Как Университет Purdue улучшает образование с помощью расширенной реальности

Центр визуализации данных Университета Пердью является лабораторией исследований и разработок в области визуализации данных, расположенной в Центре передовых вычислений Розен в IT Университета Пердью. Центр визуализации был основан в 2004 году и имеет более двух десятилетий опыта в помощи университетским преподавателям и промышленным партнерам в их мультимедийных и виртуальных симуляционных потребностях.

Технологии расширенной реальности (XR) трансформируют то, как студенты учатся и как исследователи сотрудничают. Центр визуализации Университета Пердью возглавляет эту инновацию с помощью CollabXR, открытой многопользовательской платформы, которая предоставляет погружающие смешанные реальности для соединения физического и цифрового обучения.

Более 100 студентов из различных дисциплин уже испытали этот революционный подход к образованию за последний год. Читать далее, чтобы узнать, как CollabXR:

- Значительно улучшает понимание сложных предметов, о чем сообщают студенты.

- Улучшает сотрудничество между исследователями и в классе.

- Позволяет преподавателям продлевать занятия с 20 минут до 45+ минут благодаря снижению укачивания.

- Позволяет экспертам делать новые наблюдения в течение нескольких минут после изучения данных в приложении.

Задача: Эффективная визуализация сложных данных

Др. Дэнни Милисавлевич, преподаватель физики и астрономии в Университете Пердью, нуждался в эффективном способе исследования и обмена данными о сложных остатках звездных сверхновых. Традиционные методы, такие как платформы для научной визуализации данных, анимационные видео и анаглифные очки, имели значительные ограничения. Ему нужна была платформа, которая могла бы облегчить исследование, общение и сотрудничество с коллегами и студентами за пределами стандартных инструментов научной визуализации. Это привело к тому, что доктор Милисавлевич сотрудничал с Центром визуализации в 2018 году, чтобы начать разработку того, что станет CollabXR.

Решение: Unity управляет CollabXR

Центр визуализации Университета Пердью уже принял Unity в качестве основного инструмента для создания контента. При оценке разработки CollabXR Unity оказалась универсальным вариантом по нескольким ключевым причинам:

Расширяемость и поддержка устройств: Широкая совместимость Unity с различными XR-устройствами и возможность легко адаптировать платформу CollabXR позволили Университету Пердью быстро прототипировать и расширять решение, учитывая изменения и изменения объема. Платформа в настоящее время поддерживает гарнитуры Meta Quest 3 и Apple Vision Pro.

Шейдеры и визуальные эффекты: Поскольку CollabXR сосредоточен на визуализации, команда выполняет обширную работу с шейдерами. Unity Shader Graph и VFX Graph обеспечили быстрое прототипирование, более быстрые итерации и более легкую финализацию их визуализаций.

Пакеты ресурсов: С помощью Пакетов ресурсов пользователи могут легко объединять и доставлять контент непосредственно на гарнитуры.

Широкая поддержка XR: Набор кроссплатформенных инструментов Unity для разработки XR, включая XR Interaction Toolkit и различные сторонние пакеты для многопользовательского режима, помог команде быстро итеративно разрабатывать свои прототипы XR.

Новая эра образования

Разработано с доктором. Милиасвлjevic и с использованием Unity Industry, CollabXR сосредоточен на трех ключевых областях:

1. Научная визуализация: Команда хотела одну платформу, поддерживающую вычисленные и измеренные сложные данные в различных форматах, таких как облака точек, объемы, изосферы и поля потока.

2. Поддержка AR с проходом: Использование камер прохода для наложения виртуального контента на реальный мир сохраняет важные элементы класса, позволяя студентам естественно взаимодействовать с виртуальными материалами. Это упрощает контекстуализацию виртуального контента в реальном мире. Например: Пользователи могут накладывать виртуальные радиационные поля на реальную лабораторию радиофармацевтиков или просматривать томографические снимки во время встреч в живой больничной обстановке.

3. Бесшовное сотрудничество: Разработано для совместных исследований и обучения, облегчая интуитивное общение через реальное взаимодействие с коллегами, при этом уменьшая укачивание по сравнению с чисто VR-опытами.

CollabXR стал стандартной частью курса и учебного плана доктора. Дэнни Милисавлевич, кардинально изменив, как он преподает и проводит исследования. С момента запуска пилотной программы весной 2025 года CollabXR улучшил курсы в различных дисциплинах, включая аэронавтику, сестринское дело, машиностроение, науки о Земле и многое другое.

Прорывные результаты: Посмотрите, как CollabXR делает разницу

CollabXR приносит ощутимые результаты. Во время пилотной программы шесть университетских профессоров с учебными планами от сестринского дела до гуманитарных наук протестировали CollabXR в своих классах. После завершения пилотной программы опрос был заполнен более чем 50 участвующими студентами.

Вот результаты:

- 84% сильно согласились с тем, что CollabXR значительно улучшает понимание и коммуникацию учебного материала по сравнению с альтернативными методами представления в классе, при этом оставшиеся 16% также согласны в некоторой степени.

- Значительное снижение укачивания с интеграцией AR, что позволяет проводить более длительные и эффективные занятия (увеличение с 20 минут до 45+ минут).

- Эксперты делают новые наблюдения и получают новое понимание в течение нескольких минут после изучения данных в приложении.

- Ускоренное обучение за счет преодоления препятствий трансформации данных через визуализацию.

- Улучшение коммуникации и сотрудничества между профессорами и студентами.

Пилотная программа была чрезвычайно успешной, участники сообщали о положительном опыте и сильном желании продолжать взаимодействие с CollabXR на протяжении их учебы.

Смотрим в будущее: Будущее CollabXR

После успешной пилотной программы Purdue планирует расширить и улучшить CollabXR. Платформа вскоре станет открытым исходным кодом, чтобы способствовать сообществу и доступности в других учреждениях. Команда развернула приложение на Apple Vision Pro и планирует расширить поддержку для мобильного и настольного AR.

CollabXR представляет собой не просто новую технологию — это переход к более увлекательному и эффективному образованию и исследованию. Успех платформы демонстрирует потенциал XR в образовании. По мере того как все больше учреждений принимают эту технологию, совместное виртуальное обучение сыграет важную роль в будущем преподавания и обучения.