Современное состояние технологий виртуальной и дополненной реальности в системе образования по мехатронике и робототехнике
DOI:
https://doi.org/10.24412/2079-9152-2026-69-17-24Ключевые слова:
Виртуальная реальность, дополненная реальность, робототехника, мехатроника, цифровой двойник, иммерсивные технологииЛицензия
Аннотация
Данное комплексное исследование изучает интеграцию и педагогическую эффективность технологий виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) в современное образование в области робототехники и мехатроники. Исследование было обусловлено серьезными проблемами, с которыми сталкивается традиционное лабораторное обучение, включая высокую стоимость оборудования, неотъемлемые риски безопасности и ограниченный доступ студентов к сложным системам. Для решения этой проблемы была проведена тщательная сравнительная оценка, анализирующая обучение с помощью моделирования на основе VR, практическое обучение с использованием AR и традиционные методы обучения. Результаты демонстрируют четкую и убедительную функциональную дихотомию: VR демонстрирует превосходную эффективность в развитии понимания сложных систем и навыков программирования в иммерсивных, безопасных средах цифровых двойников. В то же время, AR демонстрирует исключительную эффективность в повышении точности, скорости и эксплуатационной безопасности процедур при сборке и обслуживании физического оборудования. Важно отметить, что обе иммерсивные технологии значительно повышают вовлеченность и мотивацию учащихся, при этом существенно снижая когнитивную нагрузку по сравнению с традиционными подходами. В исследовании сделан вывод о том, что виртуальная и дополненная реальность — это не просто дополнительные, а преобразующие педагогические инструменты, выполняющие различные, но взаимодополняющие функции. Исследование предоставляет базирующуюся на фактических данных основу для стратегической интеграции этих технологий преподавателями и учебными заведениями, позволяя им создавать более эффективные, доступные и увлекательные образовательные экосистемы, которые могут лучше подготовить учащихся к требованиям Индустрии 4.0. Результаты подчеркивают необходимость согласования выбора технологий с конкретными образовательными целями для максимизации образовательных результатов.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. A Comprehensive Analysis of Mixed Reality Visual Displays in Context of its Applicability in IoT / S. Kaushik, M. Phogat, A. K. Sharma, N. Kumar, P. Vats, S. S. Biswas. – DOI 10.1109/MECON53876.2022.9752420 // 2022 International Mobile and Embedded Technology Conference, MECON 2022, Noida, march 10–11, 2022. – Noida, 2022. – Pp. 101-107.
2. Agapur, M. State of the Art and Future prospects of virtual and augmented reality in veterinary medicine: a systematic review / M. Agapur, B. Bockstaler. – DOI: 10.3390/ ani12243517 // Animals. – 2022. – Vol. 12, Issue 24. – URL: https://www.mdpi.com/2076-2615/12/24/3517. – Text : electronic.
3. Augmented reality and robotics in education: A systematic literature review / Ch. Pasalidou, Ch. Lytridis, A. Tsinakos, N. Fachantidis. – DOI: 10.1016/j.chbah.2025.100157 // Computers in Human Behavior: Artificial Humans. – 2025. – Vol. 4. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949882125000416. – Text : electron-ic.
4. Augmented reality trends in education: a systematic review of research and applications / J. Baca-Acosta, S. Baldiris, R. Fabregat, S. Graf, Kinshuk // Educational Technology & Society. – 2014. – Vol. 17 (4). – Pp. 133–149.
5. Badak, B. On the construction of a methodological system of computer-pedagogical support for practice-oriented mathematical training of students of a technical university / В. Badak. – DOI: 10.24412/2079-9152-2024-62-25-37 // Didactics of Mathematics: Problems and Investigations. – 2024. – No. 2 (62). – Pp. 25–37. (In Russ.)
6. Chelnokova, E.A. Application of virtual reality technology in inclusive education / Е. А. Chelnokova, A. N. Nazarova // Problems of Modern Pedagogical Education. – 2023. – Issue 81. – Pp. 642–645. (In Russ.)
7. Comparative Overview of Augmented Reality, Virtual Reality, and Mixed Reality / S. Slevan, K. Vidhya, R. S. Kumar, K. Veningston. – DOI: 10.4018/979-8-3693-1123-3.ch001 // Chapter in book: Applications of Virtual and Augmented Reality for Health and Wellbeing. – IGI Global, 2024. – Pp. 1–16.
8. Craig, Ch. D. A Systematic Overview of Reviews of the Use of Immersive Virtual Reality in Higher Education / Ch. D. Craig, R. Kay. – DOI: 10.18870/hlrc.v13i2.1430 // Higher Learning Research Communications. – 2023. – Vol. 13, Issue 2. – Pp. 42–60.
9. Developing virtual and augmented reality applications for science, technology, engineering, and math education / Ch. L. Hemme, R. Carley, A. Norton, M. Ghumman, H. Nguyen, R. Ivone, J. U. Menon, J. Shen, M. Bertin, R. King, E. Leibovitz, R. Bergstrom, B. Cho. – DOI: 10.2144/btn-2023–0029 // BioTechniques. – 2023. – No. 7 (1). – Pp. 343–352.
10. Fitria, T. N. Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) Technology in Education: Media of Teaching and Learning: A Review / T. N. Fitria. – DOI: 10.29040/ijcis. v4i1.102 // International Journal of Computer and Information System. – 2023. – Vol. 4, No. 1. – P. 14–25.
11. Gorbunova, N. V. Application of virtual reality technologies in the context of professional education / N. V. Gorbunova // Problems of Modern Pedagogical Education. – 2023. – No. 79-1. – Pp. 131–134. (In Russ.)
12. Grebenkina, A. S. Simulation modeling in the context of practical-oriented mathematical training of future rescue engineers / A. S. Grebenkina. – DOI: 10.24412/2079-9152-2023-59-21-28 // Didactics of mathematics: Problems and Investigations. – 2023. – No. 3 (59). – Pp. 21–28.
13. Kirilov, N. A. The use of virtual technologies in the training of future specialists in the field of geodesy / N. A. Kirilov. – DOI: 10.33764/2411–1759–2022-27-6-28-38 // Bulletin of the Siberian State University of Geosystems and Technologies. – 2022. – Vol. 27, No. 6. – Pp. 28–38. (In Russ.)
14. Korneeva, N. Yu. Immersive Technologies in Modern Professional Edu-cation / N. Yu. Korneeva, N.V. Uvarina // Modern Pedagogical Education. – 2022. – No. 6. – Pp. 17–22. (In Russ.)
15. Paes, D. Immersive environment for improving the understanding of architectural 3D models: Comparing user spatial perception between immersive and traditional virtual reality systems / D. Paes, E. Arantes, J. Irizarry. – DOI: 10.1016/j.autcon.2017.09.016 // Automation in Construction. – 2017. – Vol. 84. – Pp. 292–303.
16. Polovinko, E.V. Using Virtual (VR) and Augmented (AR) Realities in Modern School Education / E.V. Polovinko, N. Y. Botvineva, A.B. Cheboksarov // Problems of Modern Pedagogical Education. – 2023. – No. 79-2. – Pp. 324–327. (In Russ.)
17. Prokopiuk, N. Applicability of augmented and virtual reality for education robotics / N. Prokopiuk, P. Falkowski. – DOI: 10.14313/JAMRIS/3-2022/25 // Jour-nal of Automation, Mobile Robotics and Intelligent Systems. – 2023. – Vol. 16, No. 3. – Pp. 66–74.
18. Seamless virtual reality with an embedded synchronizer and synthesizer for autonomous driving / H. Li, R. Han, Z. Zhao, Q. Xu, Sh. Wang, Ch. Xu. – DOI: 10.1109/ LRA.2024.3375266 // IEEE Robotics and Automation Letters. – 2024. – Vol. 9, Issue 5. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/ 10465251/authors#authors. – Text : electronic.
19. Shoaib, H. A Survey of Augmented Reality / H. Shoaib, S. W. Jaffry // International Conference on Virtual and Augmented Reality (ICVAR 2015), Singa-pore, January 8-9, 2015. – Singapore, 2015. – Pp. 34–43.
20. Shobonov, N. A. Application of virtual and augmented reality in professional education / N. A. Shobonov, A. Yu. Petrov, D. S. Morozova // Problems of Modern Pedagogical Education. – 2025. – No. 87-1. – Pp. 330–332. (In Russ.)
21. Skafa, E. I. Virtual laboratory as a management system for teaching future engineers in mathematical and com-puter modeling / E. I. Skafa, M. E. Korolev // Pedagogical Informatics. – 2022. – No. 1. – Pp. 30–40. (In Russ.)
22. Virtual laboratory application based on virtual reality simulation as training tool of turning machine using goal directed design method / D. Nurkertamanda, F. Frendiansyah, S. Saptadi, Y. Widharto, P. A. Wicaksono/ – DOI: 10.1088/1757-899X/1072/1/012077 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. – Vol. 1072, 012077. – URL: https://www.scihub.ru/10.1088/1757-899x/1072/1/012077. – Text : electronic.
23. Virtual Reality-Based Train-ing: Case Study in Mechatronics / D. Kaminska, G. Zwolinski, S. Wiak, L. Petkowska, G. Cvetkowski, P. Di Barba, M. E. Mognaschi, R. E. Haamer, Gh. Anbar-jafari. – DOI: 10.1007/s10758-020–09469-z // Technology, Knowledge and Learning. – 2021. – Vol. 26, Issue 2. – Pp. 1043–1059.
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Дидактика математики: проблемы и исследования» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
