Технологии геймификации и виртуальной реальности в обучении практическому владению иностранным языком

1. Введение

В настоящее время существует множество геймифицированных онлайн-платформ для изучения иностранных языков: наиболее популярными являются «Duolingo» (официальный сайт, URL: https://www.duolingo.com/), «Lingualeo» (официальный сайт, URL: http://lingualeo.com/), «Вusuu» (официальный сайт, URL: https://www.busuu.com/), «Influent» (официальный сайт, URL: http://playinfluent.com/), «Rosetta Stone» (официальный сайт, URL: http://www.rosettastone.eu/) и другие. В проекте «Duolingo» обучение проходит в форме игры, слова учатся не оторвано от языка, а в контексте, тем не менее, упражнения довольно простые для уверенных пользователей. «Lingualeo» также задействует игровой формат, но пополнение словарного запаса происходит не по темам: упор делается на неизвестные пользователю слова, но доступен лишь английский язык. «Busuu» отличается широким спектром изучаемых языков, но суть процесса обучения не отличается от «Duolingo». «Influent» — интерактивная игра, в которой есть возможность передвигаться в пространстве и узнавать перевод предметов с последующей проверкой изученного, но нет ключевого аспекта — взаимодействия, влияющего на эффективность обучения. «Rosetta Stone» также не прибегает к эффекту от погружения, но восхищает огромной базой из 34 языков и нацелена на практику разговорной речи. Тем не менее, пользователи становятся всё более требовательными к удержанию внимания, поскольку учащиеся — в большинстве миллениалы или поколение Z, которые являются цифровыми аборигенами [1]. Традиционные способы обучения более не способны привести к быстрому и качественному результату.

Большое количество исследований посвящено теме повышения эффективности обучения с помощью VR и геймификации, среди них можно выделить: «The examination of the gamification process in undergraduate education: a scale development study» (Baydas, O. and Cicek, M., 2019), «Gamifying an ICT course: influences on engagement and academic performance» (Çakiroglu, U., Basıbuyuk, B., 2017), «Physical and social presence in 3D virtual role-play for preservice teachers» (Cho, Y.H., Yim, S.Y. and Paik, S., 2015), «Using virtual reality in the classroom: preservice teachers’ perceptions of its use as a teaching and learning tool» (Cooper, G., Park, H., 2019). «Gamification in education: a systematic mapping study» (Dicheva, D., Dichev, 2015) и другие.

В частности, изучению влияния VR на процесс изучения иностранного языка посвящены работы «Effectiveness of virtual reality game in foreign language vocabulary acquisition» (Mohammed A., 2020) и «Using Virtual Reality Tools for Teaching Foreign Languages» (Peixoto, B., Pinto, D., Krassmann, A., Melo, M., Cabral, L., and Bessa, M., 2019). Согласно результатам первого исследования, учителя иностранных языков придерживаются мнения, что эта технология может помочь мотивировать учащихся и повысить их учебную кривую в отношении аудирования на иностранном языке [2]. Во втором случае результаты независимых t-тестов в конце экспериментального периода показали, что учащиеся, использующие виртуальную игру «House of Languages», достигли больших успехов в освоении словарного запаса, чем те, кто использовал традиционный метод [3].

В исследовании Сандры Лоурейро и Рикардо Билро («Virtual reality and gamification in marketing higher education: a review and research agenda», Португалия, 2020) проведён анализ 115 статей в Web of Science на темы, связанные с применением VR и геймификацией в сфере образования (рис. 1) [4]. В области образования до сих пор не было исследования, посвященного текущему состоянию дел в области виртуальной реальности и геймификации, которое могло бы систематизировать основные направления изучения, а также выделить направления будущих исследований. На основании собранных данных учёные сформулировали 20 исследовательских вопросов, которые слабо раскрыты и требуют дальнейшей проработки. Наиболее интересными с точки зрения влияния на образовательный процесс являются следующие вопросы:

• Как реализовать процесс обучения с использованием геймификации и VR, привлекая к сотрудничеству все заинтересованные лица (сторонние организации, преподаватели, студенты)?
• Может ли восприятие опыта привести к вовлечению? Что может быть посредником между опытом и вовлечённостью?
• Какие технологические инструменты и методы обучения можно использовать одновременно для повышения вовлеченности и академической успеваемости студентов?
• Как технология 5G может способствовать улучшению процесса обучения с помощью виртуальной реальности и геймификации?
• Как можно повысить интерес учащегося с помощью функций распознавания речи и использовать его в качестве учебного метода для повышения опыта и вовлеченности?

Эффективность изучения языкового материала существенно зависит от целесообразного привлечения органов чувств к восприятию информации, от системы мотивации, от степени погружения в среду и контекст, а также от того, насколько важен практический результат коммуникаций на этом языке. Многие из перечисленных факторов обеспечивает геймификация процесса. Различные элементы дизайна геймификации по-разному влияют на результат, но в целом динамика положительная: наблюдается увеличение вовлечённости и рост итоговых показателей обучающихся [5]. Использование геймификации (элементы игрового дизайна в неигровых контекстах) в образовании, по-видимому, превращается в инструмент мотивации к обучению [6]. В 2019 году мировой рынок геймификации оценивался в $7,98 млрд. По оценкам аналитического агентства Mordor Intelligence, среднегодовой темп роста составит 25,1% к 2025 году [7].

Другой инструмент для стимулирования обучения — технология виртуальной реальности (VR). Консалтинговая компания PricewaterhouseCoopers (PWC) изучила влияние VR на формирование компетенций и знаний: в результате, процесс обучения проходит в 4 раза быстрее, концентрация внимания увеличивается в 4 раза, эмоциональная связь с изучаемым материалом — в 3,75 раз, а уверенность применения знаний и навыков после обучения — 2,75 раз по сравнению с традиционным обучением [8]. Виртуальная реальность может помочь учащимся быть более сфокусированными и погрузиться в моделирование задачи, которую можно выучить и повторять (с ошибками или без них) до тех пор, пока она не будет выполнена в реальной среде без ошибок [9].

Технология VR начинает широко использоваться в образовательной сфере, формируя новые способы коммуникации и взаимодействия пользователя со средой. В своём отчёте консалтинговая компания Perkins Coie сообщает о результатах исследования иммерсивных технологий: позиция «влияние VR/AR на образовательную сферу» поднялась на второе место после здравоохранения по сравнению с третьим в 2019 году (рис. 2) [10]. Ожидается, что рынок VR в образовании достигнет среднегодового темпа роста в 42,5% до 2025 года [11].

Примером использования VR в корпоративном обучении является платформа «SpeakerGuru» (официальный сайт, URL: https://speakerguru.pro/). Это многопользовательское решение для обучения коммуникативным навыкам общения в виртуальной реальности. К настоящему моменту команда «SpeakerGuru» осуществила успешный пилотный проект с ПАО «МТС», продемонстрировав, что использование VR существенно повышает вовлеченность обучаемых по сравнению с обучением в классах. 

При этом проявились и специфические для VR проблемы. Дело в том, что эффект от использования VR-технологий основан, прежде всего, на положительном пользовательском опыте (UX).

В то же время, вследствие низкого распространения, громоздкости и дороговизны специализированных VR-устройств (шлемы, очки), пользователи не готовы ориентироваться на использование таких устройств. Одним из выходов из сложившейся ситуации является адаптация VR-контента к отображению на устройствах, называемых «XR viewers», которые используют вычислительные ресурсы смартфона (а в перспективе — облачные ресурсы с доступом через 5G) и лишены вышеизложенных недостатков [12]. Это требует оптимизации контента с точки зрения упрощения моделей для уменьшения затрат вычислительных мощностей для рендеринга как на пользовательских устройствах невысокой производительности, так и в облаке, а также сокращения объемов передаваемой по каналам связи информации.

Такая оптимизация существенно осложняется эффектом «зловещей долины», который был обнаружен психофизиологами в отношении роботов [13]. Он состоит в том, что человекоподобный робот (или анимация) воспринимается человеком положительно, если его сходство с человеком менее 70% или более 93%. Между этими цифрами пролегает «зловещая долина», в которой взаимодействие с роботом вызывает у человека дискомфорт, граничащий с ужасом. Анимация усиливает этот эффект. Традиционно разработчики стараются добиться наиболее высокой реалистичности моделей и анимации, но это оказывается дорогим удовольствием с точки зрения требований к оборудованию. Команда «SpeakerGuru» собирается осознанно «спуститься» в реалистичности левее левой границы «зловещей долины» в 70%, что приведет к оптимизации как восприятия, так и используемых ресурсов.

Существует два способа изучения языка: в классе (с моделированием ситуации) и методом погружения (e-learning, VR-learning). Если возникает потребность быстро и качественно изучить тему, необходимо создать приближённую к реальности ситуацию. Можно выделить несколько уровней качества погружения платформ для изучения языка: 1) игра, 2) эмуляция действительности, 3) создание виртуальных сред для более глубокого погружения, 4) создание связи результатов деятельности с реальностью (приобретение товаров / услуг).

Таким образом, важно создавать обучающие игровые приложения, которые:

• создают или имитируют «погружение» в некоторую ситуацию (визит к доктору, покупки в гипермаркете, навигация в городе и прочее);
• в случае успешных действий приводят к практическому результату в реальной жизни.

В данной работе выдвигаются следующие гипотезы:

• технология виртуальной реальности в комбинации с развитым сектором онлайн услуг, который получил взрывное развитие вследствие пандемии, может привести к появлению платформенных решений, которые будут совмещать получение онлайн услуг с успешным освоением соответствующих языковых блоков (лексика, разговорная практика);
• мультиплеерные VR-платформы позволят обеспечить не только автоматизированное обучение с помощью языковых ботов, но и виртуальное присутствие учителя для закрепления навыков ситуативных коммуникаций;
• партнерство онлайн-сервисов (доставка, врачебные консультации и пр.) с предлагаемой платформой обеспечивает этим сервисам дополнительные каналы продаж их услуг.

2. Постановка задачи и результаты работы

Для проверки гипотез, сформулированных во введении, было спроектировано приложение Learning via Playing (далее — LvP), основанное на мультиплеерной платформе, разрабатываемой в ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет». Платформа V-ED базируется на игровом движке Unity и позволяет смоделировать различные жизненные ситуации через 3D (VR) игру.

В данный момент создано минимально функциональное приложение (англ. Minimal Viable Product, MVP), которое реализует обучение языковому блоку «Покупки в гипермаркете». Для использования приложения не нужны специальные устройства (VR-очки, шлемы и пр.), так как приложение реализуется на компьютерных экранах в среде Windows и на экранах мобильных телефонов в среде Android. В то же время приложение может работать и со специализированными VR-устройствами, что содействует более глубокому «погружению» в среду.

Запустив приложение, обучаемый оказывается внутри 3D модели гипермаркета, с возможностью передвигаться внутри с использованием стандартных игровых интерфейсов. На полках гипермаркета лежат продукты и товары, которые можно выбирать и класть в виртуальную корзину при условии выполнения ряда языковых упражнений (табл. 1).

Таблица 1. Уровни упражнений

Примечание: A — базовый (родной) язык, B — изучаемый язык.

Для реализации простых упражнений используются формы, в которых обучаемый выбирает правильные ответы (как называется данный товар, какое количество товара вы хотите приобрести и пр.). Более сложные упражнения реализуются с использованием автоматизированных анимированных ботов. Боты задают обучаемому вопросы голосом, правильные ответы на них обучаемый выбирает из списка возможных ответов (рис. 3).

Наиболее сложные упражнения происходят с привлечением преподавателя, который заходит в 3D модель гипермаркета со своего устройства и обеспечивает полноценные диалоги, а также оперативно помогает обучаемому в части произношения. Ключевой особенностью приложения LvP является партнерство со службой доставки товаров. Выбранные в приложении товары можно оплатить, и они будут доставлены по адресу обучаемого в «физическом» мире. Привязка к реальности и погружение в ситуацию потенциально будут способствовать ускоренному, качественному и увлекательному обучению.

3. Заключение

Результаты реализации сценария «Покупки в гипермаркете» на аудитории партнёрской службы доставки и студентах Университета ИТМО и Петрозаводского государственного университета будут учтены в параллельном исследовании с целью определить эффективность внедрения геймификации и VR в процесс обучения, а также принять решение о разработке других сценариев. Мультипользовательское приложение LvP с различными уровнями обучения, погружением в среду (VR), встроенной геймификацией и привязкой к реальности позволит увлекательно, эффективно и с минимальными временными затратами изучать различные лексические блоки. По сравнению с другими платформами и приложениями, проект LvP позволит в полной мере реализовать и протестировать потенциал и влияние на эффективность обучения как технологии виртуальной реальности, так и геймификации.