalse maailmaga suhtlemiseks on kasutajal käes puldid.

Peaseadme põhine

Kasutaja näeb samaaegselt nii digitaalseid kujutisi (kuvatuna prilliklaasidele) kui ka füüsilist maailma (läbi prilliklaaside) ning saab tegutseda mõlemas. Sarnaste lahenduste puhul on kasutusel ka mõiste segareaalsus (Mixed Reality).

Virtuaalreaalsus

Virtuaalreaalsus (inglise keeles Virtual Reality, lühend VR) on simuleeritud keskkond, mis on loodud erineva riist- ja tarkvara abil ning kus saame näha, kuulda või tunda midagi, mida reaalsuses ei eksisteeri. Kõige sagedamini simuleeritakse nähtavat ja kuuldavat, kuid üha rohkem luuakse keskkondi, kuhu on kaasatud ka kompimis-, haistmis- või tasakaalumeel.

Vello on arstiteaduskonna tudeng ning täna on tal kirurgia praktikum. Tudengid seavad pähe virtuaalreaalsuse prillid. Neile kuvatakse kujutis operatsioonisaalist ning anatoomiliselt väga täpselt modelleeritud patsiendist, kes on operatsiooniks valmis seatud. Et veelgi realistlikumat kogemust luua, hoiab ta käes digitaalset pliiatsit meenutavat kompimisseadet, mis osutab erinevate materjalidega digitaalsel kokkupuutel vastupanu selliselt, nagu tunneme inimkäega tegutsedes. Seade on Vellole justkui digitaalse skalpelli eest ning niipea, kui ta nahalõike teeb, tajub ta, kuidas see tegevus füüsilises maailmas tunduks. Realistliku simulatsiooni kaudu kirurgilisi tehnikaid harjutades on õppimine efektiivsem ning tudengid saavad parema arusaama päris tööolukorrast.

Lihtsama lahenduse korral kuvatakse virtuaalmaailm arvutiekraanil ja inimene saab virtuaalkeskkonnas ringi liikuda ja tegutseda kas enda kujutise ehk avatarina või olla vaatleja rollis. Sellised virtuaalreaalsuskeskkonnad on juba pikalt olnud kasutusel näiteks lendurite, aga ka laiemalt sõjalises väljaõppes. Lennusimulaatoris kuvatakse ekraanile virtuaalreaalsust kujutav pilt, mis muutub vastavalt sellele, kuidas lenduri rollis olev inimene kokpitis olevaid juhtimisseadmeid kasutab.

Tänapäevase virtuaalreaalsuse lahendusena kasutatakse enamasti ekraanist ja kõrvaklappidest koosnevat peakomplekti, mis varjab silmade eest reaalse maailma ja kuvab kolmemõõtmelisena nähtava pildi, mille väljastab arvutiprogramm. Selle riistvara juurde kuuluvad ka liikumissensorid, mis võimaldavad füüsilises maailmas liigutamise kaudu tekitada kasutajale mulje, et ta liigub ringi ka virtuaalses maailmas – ning hõlvavad seeläbi ka tasakaalumeele.

Realistlik kogemus erinevate meelte kaudu

Kui virtuaalpilt reageerib inimese tegevusele (jälgides inimese käsi või reageerides käes olevatele pultidele), võidakse saavutada päriselt virtuaalmaailmas viibimise tunne. Kasutajale näidatakse pultide või käte asukohta ka virtuaalreaalsuses ning vastavalt arvutiprogrammile võib seejuures olla inimesel ka midagi käes. Nii saab liigutada virtuaalkeskkonnas olevaid objekte, treenida käte tööd või käsitseda reaalsusest tuntud keerukaid seadmeid.

VR prillid ja käekomplekt võimaldavad head keskkonda sulandumist. Foto: 123RF

Veelgi realistlikuma situatsiooni saavutamiseks ehitatakse eraldi ruum, milles võidakse tekitada kõlarisüsteemiga realistlik heli, põranda liikumisega realistlik maapinnatunnetus ning lõhnaseadmetega realistlik lõhn. Vaid maitsmismeele kaasamiseks ei ole veel teadaolevalt lahendustega turule tuldud. Omaette väljakutse sellistes ruumides on juhtmevabade peakomplektide kasutuselevõtt, mille muudavad keeruliseks suhteliselt kõrged andmeühendusele seatavad nõuded, et silmade ette kuvatav pilt oleks võimalikult realistlik – kõrge lahutusega kolmemõõtmeline videopilt.

Lennusimulaatoris kuvatakse ekraanile virtuaalreaalsust kujutav pilt, mis muutub vastavalt sellele, kuidas lenduri rollis olev inimene kokpitis olevaid juhtimisseadmeid kasutab. Foto: Teet Ottin / Tartu Ülikool

Virtuaalreaalsuses võib toimetada üksi, kuid järjest rohkem töötatakse välja lahendusi, mis võimaldavad samas virtuaalruumis tegutseda paljudel inimestel. Kui tegu on lennusimulaatori taolise lahendusega, on osalejate hulk piiratud füüsilise ruumiga, kuid arvutiekraanil või peakomplekti abil loodud virtuaalreaalsuses ei ole kuvatavate inimeste hulgal põhimõtteliselt piire. Seejuures saab kuvada nii reaalseid samas virtuaalruumis viibivaid inimesi kui ka arvutiprogrammi genereeritud inimesi ja muid elusolendeid. Arvuti kaudu ja üle interneti on samas virtuaalreaalsuses viibivatel inimestel võimalik omavahel suhelda nagu reaalses situatsioonis.

Virtuaalreaalsuse peakomplektid ei ole massidesse jõudnud vahendite kalli hinna ja ülesseadmise keerukuse tõttu. Seetõttu näevad virtuaalreaalsuse spetsialistid Rein Zobel ja Madis Vasser ühe tulevikutrendina asukohapõhist VR-teenust, mida pakuvad ka Eestis mitmed ettevõtted. See tähendab, et järjest populaarsemaks muutuvad mänguarkaadid, simulatsioonikeskused, muuseumid ja muud asutused, kus pakutakse virtuaalreaalsuse kogemust teenusena. Ühtlasi võimaldab niisugune teenus kogemuse võimendamiseks lisada funktsioone, mis oleks kodus oluliselt keerulisem, näiteks liikuvad toolid, simulatsioonis liikumisele vastavalt puhuv tuul ja muu selline.

Täna ei oska me ette kujutada, millistel viisidel võib VR tulevikus rakendust leida – esimeste filminduse katsete juures ei osanud keegi ette kujutada, et see viib televisiooni, YouTube’i ja Skype’ini.

Rein Zobel, Maru VR

Virtuaalreaalsus nutitelefoni abil

Lisaks kirjeldatud peakomplektidele on olemas ka lihtsamad prillid, mis võimaldavad vaadata 360-kraadiseid fotosid ja videoid kolmemõõtmelisena. Sisu kuvamiseks kasutatakse nutitelefoni, mis paigaldatakse prillide sisse. Sel juhul kuvab vastav rakendus nutitelefoni ekraani kahel poolel veidi erineva pildi, mida läbi seadme vaateavade ees olevate läätsede vaadates näeb kasutaja kolmemõõtmelisena.

Lihtsamad ja taskukohasemad prillid võimaldavad vaadata 360-kraadiseid fotosid ja videosid kolmemõõtmelisena. Sisu kuvamiseks kasutatakse prillidesse paigaldatud nutitelefoni. Foto: Teet Ottin / Tartu Ülikool

Selliste lahenduste puuduseks on kehvem kvaliteet ja seega ebatäiuslikum sukeldumine virtuaalmaailma, eeliseks soodne hind ja lihtne kättesaadavus, mille tõttu on just see lahendus viimastel aastatel järjest enam levinud. Näiteks on võimalik 360-kraadiseid videoid vaadata ka tuntud videoportaalist YouTube, Eesti kinnisvaraportaal City24 pakub võimalust tutvuda kinnisvaraobjektidega põhjalikumalt 360-kraadiste fotode kaudu ja e-Eesti esitluskeskus võimaldab huvilistel tutvuda Eestiga 360-kraadiste videotega (vrestonia.ee).

Liitreaalsus

Erinevalt virtuaalreaalsusest ei ole liitreaalsuse puhul kasutaja eraldatud täielikult digitaalsesse maailma, vaid olemasolevat reaalset maailma täiendatakse nutiseadme või peakomplekti abil. Nutiseadme kasutamise korral näeb kasutaja samaaegselt nii seadme kaamera pilti füüsilisest maailmast kui ka digitaalseid objekte, mis kuvatakse nutiseadme – telefoni või tahvelarvuti ekraanile. Peakomplekti puhul ei varjata erinevalt virtuaalreaalsuse vahendist ümbritsevat reaalset keskkonda, läbi prillide näeb kasutaja reaalset maailma, kuid prilliklaasidele kuvatakse täiendavaid objekte.

Liitreaalsuse tähistamiseks on inglise keeles kasutusel enamasti mõiste Augmented Reality (lühend AR), kuid mõnikord ka Mixed Reality (lühend MR). Esimesel puhul mõeldakse tõlkega laiendatud reaalsust ja teisel segareaalsust. Need kaks avavad ka liitreaalsuse olemuse – liitreaalsus on reaalne keskkond, mida on täiendatud digitaalsete objektidega. Virtuaal- ja liitreaalsuse katusmõistena kasutatakse veel mõistet Cross Reality (lühend XR), mida võib tõlkida X-reaalsusena (lühendi puhul on X asendatav muutuja – selle asemel võib olla V, A või M).

Vello asub uuele töökohale tehase seadmete mehaanikuna. Üheks tema töövahendiks on liitreaalsuse prillid ning kui ta nendega seadmete suunas vaatab, näeb ta seadme hoolduspäevikut, manuaali ja muud vajalikku infot, mis kuvatakse digitaalselt otse vastavale seadmele. Lisaks võimalusele saada seadmest kiirelt ülevaade, tähendab see ühtlasi, et hooldustööde tegemisel kuvatakse instruktsioonid otse liitreaalsuse prillide klaasidele, niisiis näeb Vello samaaegselt nii seadet kui ka juhiseid, mistõttu ei ole vaja eraldi inimest, kes teda pikema aja jooksul välja õpetaks, ega paberil olevast dokumentatsioonist vajalikku infot otsida, säästes nii aega ja ressurssi.

Kahe maailma sidusus saavutatakse seeläbi, et nutiseadmele või prillidele lisatud kaamerad jälgivad reaalset maailma. Reaalse maailma objekte analüüsitakse arvutis või nutiseadmes ja kui arvutiprogrammis on määratud, et teatud objekti või nutiseadme asukoha tuvastamise puhul tuleb digitaalset infot kuvada, siis nii ka tehakse. Nii on võimalik täiendada reaalset maailma näiteks digitaalsete tekstide, videote või kolmemõõtmeliste mudelite ja animatsioonidega. Lisaks saab analoogselt virtuaalreaalsusega käivitada tegevusi, mis on suunatud näiteks kuulmismeelele.

Eelkõige just kättesaadavuse tõttu on igapäevases kasutuses liitreaalsuse rakendused, mis on mõeldud nutiseadmetele. Peakomplektid on praegu peamiselt suunatud arendajatele, kes katsetavad seadmetele sisu loomist ja arvataksegi, et neid hakatakse kasutama eelkõige professionaalses keskkonnas ja väljaõppes.

Kuna liitreaalsuse peakomplektid ei ole mõeldud inimeste sukeldumiseks virtuaalmaailma, on neil kaks olulist eelist võrreldes virtuaalreaalsuse peakomplektidega. Esiteks ei ole nende puhul teada juhtumeid küberiiveldusest (st peapööritus ja iiveldus), mis võivad tekkida VR-i rakenduste kasutamisel (vt alajaotust “Mida tähele panna?”). Teiseks on liitreaalsuse puhul vähem reaalmaailmast võõrandumist, sest inimene näeb kogu aeg lisaks virtuaalsele ka reaalset maailma.

Liitreaalsuse spetsialist Roksolana Sliusar usub, et üheks tulevikutrendiks on just prillipõhine liitreaalsus ning markeriteta tehnoloogia (seadmed tuvastavad näiteks oma asukoha ning positsiooni ruumis ning kuvavad seejärel liitreaalsuses digitaalse kujutise, erinevalt praegu veel haridusvaldkonna rakenduste juures levinud pildipõhisele tuvastusele).

Näiteid meilt ja maailmast

Tõenäoliselt üks tuntumaid näiteid liitreaalsusel põhinevatest rakendustest on mobiilipõhine mäng Pokemon Go, kuid seda tehnoloogiat kasutatakse ja katsetatakse järjest enam paljudes valdkondades, sealhulgas turunduses, kultuuripärandi, ehituse, tööstuse ja meditsiini valdkonnas. Näitena võib tuua mööblitootja IKEA rakenduse, mille kasutajatel on võimalik liitreaalsuse kaudu oma kodus virtuaalselt proovida, kuidas mööblitükid nende koju sobiksid. Eestiga seotud rakendustest on seni üks tuntumaid projekte Tere piimapaki oma, mida skaneerides ilmuvad digitaalselt Eesti Laulul osalejad.

Tänavakunstnik Edward von Lõngus äratas liitreaalsuse abil ellu majaseintel olevad pildid. ERR Kultuur

Virtuaal- ja liitreaalsus ning haridus

Simulatsioonid on tõhusaks abivahendiks õppimisel, kuid ei asenda päriselu. Virtuaal- ja liitreaalsust võiks eelkõige kasutada selleks, et luua kogemusi, mida me muul viisil ei saa proovida.

Madis Vasser, TÜ arvutigraafika ja virtuaalreaalsuse labori doktorant / Futuruum

Virtuaal- ja liitreaalsuse tehnoloogiates nähakse haridusvaldkonna jaoks suurt potentsiaali. Nii virtuaal- kui ka liitreaalsus võimaldavad õpitavat visualiseerida ja aitavad seetõttu saavutada paremaid tulemusi näiteks keerukate objektide ja (abstraktsete) protsesside või olukordade tundmaõppimisel. Seetõttu on nii liit- kui virtuaalreaalsuse üheks igapäevasemaks rakenduseks saamas ka professionaalne väljaõpe. Nagu teised visualiseerimisvõimalused tulenevad ka siin eelised sellest, et õppimisse on haaratud mitu meelt ja keeruliselt hoomatavaid objekte või olukordi on võimalik kujutada realistlikena. Nii on võimalik reaalsuses uurimiseks liiga väikseid (nt molekulid) või suuri (nt päikesesüsteem) objekte ja protsesse kujutada tajutavates mõõtmetes; või liiga kiiresti (nt mitmed keemilised reaktsioonid) või liiga aeglaselt (nt evolutsioon) toimuvaid protsesse jälgida õppimiseks sobivas ajaskaalas ja isegi peatada, et mingile ajahetkele rohkem tähelepanu pöörata.

Virtuaalreaalsuses on võimalik külastada kaugeid paiku, raskesti ligipääsetavaid või ajaloolisi keskkondi (nt veealust maailma, piiratud ligipääsuga hooneid, kaugeid maid, ohtlikke piirkondi, antiiklinnu) või hoopis selliseid, mis oma mõõtmete poolest ei ole ligipääsetavad (nt rännata kosmoses või organismide ja rakkude sisemuses nende ehitust uurides). Lisaks objektide ehitusele on võimalik uurida ka nende tööd – protsesse.

Lisaks visualiseerimise eelistele on oluline, et virtuaal- ja liitreaalsuses kasutatakse enamasti kolmemõõtmelisi objekte. See soodustab uuringute põhjal ruumilise mõtlemise oskuse arengut (Ibanez, Delgado-Kloos, 2018, lk 109). Erinevalt arvutiekraanile kuvatud kolmemõõtmelisest pildist on võimalik liikuda ümber vaadeldava objekti ja isegi minna objekti sisse. Nii saab näiteks uurida töötavat südant või mingit muud keerulist objekti ja sellega seotud protsesse. Uuringud on näidanud, et kolmemõõtmelisuse ja autentsuse kombinatsioon võimaldab õppijatel paremini mõista dünaamilisi mudeleid ja kompleksseid põhjus-tagajärg seoseid (Rosenbaum jt, 2007).

Liitreaalsuse loomiseks võib kasutada nutiseadet, mille kaamerate ja ekraanide koostöös liidetakse reaalsed objektid ja 3D hologrammid. Foto: 123RF

Kuna virtuaal- ja liitreaalsuses kuvatakse objektid nii, et inimene sulandub keskkonda, kuid keskkond on vastavalt vajadusele kas lihtsustatud või täiustatud, õpitakse kiiremini ja/või saavutatakse parem õpitu ülekanne reaalsesse ellu. Näiteks võib virtuaalreaalsuses omandada sotsiaalseid oskusi, treenides ühises ruumis koos teiste reaalsete inimeste või arvuti juhitavate kujutistega. Tänu sulandatusele saavutatakse virtuaalreaalsuses õppides lisaks kognitiivsele sageli väga hea psühhomotoorne ja afektiivne efekt – inimene õpib ka liikumistegevuse ja emotsioonide kaudu. Seeläbi saavutatakse ka parem õpimotivatsioon, mis omakorda positiivselt õpitulemusi mõjutab (Sotiriou ja Bogner, 2008).

Liit -ja virtuaalreaalsuse kasutusviisid õppimisel

Liit- ja virtuaalreaalsust on seni enamasti kasutatud avastamiseks-uurimiseks (exploration) ja simulatsioonideks, vähem ka mängustamisel põhinevateks rakendusteks. Kui objektide vaatlemisel on virtuaal- ja liitreaalsuse väärtuseks tihtipeale võimalus suurendada või vähendada objekte ning pööramise või objektide ümber ja vahel liikumisega saavutada parem ruumiline taju, siis protsesside uurimine võimaldab avastada seaduspärasusi.

Virtuaalreaalsuse rakendamisel on levinud ka eksperimendid, kus õppija saab ise osaleda – ta võib sulanduda virtuaalmaailmaga ja unustada reaalsuse. Selline situatsioon kätkeb endas ohte, kuid võimaldab õppida käitumist eri olukordades (nt harjutada ohtlikke tegevusi, mis on vajalikud päästjate, arstide või politseinike väljaõppes; arendada sotsiaalseid oskusi, suheldes simuleeritud kaaslastega; uurida ja vähendada foobiaid, näiteks kõrgusekartust spetsiaalsete treeningprogrammide abil). Üha enam luuakse lahendusi, mis võimaldavad virtuaal- või liitreaalsuses rakendada mängustatud õppe võimalusi – õpiprotsess ehitatakse üles mängulisusele, mis võib tähendada liikumist eri tasemete vahel, punktide kogumist, eri eesmärkide poole liikumist, võistluslikkust.

Liitreaalsuse lahendused, mida kasutatakse õppetöös, võib jagada kolme kategooriasse (Wu, 2013): ühed keskenduvad õppijatele erinevate rollide ja teised ülesannete andmisele, kolmandad kasutavad ära võimalused, mis avanevad erinevates keskkondades õppimisel.

Samas on need kategooriad ülekantavad ka virtuaalreaalsusele. Rollipõhisel lähenemisel on üheks pedagoogiliseks disainiks mosaiiklahendus (jigsaw), kus ühe grupi õpilased jagunevad eri rollidesse (nt teadlane, keskkonnaaktivist), saavad neis ekspertideks ja panustavad ekspertidena grupi eesmärkide saavutamisse. Teine lähenemine on selline, kus virtuaalreaalsuses osaleja kehastub ise millekski muuks (nt vererakuks või viiruseks) ja õpib seeläbi tundma uuritavat objekti ja selle protsesse.

Virtuaalreaalsuses on võimalik näiteks uurida süvitsi inimanatoomiat, vaadeldes erinevaid “kihte” inimkehas nii koos kui ka eraldi. HITSA haridusuuenduse katsetamise programmi raames kasutasid Tallinna Südalinna Kooli õpilased VR Class lahendust. Foto: Marit Dremljuga-Telk / HITSA

Ülesandekeskne õpiprotsess on samuti rakendatav virtuaal- ja liitreaalsuses – ühes on ülesanded spetsiifiliselt virtuaalmaailmale loodud ja teises saavad olla seotud reaalse maailmaga, mis suurendab võimalust õpitu ülekandeks õpisituatsioonist igapäevaste probleemide lahendamisse. Probleemikeskne ja mängustatud õpidisain on ülesandekesksel lähenemisel peamised pedagoogilised lahendused – nt õppijatel tuleb lahendada mingi probleem ja koguda selleks virtuaalmaailmast või laiendatud reaalmaailmast erisugust infot või siis liikuda mängule omaselt võistluslikult ühe ülesande juurest teise juurde.

Eri keskkondade võimaluste kasutamine on pigem omane liitreaalsusele. See rajaneb seadmete võimel geopositsioneerida õppija asukoht. Nii on näiteks võimalik õppida looduses ringi rännates: teatud kohta jõudes kuvatakse selle kohta lisainfo, küsimused vms. Sellise lähenemise eeliseks loetakse õppimise autentsuse kasvu, mis mõjub positiivselt õpimotivatsioonile.

Kasutusvõimalused koolis

Hetkel on üheks õppetöös levinud liitreaalsuse rakenduseks lahendused, mis kuvavad õppematerjalides olevatele kujutistele lisainfot. See tähendab, et kui õpilane suunab nutiseadme kaamera näiteks mõne foto peale õpikus, tekib digitaalne kujutis, näiteks 3D-mudel sellestsamast objektist või sellega seotud kontseptsioonist. Mõne rakenduse funktsionaalsus on piiratud vaid igast küljest vaatlemisega, kuid on olemas rakendusi, mis võimaldavad objekti pöörata, uurida seda lähemalt ning saada vaadeldava kohta digitaalselt lisainfot (tekstilise, 3D-mudeli, animatsioonide, video, heli jne kujul).

Õppetöös kasutamiseks sobiva rakendusena võib esile tuua näiteks 3D-mudelite andmebaasi Sketchfab, mis võimaldab vaadelda objekte nii liitreaalsuses kui ka VR-prillidega. Video: Thomas Flynn

Näidetena võimalikest rakendustest, mida õppetöös kasutada, võiks välja tuua joonistusi “ellu äratav” rakendus Quiver ja 3D-mudelite andmebaas Sketchfab. Viimane võimaldab vaadelda objekte nii liitreaalsuses kui ka VR-prillidega. Virtuaalreaalsuse lahendustest on kõige kättesaadavamad need, mis võimaldavad 360-kraadiste fotode ja videote vaatlemist nutiseadme ja lihtsamate VR-prillide kaudu. Näiteks võimaldab rakendus Google Expeditions virtuaalselt reisida tuntud maamärkide juurde ning neid 360-kraadises vaateväljas näha sellisel viisil, et õpetaja saab seda kogemust juhtida ning näeb oma nutiseadme ekraanilt, mida õpilased antud hetkel vaatavad. Nii Google Expeditions kui rakendus BBC Civilisations võimaldavad vaadata 3D-mudeleid mitmetest maailmas tuntud kultuuriväärtustest nii 360-kraadiste fotode kui ka liitreaalsuse kaudu ning tutvuda otse nende visuaalide peale kuvatava lisainfoga.

Virtuaal- ja liitreaalsus kui õpisisu

Siiani oleme käsitlenud virtuaal- ja liitreaalsust kui haridustehnoloogilisi vahendeid, kuid lisaks sellele on oluline käsitleda neid õppesisuna. Nagu ka värkvõrgu puhul, hakkavad virtuaal- ja liitreaalsus tõenäoliselt lähiaastatel mõjutama paljusid valdkondi ning nende tundmine võib luua tulevikus tööjõuturul olulise konkurentsieelise. Üks võimalus on neid tundma õppida disainipõhise õppe kaudu – õppijad loovad ise virtuaal- või liitreaalsuses lahendatavaid õpistsenaariume ja töötavad välja vastavad lahendused. Selline metoodika võimaldab hästi arendada õppijate loovust, oskust lahendada keerukaid disainiprobleeme, õppida projekti- ja meeskonnatööd kuni tootearenduse ja programmeerimise või graafilise disaini oskusteni välja.

Lihtsamaid rakendusi on kasutajatel võimalik erinevate loomisplatvormide (authoring tools) kaudu ka ise luua. Näiteks saab rakenduste HP Reveal ja Zappar abil luua ise lihtsa liitreaalsuse lahenduse, kus on võimalik pildi tuvastamisel kuvada kasutaja poolt määratud foto, video või 3D-mudel. Google Tour Creator võimaldab hõlpsalt kasutada Google Street View 360-kraadiseid stseene, lisada näiteks hoonetele ja paikadele huvipunkte, kus kuvatakse kasutaja poolt üles laetud fotosid, tekste või heli.

Samas ei arva virtuaalreaalsuse spetsialist Rein Zobel, et õpetajad või õpilased peaksid hakkama ise tundides kasutamiseks sobivat virtuaalreaalsuse sisu looma – kvaliteetse sisu tootmine võtab palju aega ega pole kestlik. Esimeseks etapiks võiks õpilastel olla ligipääs peaseadmetele, et tehnoloogiat proovida ning saada teada, millisteks eesmärkideks virtuaalreaalsus sobib ja milleks mitte. Ja sisu loomist võiksid proovida need, kel asja vastu põhjalikum huvi.

Virtuaal- ja liitreaalsus Eesti koolides

HITSA läbi viidud küsitlus tõi välja, et praegu kasutatakse virtuaal- ja liitreaalsust regulaarselt vaid vähestes koolides ning see on enamasti katsetusfaasis. Erandiks on mõned kutse- ja kõrgkoolid, kus virtuaalreaalsust kasutatakse regulaarselt reaalsete tööolukordade simuleerimiseks. Üldhariduskoolides ja lasteaedades on seni rohkem kokkupuuteid liitreaalsusega, kuid neid tehnoloogiaid kasutatakse harva, mõned korrad aastas.

Kuigi virtuaal- ja liitreaalsus ei ole veel õppetöös laialdaselt kasutusel, nähakse neis potentsiaali: küsitlusele vastanud soovivad oma koolides rakendada virtuaal- ja liitreaalsust 2–3 aasta või juba lähima aasta jooksul ning peavad seda enamasti kas oluliseks või väga oluliseks. Neid, kes leiavad, et VR-i ja AR-i nende koolis kasutusele ei võeta ning et see on ebaoluline, on selgelt vähem.

Virtuaalreaalsuse vastu hakkasin aktiivsemalt huvi tundma umbes kaks aastat tagasi. Põhjuseks infotehnoloogia pidev areng ja nii õpetajate kui ka õpilaste valmisolek uute tehnoloogiate kasutamiseks. Esialgu tegelesin nii enda kui ka teiste õpetajate harimisega VR-i vallas ning alates sellest aastast ka huvitunnis õpilaste harimisega. Seni oleme igas tunnis katsetanud mõnd varem proovimata programmi, millel on võimalik tuvastada õpetlikku sisu. Lihtsamad nendest on näiteks igasuguste virtuaalsete hariduslike videolõikude vaatamine (dinosaurused, 360-kraadised uudised jne). Veidi keerulisemad on juba liikumist soodustavad tegevused, näiteks 3D-joonistamine või Google Earthi kaardil ringi liikumine. On ka meelelahutuslikke programme, millega on võimalik õpilasi peidetud kujul harida, näiteks pallimäng kaaluta keskkonnas, kus on vaja arvestada ka enda liikumise suunda. Põhirõhk on VR-keskkonnaga harjumisel, et tulevikus oleks võimalik mõnda teemat vaadelda sügavuti ilma harjumisele aega kulutamata. Esialgu tundub, et hariduslikke programme VR-is tekib pidevalt juurde ja seega on oluline, et oleksime nende kasutamiseks valmis.

Madis Tuul, Tartu Erakooli füüsikaõpetaja ning virtuaalreaalsuse huvitunni läbiviija

Need, kes on liit- ja virtuaalreaalsust oma töös kasutanud, tõid küsitlusele vastates kõige sagedamini esile loodusteaduste õpetamisele suunatud rakendusi, näiteks inimanatoomia õppimiseks mõeldud liitreaalsuse rakendus Anatomy 4D, joonistusi “ellu äratav” ja animeeriv Quiver ning liitreaalsuse loomise rakendus HP Reveal. Virtuaalreaalsuse rakendustest märgiti Google Expeditions’i kaugete maade külastamiseks ning päikesesüsteemi õppimise rakendust Solar System VR. Mõned vastanutest on korraldanud koolis õpitubasid, mille läbiviijad on õpilastega virtuaal- ja liitreaalsust kasutanud. Näiteks pakub sellist võimalust Tartu Ülikooli juures tegutsev Psühhobuss.

Interaktiivne pilt – nihuta eraldusjoont. Virtuaalreaalsuse abil on võimalik keeruliselt hoomatavaid objekte või olukordi kujutada realistlikena. Kasutatud fotod: Martin Dremljuga, 123RF

Tulevikku vaadates ootavad Eesti koolid virtuaal- ja liitreaalsuse kasutusele võtmiseks HITSA-lt sisulist ja ainelist tuge. Esmalt tuntakse vajadust koolituste ja õppematerjalide järele, mis annaksid ülevaate, kuidas virtuaal- ja liitreaalsust õppetöös rakendada, ning konkreetsemaid näiteid, sh õpistsenaariume, kuidas neid tehnoloogiaid eesmärgipäraselt õppetöösse integreerida. Samuti näevad küsitlusele vastanud vajadust rahalise toe järele riistvara soetamiseks ja rentimiseks või võimalusel seadmete rentimiseks HITSA-lt.

HITSA haridusuuenduse katsetamise programmi käigus said südalinna kooli õpilased proovida Class VR lahendust. Foto: Marit Dremljuga-Telk / HITSA

Tallinna Südalinna Koolis kasutatakse virtuaalreaalsust ainetundides II–III kooliastmes juba teist õppeaastat. See on andnud õpilastele võimaluse tutvuda uurimisobjektidega vahetult, hõlbustades õpitava mõistmist. Loe lähemalt, kuidas.

Mida tähele panna?

Lisaks võimalustele on virtuaal- ja liitreaalsuse puhul ka mitmeid lahendust vajavaid küsimusi. Uurimuste (Wu, 2013) põhjal tuuakse välja tehnoloogilisi, pedagoogilisi ja õppimisega seotud probleeme, millega peab arvestama tõhusat õpiprotsessi kavandades.

Ebamugavused tulenevad eelkõige sellest, et kasutusel on väga erinevaid tehnoloogilisi lahendusi, mis ei pruugi alati omavahel sobida. Nii peab õpetaja näiteks tarkvara valides arvestama, millised nutitelefonid, tahvelarvutid või peakomplektid on koolil või õpilastel kasutada, millised on õpilaste endi võimalused vajadusel tarkvara uuendada, millised nõuded on konkreetsel tarkvaral nutiseadmele või arvutile, kas õpperuumis on virtuaal- ja liitreaalsuse rakenduste allalaadimiseks ning sageli ka kasutamiseks vajalik internetiühendus piisavalt hea, arvestades ühendust vajavate seadmete hulka.

Teaduskirjanduses on teadvustatud ka muid praktilisi probleeme: vajadus tunnis lisaaja järele, sobimatus suuremate klassikomplektide puhul, tehnilised probleemid ning nii õpetajate kui õpilaste vähene kogemus nende tehnoloogiate kasutamisel (Akçayır, Akçayır, 2017, lk 2).

Veel tuleb märkida, et kuigi nii virtuaal- kui ka liitreaalsuse potentsiaali hinnatakse kõrgelt, on neil põhinevate rakenduste hulk ja kvaliteet kirjutamise hetkel piiratud – peamisteks probleemideks on rakenduste töökindlus, kasutajasõbralikkus ning kvaliteetse haridusliku sisuga rakenduste vähesus. Kuid valdkond areneb kiiresti ning tehnilistele probleemidele otsitakse aktiivselt lahendusi. Liit- ja virtuaalreaalsuse kasutamist õppetöös raskendab seegi, et eestikeelseid või Eestiga seotud teemadele keskenduvaid rakendusi praegu peaaegu polegi.

Küsitlusele vastanud Eesti koolid tõid virtuaal- ja liitreaalsuse kasutusele võtmist takistavate probleemidena esile tehniliste seadmete puudumist, õpetajate piiratud oskusi ja teadmisi ning samuti tarkvara ja rakenduste nappust. Puudust tuntakse andmebaasist, kuhu oleks koondatud sobivad vahendid ja tõendatud vahendite eesmärgipärasus. Eelkõige on vaja eestikeelseid õppematerjale (rakendused, õpistsenaariumid ja tekstid tehnoloogia tutvustamiseks, mis annaksid ülevaate ka privaatsuse ja eetika temaatikast). Muret tuntakse veel sellepärast, et virtuaal- ja liitreaalsus ei pruugi kõikidele õpilastele sobida. Lahendamist vajavad tehnilised probleemid võtavad aega ning kardetakse, et neid tehnoloogiaid kasutades väheneb õpilastel veelgi huvi traditsioonilisel viisil õppimise vastu.

Kognitiivne ülekoormus jt ohud

Õppimise seisukohast võib liitreaalsus tekitada kognitiivse ülekoormuse (Ibáñez, Delgado-Kloos, 2018, lk 110). Kognitiivne ülekoormus tähendab, et meie ajul tuleb erineva infoga liiga palju tööd teha. Kuna liitreaalsuse puhul on olemasolev keskkond alati täiendatud virtuaalsete objektidega, siis on see keskkond inforikkam ja oht eriti suur.

Virtuaalreaalsuse puhul on kognitiivne ülekoormus samas hästi kontrollitav – võib disainida keskkondi, kus objekte on vähem või rohkem kui reaalses keskkonnas ning samuti disainida keskkond nii, et kõige olulisemad objektid või protsessid tõstetakse õppeotstarbel esile (nt viiakse teised fookusest välja või tõstetakse oluline esile spetsiifilise valguse, heli või liikumise abil).

Kuna virtuaalreaalsuse eesmärgiks on aidata kasutajal sulanduda virtuaalsesse keskkonda, kaasnevad sellega ka ohud. Õpitava ülekanne reaalsesse ellu võib olla lisaks eelnevalt toodud positiivsetele aspektidele ka negatiivne. Näiteks, kui kasutaja kogeb virtuaalreaalsuses vägivaldset või muud ebasoovitavat käitumist, võib ka see kanduda reaalsesse ellu. Seega on virtuaalkeskkondade loojate ülesanne kasutada tehnoloogilisi võimalusi eesmärgipäraselt soovitud õpitulemuste saavutamiseks. Eelnevalt tõime välja ka küberiivelduse, mis ohustab mõningaid virtuaalreaalsuse peakomplekti kasutajaid – võivad tekkida iiveldus, peavalu ja tasakaaluhäired.

Lisaks, nagu mitmete teiste kaasaegsete tehnoloogiate puhul kaasnevad virtuaal- ja liitreaalsusega privaatsuse ja eetika küsimused – näiteks ei ole inimestel võimalik kontrollida, kas ning milliseid digitaalseid kujutisi nende suhtes liitreaalsuses kujutatakse.

Koolilood
Kokkuvõte

Pedagoogilise poole pealt on iga uue tehnoloogia kasutuselevõtul esialgu enam selle vastaseid kui pooldajaid. Veel ei ole piisavalt uuringuid, mille alusel soovitada virtuaal- ja liitreaalsuse laia kasutuselevõttu ning uurijate seas on skeptikuid, kes on arvanud, et positiivsed tulemused liitreaalsuse kasutuselevõtus õppetöös on seotud pigem tehnoloogia uudsusefektiga (Ibáñez, Delgado-Kloos, 2018, lk 120–121). Nii nagu teiste uudsete tehnoloogiate puhul hariduses, võtavad ka virtuaal- ja liitreaalsuse esialgu kasutusele selleks motiveeritud õpetajad, kes leiavad üles kasutajasõbralikumad rakendused. Pikemas perspektiivis peaksid need nii-öelda pioneerid aitama koos tehnoloogiaettevõtetega arendada õppekava eesmärkide saavutamist toetavat tarkvara ja toetama teisi õpetajaid, et nad saaksid tehnoloogilisi lahendusi mõistlikult kasutusele võtta. Oluline väljakutse uurijatele ja arendajatele on töötada välja keskkond, kus õpetajad saavad arendada ja kohandada virtuaal- ja liitreaalsuse stsenaariumeid ning see oleks neile jõukohane (authoring tools).

Virtuaal- ja liitreaalsust on võimalik rakendada õppetöös nii õppevahendi kui ka õppesisuna, selleks on mitmeid võimalusi:

  • Simulatsioonid (reaalsuses toimuvate protsesside jäljendamine).
  • Mängustamine (näiteks liikumine tasemete vahel, punktide kogumine, eesmärkide poole liikumine, võistluslikkus).
  • Rollide jaotamine (õpilased võtavad erinevaid rolle ning panustavad nendes rollides grupi eesmärkide saavutamisse).
  • Ümberkehastumine (õpilane kehastub digimaailmas mõneks objektiks või nähtuseks, mida ta saab uurida ning millega seonduvaid protsesse ta ühtlasi tundma õpib).
  • Probleemide lahendamine (õpilased koguvad infot ning lahendavad probleemi).
  • Disainipõhise õppe puhul disainivad õppijad ise virtuaal- või liitreaalsuses lahendatavaid õpistsenaariume ja töötavad välja tehnoloogilised lahendused.

Virtuaal- ja liitreaalsuse potentsiaal õppevahendina on toetada õpitava omandamist. Need tehnoloogiad võimaldavad kujutada abstraktseid protsesse ja objekte konkreetsel kujul ning muuta õppetegevust efektiivsemaks.

  • Virtuaal- ja liitreaalsus annavad võimaluse haarata õppeprotsessi mitu meelt. Samuti saab lisaks mõttetegevusele nende vahendite toel õppida läbi liikumise ja emotsioonide.
  • Need tehnoloogiad aitavad visualiseerida keeruliselt hoomatavaid teemasid, näiteks (abstraktseid) protsesse ja objektide ehitust, raskesti ligipääsetavaid paiku.
  • Uuringute kohaselt võimaldab kolmemõõtmeliste objektide ja keskkonda sulandumise kombinatsioon õppijatel paremini mõista dünaamilisi mudeleid ja kompleksseid põhjus-tagajärg seoseid.

Väljakutsed

Virtuaal- ja liitreaalsuse kasutuselevõtuga kaasnevad probleemkohad on nii tehnoloogiaalased kui ka pedagoogilised ja õppimisega seonduvad.

  • Ligipääs nii riist- kui ka tarkvarale, nende uuendamisvõimalus, internetiühenduse olemasolu ja kiirus.
  • Vajadus tunnis lisaaja järele, sobimatus suuremate klassikomplektide puhul, tehnilised probleemid ning nii õpetajate kui ka õpilaste vähene kogemus nende tehnoloogiate kasutamisel.
  • Praegu on kitsaskohaks ka haridusliku sisuga kvaliteetsete rakenduste vähesus. Eestikeelseid või Eestiga seotud teemadele keskenduvaid rakendusi raporti koostamise ajal peaaegu ei ole.
  • Hariduse kontekstis puudub praegu veel terviklik ülevaade pikaajalisest mõjust õppimisele. Seetõttu peaks virtuaal- ja liitreaalsuse rakendamine õppetöösse hõlmama lisaks kogemuste pakkumisele ka kasutajate kriitilist suhtumist ja panust pedagoogiliste mõjude hindamisse ja uurimisse.
Lisainfo

Liit- ja virtuaalreaalsust hariduses käsitlevad uurimustööd: