Айтрекинг в иммерсивной виртуальной реальности: персонализация образовательных траекторий в химическом образовании

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-78-10135

НазваниеАйтрекинг в иммерсивной виртуальной реальности: персонализация образовательных траекторий в химическом образовании

Руководитель Курушкин Михаил Вячеславович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет ИТМО" , г Санкт-Петербург

Конкурс №50 - Конкурс 2020 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 08 - Гуманитарные и социальные науки; 08-604 - Теория и методология инновационных процессов в образовании, экспериментальная и инновационная деятельность в образовании

Ключевые слова Отслеживание глаз, когнитивные способности, виртуальная реальность, химическое образование

Код ГРНТИ14.35.07

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
С 2018 года в Российской Федерации действует Национальная программа “Цифровая экономика Российской Федерации”, нацеленная на широкое использование сквозных технологий, в числе которых нейротехнологии, искусственный интеллект, а также технологии VR/AR. С увеличением количества цифровых сервисов, с которыми обучающиеся взаимодействуют в рамках образовательной среды, усиливается и когнитивная нагрузка, что препятствует результативному освоению материала. Обеспечение всестороннего оценивания функционального состояния обучающегося, снижение напряжения, анализ уровня его навыков являются одними из основных факторов, которые в полной мере должны быть учтены при построении обучающей иммерсивной виртуальной среды. Рассматривая количественную систему оценивания, принятую в современной российской школе, мы должны констатировать, что она не всегда выполняет свои основные функции: информационную, контролирующую, регулирующую. Иммерсионная образовательная среда, в свою очередь, обладает потенциально высокими возможностями для реализации информационно-контролирующе-регулирующей функции при минимальном отвлечении внимания обучающегося на оценочные проциседуры, обеспечивая комплексный подход к оценке результатов освоения программы и формированию образовательного маршрута с учетом динамики индивидуальных достижений и биологических сигналов обучающихся. Анализ данных биологических сигналов обучающихся позволит получить всю необходимую информацию, создать комфортную среду для обучающегося и сформировать траекторию обучения, адаптированную под его текущее функциональное состояние. Уникальность сигнала траектории взгляда заключается в том, что в нем одновременно содержится три вида информации об обучающемся: информация о его личности, навыках и функциональном состоянии. Для этого потребуется разработка новых моделей, методов и алгоритмов для идентификации функционального состояния, фиксации достигнутых навыков в иммерсивной виртуальной среде на основе анализа движений глаз. Таким образом, предлагаемый проект направлен на решение научной проблемы разработки и научного обоснования механизма управления процессом обучения в виртуальной иммерсивной образовательной среде с учетом индивидуальных особенностей и достижений обучающихся для реализации внутренней потребности личности в получении адекватной ее возможностям информации. Научная новизна исследований обусловлена тем фактом, что в рамках выполнения проекта будут: — созданы новые подходы к оцениванию, когда оценка достижения планируемых результатов выполняет функцию обратной связи и регулирующего (управляющего) элемента системы; — разработаны новые модели, методы и алгоритмы идентификации функционального состояния обучающегося и его навыков в виртуальной иммерсивной образовательной среде, что потребует расширения существующих результатов в области анализа движений глаз для случая трехмерного пространства; — впервые с достижением синергетического эффекта одновременно использованы технологии VR и айтрекинга для построения и научно обоснованной оценки результативности виртуальных иммерсивных образовательных сред. Актуальность решения указанной проблемы заключается в следующем: Ожидаемый рост эффективности цифровых образовательных технологий и уровня мотивации обучающихся, социотехнический характер разрабатываемой технологии, направленный на индивидуализацию образовательного процесса, возможность удаленного обучения будут способствовать росту конкурентоспособности образовательных учреждений, как внутри страны, так и за ее пределами.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Максименко Н.И., Окользина А.И., Власова А., Трэйси Ш.Т., Курушкин М.В. Introducing the Atomic Structure to First-Year Undergraduate Chemistry Students with an Immersive Virtual Reality Experience Journal of Chemical Education (год публикации - 2021)
10.1021/acs.jchemed.0c01441

2. Перешивкина П.С., Карандашева Н.А., Михайленко М.Д., Курушкин М.В. Immersive Molecular Dynamics in Virtual Reality: Increasing Efficiency of Educational Process with Companion Converter for NarupaXR Journal of Imaging, 7(6), 97 (год публикации - 2021)
10.3390/jimaging7060097

3. Корсакова Е.А., Соколовская О.А., Минакова Д.А., Гавронская Ю.Ю., Максименко Н.И., Курушкин М.В. Chemist Bot as a Helpful Personal Online Training Tool for the Final Chemistry Examination Journal of Chemical Education, 99, 2, 1110–1117 (год публикации - 2021)
10.1021/acs.jchemed.1c00789

4. Михайленко М.Д., Максименко Н.И., Курушкин М.В. Eye-Tracking in Immersive Virtual Reality for Education: A Review of the Current Progress and Applications Frontiers in Education, Article number 697032 (год публикации - 2022)
10.3389/feduc.2022.697032

5. Хукаленко Ю.С., Бажина П.С., Земцов Д.И. Immersive technologies in school education: based on the results of the All-Russian Testing Program Perspektivy Nauki i Obrazovania (год публикации - 2022)

6. Лиханов М.В., Масленникова Е.С., Дж. Константини, Будакова А.В., Есипенко Е.А, Исматуллина В.И, Ковас Ю.В. This is the way: network perspective on targets for spatial ability development programmes British Journal of Educational Psychology (год публикации - 2022)

7. Кузьминов И.И., Михайленко М.Д., Лиханов М.В., Курушкин М.В. Identifying Eyes Patterns Using Eye Tracking for Improving Virtual Chemistry Education Proceedings of 2022 8th International Conference of the Immersive Learning Research Network, iLRN 2022 (год публикации - 2022)

8. Марковникова А.И., Михайленко М.Д., Курушкин М.В. Teaching Based Personalized Monitoring Chemistry In Immersive Virtual Reality: Eye-tracking Proceedings of 2022 8th International Conference of the Immersive Learning Research Network, iLRN 2022 (год публикации - 2022)

Публикации