В наш век всеобщей цифровизации, серьёзные обучающие приложения сочетают учебные ситуации из области образования с играми из индустрии развлечений. Это, как правило, смоделированные игровые ситуации, которые, в первую очередь, служат не для развлечения, а для получения новых знаний, приобретения навыков и профессиональных компетенций. Учебный контент и обучающие задания интегрированы в игровой мир таким образом, что приобретённые навыки можно закреплять, проходя тренинги в игровой форме. Этот тип упражнений в цифровой среде, способствует повышению компетентности учащихся, за счёт мотивационных факторов, таких как игровой инстинкт, развлекательная форма обучения, потребность в признании, соревновательный дух и амбиции.
Worlds of Materials — это приключенческая игра в жанре «укажи и кликни» для студентов различных инженерных учебных программ и тех, кто интересуется машиностроением и материаловедением. Игра проводит студентов через десять параллельных измерений, где они встречают разные версии некоего профессора. Таинственный человек в чёрном манипулирует профессорами в каждом из этих миров, не давая им выполнять задания. Чтобы решить эту проблему, игрок должен использовать знания, полученные из десяти глав серии основных лекций. Дизайн игры точно соответствует учебной программе, но неоднократно повторяет содержание предыдущих глав. Цель глобальной задачи состоит в том, чтобы достичь третьего (Применить) и четвёртого (Анализировать) уровней таксономии Блума.
Игра была разработана в период с 2019 по 2021 год небольшой группой студентов и сотрудников Cologne Game Lab (CGL). Команда получила техническую поддержку от сотрудников Института применения материалов (IWA). С момента выпуска в 2021 году эффективность дидактической меры изучалась в рамках совместного исследования. Подход к геймификации может служить передовой практикой для аналогичных разработок по другим предметам в отношении технологий и дидактики. Кроме того, в апреле 2021 года игра получила премию German Computer Game Award как лучшая серьёзная прикладная игра для обучения.
Технологии AR/VR/MR в инженерном образовании
Гибридные и цифровые миры обучения играют всё более значительную роль в получении глубоких технических знаний, предлагая возможности для открытого общения, отображения и поддержки отдельных процессов обучения, независимо от времени и места. Используя мощные серверы дата-центров, технологии дополненной (AR), виртуальной (VR) и смешанной (MR) реальности, а также интегрированные форматы, ориентированные на искусственный интеллект и машинное обучение, существует возможность создавать цифровые учебные миры, в которых студенты могут развивать предметные и междисциплинарные навыки, приобретая необходимый опыт (вместе и индивидуально). Кроме того, это позволит студентам определиться с узкой специализацией своей будущей роли в профессиональном сообществе. Очень помогает в начальном представлении производственного цифрового инженерного моделирования деловая игра FutureING, которая способна объединять существующие компоненты курса в цифровую общую концепцию обучения, основанную на играх. Этому ПО со смешанной реальностью удаётся сформировать методики обучения, способствующие развитию инженерного творческого подхода с ориентированием на разнообразие. Предусмотрено в ней и командное взаимодействие, так как можно проектировать масштабируемые задачи для большого числа участников.
Таким образом, уже в первом семестре инженерного обучения у студентов появляется возможность испытать цифровую трансформацию в виртуальной производственной компании. FutureING состоит из взаимосвязанных игровых модулей. Во время игры учащиеся формируют виртуальные инженерные бюро, перед которыми ставится задача проектирования и оптимизации производственных процессов производителя робототехники в AR-части игры. В части виртуальной реальности группы студентов входят в свои запланированные цифровые фабрики и решают проблемы, возникающие в ходе производственного цикла. В этом процессе студентов учат действовать технически обоснованно, особенно при работе над решением сложных технологических проблем.
Помимо этих основных задач, развиваются навыки общения и работы в команде, а также методы организации проектов, над которыми регулярно приходится размышлять во взаимодействии с другими участниками. Создавая такую экспериментальную, иммерсивную, гибридную среду обучения, создаётся учебная атмосфера, в которой происходит открытый обмен знаниями/опытом, стимулируются мыслительные процессы и происходит отражение процессов обучения.
С помощью игрового процесса смешанной реальности преподаватели должны пытаться установить новые национальные и международные стандарты в университетской дидактике. Влияние структурных изменений на успех обучения вносит ценный вклад в университетскую методологию и выявление возникающих проблем. Это ставит возможности улучшения обучения посредством применения цифровых медиа на надёжной основе базовых данных. В таких обучающих играх со смешанной реальностью, внутриигровые данные собираются для выявления закономерностей в поведении игроков, а также разрабатываются и реализуются параметры производительности, по требуемым компетенциям. Кроме того, одновременно может изучаться самооценка учащимися приобретённых навыков. С этим может быть связано дальнейшее развитие форматов зачётов по дисциплинам, которые больше не проверяют классические знания, а делают компетенции видимыми в смысле анализа результатов.
Сопровождение процессов цифрового обучения
Установки преподавания/обучения, основанные на компетенциях, процветают в лучших мировых технических университетах благодаря систематической, ориентированной на процесс, обратной связи. Такая концепция создана, чтобы учащиеся могли определить свой статус обучения, а преподаватели могли управлять учебным процессом. Поскольку процессы осмысления и обратной связи требуют больших затрат времени и персонала, их масштабирование для больших групп является сложной задачей. Цифровые технологии на основе искусственного интеллекта могут помочь сделать процесс обмена знаниями более индивидуальным, систематическим и ориентированным на творческий подход. Они обеспечивают низкопороговую автоматизированную обратную связь и поощряют процессы самообучения при подготовке к сессиям.