AV і VR як гейміфікація когнітивних завдань

The paper presents a comparative analysis of the functionality of mobile applications of the augmented reality Da Vinci Machines AR, Electricity AR, Bridges AR, Geometry, the collection of VR models VictoryVR Science Curriculum and the digital collection Mozaik. The possibility of using these tools for educational purposes is explored, in particular, to construct cognitive tasks for students during the study of subjects in the natural and mathematical cycle. The indicated shortcomings are stated, didactic requirements for such educational activities are formulated. Among others, attention is focused on the following indicators: hardware, usability, variability of model parameters, interactivity, interdisciplinary use, and the ability to activate certain cognitive actions of students, degree/form of gamification. The educational potential of using interactive models and video is analyzed for both group and individual work with students. Examples of methodical developments are given.У статті представлено порівняльний аналіз функціональності мобільних додатків доповненої реальності Da Vinci Machines AR, Electricity AR, Bridges AR, Geometry, колекція VR-моделей Наукового навчального плану VictoryVR та цифрової колекції Mozaik. Досліджено можливість використання цих засобів у навчальних цілях, зокрема, для побудови пізнавальних завдань для студентів під час вивчення предметів природничо-математичного циклу. Вказано недоліки, сформульовано дидактичні вимоги до такої навчальної діяльності. Серед іншого, увага зосереджена на таких показниках: апаратне забезпечення, зручність використання, мінливість параметрів моделі, інтерактивність, міждисциплінарне використання та здатність активізувати певні пізнавальні дії учнів, ступінь / форму гаміфікації. Навчальний потенціал використання інтерактивних моделей та відео аналізується як для групової, так і для індивідуальної роботи зі студентами. Наведено приклади методичних розробок

Метааналіз найвпливовіших факторів віртуальної реальності в освіті на здоров’я та ефективність діяльності студентів

Learning focused on assimilation of facts, availability of information, free access to knowledge bases and convenient navigation in local and global networks is not a sufficient condition for the formation of an educated personality, active cognitive activity of the student. In the article, the authorsthe analysis of virtual reality factors influencing the effectiveness of educational activities and the preservation of the health of students. It is noted that learning in a synthetic environment causes the need to solve new, specific tasks, in particular, the teacher mastering the new role of a facilitator and understanding psychological and psychophysiological problems for health and the effectiveness of learning in a synthetic learning environment, the specificity of cyber-diseases. VR factors have been identified contributing to physiological differences in users: system factors, application and user interaction factors, individual and various factors of perception. Based on the results of research in the field of ergonomics, recommendations have been made, the consideration of which will contribute to reducing the risk of cyber-diseases.Навчання, орієнтоване на засвоєння фактів, доступність інформації, вільний доступ до баз знань і зручну навігацію в локальних і глобальних мережах не є достатньою умовою для формування освіченої особистості, активної пізнавальної діяльності учня. У статті автори аналізують чинники віртуальної реальності, що впливають на ефективність навчальної діяльності та збереження здоров’я студентів. Зазначається, що навчання в синтетичному середовищі викликає необхідність вирішення нових, специфічних завдань, зокрема, оволодіння вчителем новою роллю фасилітатора та розуміння психологічних і психофізіологічних проблем здоров’я та ефективності навчання в синтетичному навчальному середовищі, специфіка кіберзахворювань. Було виявлено фактори VR, що сприяють фізіологічним відмінностям користувачів: системні фактори, фактори взаємодії та взаємодії з користувачем, індивідуальні та різні фактори сприйняття. За результатами досліджень у сфері ергономіки складено рекомендації, врахування яких сприятиме зниженню ризику кіберзахворювань

Використання показників стану учнів під час проектування систем адаптивного навчання

The paper discusses what scientific ideas could be used to increase effectiveness of adaptive learning systems. Possibilities to use changes of learner's cognitive state indicators under influence of internal (heart rate and blood pressure) and external (speed and density of solar wind) factors are discussed. It is described experience of use of the learner's cognitive state assessment (accounting psychological, physiological and external parameters) to assess his/her cognitive changes over weeks. The experimental results demonstrated individual nature of subjects' psychological and physiological changes over observation time (1,5 month) and their relationship. The authors' approach is based on the model describing formation and functioning of the “functional system of cognitive activity”. The question discussed is: what indices of a human performance indicators (behavioral, internal and/or external) could be useful for model construction? A human cognitive load can be under influence of different external and internal factors that can provoke his/her performance degradation. The results demonstrated the similar tendency for studied groups of subjects in previous studies: individual nature of changes of cognitive and physiological indices in day-to-day performance, as well as potentially significant influence of parameters of solar wind on them. As a result, such type of measurements of internal (physiological) and external (solar physics) parameters in combination with test performance indices could be used for assessment and prediction of effectiveness of cognitive activity, and adaptation of learning process according to the particularly learner's readiness to learn on a particular day and time. Different approaches and methods were proposed to take into account a human state, abilities, individual features to plan a human activity. Looking at learning as a type of activity in human-system integration, it is possible to consider today’s learner as an operatorresearcher who acts in digital environment. At the same time, a human and tools of activity need mutual adaptation in complex systems. Psychophysiological model of learning and cognitive abilities development could be a basis for more effective design of learning achievements, organization and process, their quality, namely for adaptive learning on the base of accounting a learner's current cognitive state indices. Those results could be applied in design of adaptive learning systems, as it was made for industry in the previous developments of the authors. Principles of use of student's state indices in adaptive learning systems are proposed.У роботі обговорюється, які наукові ідеї можуть бути використані для підвищення ефективності адаптивних систем навчання. Обговорюються можливості використання змін показників когнітивного стану учня під впливом внутрішніх (частота серцевих скорочень та артеріальний тиск) та зовнішніх (швидкість і щільність сонячного вітру) факторів на когнітивні показники. Описується досвід використання оцінювання когнітивного стану учня (з урахуванням психологічних, фізіологічних та зовнішніх параметрів) для оцінки та прогнозування його когнітивних змін для індивідуалізації навчання. Експериментальні результати продемонстрували індивідуальну природу психологічних та фізіологічних змін випробувачів протягом часу спостереження (1,5 місяця) та їх взаємозв’язок. Автори підходу ґрунтуються на моделі формування та функціонування «функціональної системи пізнавальної діяльності». Обговорюється питання: які показники діяльності людини (поведінкові, внутрішні та/або зовнішні) можуть бути корисними для побудови моделі? Пізнавальне навантаження людини може знаходитись під впливом різних зовнішніх та внутрішніх факторів, які можуть спровокувати погіршення продуктивності діяльності. Отримані результати показали, що загальна тенденція була однаковою для всіх спостережуваних осіб, як і в дорослих у попередніх дослідженнях: індивідуальний характер змін когнітивних та фізіологічних показників у повсякденній роботі, а також потенційно значний вплив на них параметрів сонячного вітру. Як результат, вимірювання внутрішніх (фізіологічних) і зовнішніх (геліофізичних) параметрів такого типу у поєднанні з показниками ефективності тесту можуть бути використані для оцінки та прогнозування ефективності пізнавальної діяльності та адаптації навчального процесу відповідно до індивідуальної готовності до навчання конкретного учня. Запропоновано підходи та методи з метою уникнення цього явища враховують стан людини, здібності, індивідуальні особливості. Розглядаючи навчання як тип діяльності в системі «людина-техніка-середовище», можна вважати, що сьогоднішній учень може вважатися оператором-дослідником, який діє в цифровому середовищі, причому як людина, так і інструменти діяльності потребують взаємної адаптації в складних системах. Психофізіологічна модель навчання та розвитку когнітивних здібностей може бути основою для більш ефективного проектування навчання, організації та процесу, їх якості, а саме для адаптивного навчання на основі врахування поточних когнітивних можливостей учнів. Ці результати можуть бути застосовані в ІКТ, які включають адаптивні системи навчання, використовуючи досвід попередніх промислових розробок авторів. Запропоновані принципи використання показників стану учня в адаптивних навчальних системах

Розширена реальність у цифровому навчанні: вплив, можливості та пом'якшення ризику

The paper discusses AR/VR/MR/XR technologies in learning namely their influence/ opportunity and risks’ mitigation. Main aspects are as follows: methodology (factors influencing a student’s cybersickness in AR/VR/MR/XR, the improved model of the cognitive activity in synthetic learning environment). It has been developed the technique and ICT to study psychophysiological changes in normal and stressed conditions. The experimentation results demonstrated that decrease in myocardial tension index under cognitive performance conditions in immersive activity over time of observation was more significant and this fact could be accounted in measurement of influence of the synthetic environment on students, as well as the technique to measure AR/VR/MR influence. The technique proposed by the authors is based on modified ICT and used in previous research: to assess influence of AR/VR/MR/XR as changes of short cognitive/perceptual tests (3 minutes before the work and afterwards) with registration of physiological indices informative in our research.У статті розглядаються технології AR/VR/MR/XR у навчанні, а саме їх вплив/можливості та зменшення ризиків. Основні аспекти: методологія (фактори, що впливають на кіберзахворювання студента в AR/VR/MR/XR, вдосконалена модель пізнавальної діяльності в синтетичному навчальному середовищі). Розроблено методику та ІКТ для вивчення психофізіологічних змін у нормальних та стресових умовах. Результати експерименту продемонстрували, що зниження індексу напруженості міокарда в умовах когнітивної діяльності в імерсивному середовищі з плином часу спостереження було більш істотним і цей факт можна було врахувати при вимірюванні впливу синтетичного середовища на студентів, а також методиці вимірювання. Запропонована авторами методика заснована на модифікованій ІКТ і використана в попередніх дослідженнях: для оцінки впливу AR/VR/MR/XR на зміни коротких когнітивних/перцептивних тестів (3 хвилини до роботи та після) з реєстрацією фізіологічних показників, інформативних у нашому дослідженні

Розширена реальність у цифровому навчанні: вплив, можливості та пом’якшення ризиків

The paper discusses AR/VR/MR/XR technologies in learning namely their influence/ opportunity and risks’ mitigation. Main aspects are as follows: methodology (factors influencing a student’s cybersickness in AR/VR/MR/XR, the improved model of the cognitive activity in synthetic learning environment). It has been developed the technique and ICT to study psychophysiological changes in normal and stressed conditions. The experimentation results demonstrated that decrease in myocardial tension index under cognitive performance conditions in immersive activity over time of observation was more significant and this fact could be accounted in measurement of influence of the synthetic environment on students, as well as the technique to measure AR/VR/MR influence. The technique proposed by the authors is based on modified ICT and used in previous research: to assess influence of AR/VR/MR/XR as changes of short cognitive/perceptual tests (3 minutes before the work and afterwards) with registration of physiological indices informative in our research.У статті розглядаються технології AR/VR/MR/XR у навчанні, а саме їх вплив/можливості та зменшення ризиків. Основні аспекти: методологія (фактори, що впливають на кіберхворобу студента в AR/VR/MR/XR, вдосконалена модель пізнавальної діяльності в синтетичному навчальному середовищі). Розроблено методику та ІКТ для вивчення психофізіологічних змін у нормальних та стресових умовах. Результати експерименту продемонстрували, що зниження індексу напруженості міокарда в умовах когнітивної діяльності в імерсивній діяльності з плином часу спостереження було більш істотним, і цей факт можна було б врахувати при вимірюванні впливу синтетичного середовища на студентів, а також методиці вимірювання AR/ VR/MR вплив. Запропонована авторами методика заснована на модифікованому ІКТ і використана в попередніх дослідженнях: для оцінки впливу AR/VR/MR/XR як зміни коротких когнітивних/перцептивних тестів (3 хвилини до роботи та після) з реєстрацією фізіологічних показників, інформативних у нашому дослідженні

AR/VR у цифровому навчанні: вплив, можливості та зменшення ризиків

The paper discusses AR/VR/MR/XR technologies in learning namely their influence/ opportunity and risks’ mitigation. Main aspects are as follows: methodology (factors influencing a student’s cybersickness in AR/VR/MR/XR, the improved model of the cognitive activity in synthetic learning environment). It has been developed the technique and ICT to study psychophysiological changes in normal and stressed conditions. The experimentation results demonstrated that decrease in myocardial tension index under cognitive performance conditions in immersive activity over time of observation was more significant and this fact could be accounted in measurement of influence of the synthetic environment on students, as well as the technique to measure AR/VR/MR influence. The technique proposed by the authors is based on modified ICT and used in previous research: to assess influence of AR/VR/MR/XR as changes of short cognitive/perceptual tests (3 minutes before the work and afterwards) with registration of physiological indices informative in our research.У статті розглядаються технології AR/VR/MR/XR у навчанні, а саме їх вплив/можливості та зменшення ризиків. Основними аспектами є наступні: методологія (фактори, що впливають на кіберхвороту студента при AR/VR/MR/XR), вдосконалена модель пізнавальної діяльності (в синтетичному навчальному середовищі). Була розроблена методика та ІКТ для вивчення психофізіологічних змін у нормальних та стресових умовах. Результати експериментів продемонстрували, що зниження індексу напруги міокарда в умовах когнітивної працездатності в зануренній активності з часом спостереження було більш значущим, і цей факт можна було б врахувати при вимірюванні впливу синтетичного середовища на студентів, а також методика вимірювання впливу AR/VR/MR. Запропонована авторами методика заснована на модифікованій ІКТ та використана в попередніх дослідженнях: для оцінки впливу AR/VR/MR/XR як змін коротких когнітивних/перцептивних тестів (за 3 хвилини до роботи та після) з реєстрацією фізіологічних показників інформативні в нашому дослідженні

Система формування безпечного освітнього кіберпростору: людина та кіберфізичні системи

The COVID-19 pandemic and distance learning have caused changes in: methods, content and means of education, the effectiveness and safety of its participants. The security of educational content has been the subject of a cognitive war in recent years. However, the current Ukraine legislation on cybersecurity (CS) does not provide protection of a human as participant of education process (PEP), does not accounting the declining quality of a human component of intellectual capital under the negative impact of cyber threats on mental/physical health, distorted cognitive models of life, creating risks. The following will be developed: a prototype of the PEP CS system, methods for assessing the impact of cyber hazards and their risk-metrics based on indicators of psychophysiological changes under their influence, recommendations for cyber security of the PEP CS, proposals on the structure and scope of training materials for forming a general CS culture. Tasks to be solved: (1) the taxonomic model of hazardous factors in the digital learning environment (DLE). (2) Methodological support for the consideration and mitigation of hazardous factors on participants in the educational process (PEP) in the DLE. (3) Results of the preliminary experimЗental survey of high school students. 4. The prototype system for PEP cybersecurity. (5) Carry out an experimental study of the effectiveness of the developed methodological support for high school students using the approach "Cybersecurity Red Team Versus Blue Team". (6) The analysis of the informative values of the factors that mitigate the vulnerability of students to cyber threats. (7) Recommendations on cybersecurity for PEP in the DLE.Пандемія COVID-19 та дистанційне навчання спричинили зміни у: методах, змісті та засобах навчання, ефективності та безпеці його учасників. Останніми роками безпека освітнього контенту була предметом когнітивної війни. Проте чинне українське законодавство про кібербезпеку (КБ) не забезпечує захист людини як учасника освітнього процесу (ПОП), не враховує зниження якості людської складової інтелектуального капіталу під негативним впливом кіберзагроз на психіку/фізичне здоров'я, спотворені когнітивні моделі життя, створюючи ризики. Буде розроблено: прототип системи PEP CS, методи оцінки впливу кіберзагроз та їх ризик-метрики на основі показників психофізіологічних змін під їх впливом, рекомендації щодо кібербезпеки PEP CS, пропозиції щодо структури та обсяг навчальних матеріалів для формування загальної КС культури. Завдання, які вирішуються: (1) таксономічна модель небезпечних факторів у цифровому навчальному середовищі (DLE). (2) Методичне забезпечення врахування та пом’якшення небезпечних факторів на учасників навчально-виховного процесу (ПОП) в ДЮО. (3) Результати попереднього експериментального опитування старшокласників. 4. Прототип системи кібербезпеки PEP. (5) Провести експериментальне дослідження ефективності розробленого методичного забезпечення старшокласників за підходом «Кібербезпека Red Team Versus Blue Team». (6) Аналіз інформативності факторів, що пом’якшують уразливість студентів до кіберзагроз. (7) Рекомендації щодо кібербезпеки для PEP у DLE

Цифрова трансформація навчального середовища: аспект пізнавальної діяльності учнів

Peculiar features of digital environment include: integration of ICTs; use of local and global networks and resources; support and development of qualitatively new technologies of information processing; active use of modern means, methods and forms of teaching in the educational process. The organization of activities in terms of digital learning environment provides appropriate changes in the interaction between subjects of the educational process. Today, means and technologies of the information and communication networks (ICNs), in particular the Internet, which custom and operational-procedural properties were changed at the initial stage from closed local to open ones at present, become widespread. The development of ICNs (from closed local to open ones) changes the typology of learning environments. The following models of learning environments, which widely use ICT and ICN tools (with basic features that characterize them) are distinguished: using the local communication network for presentation of educational information; using the local communication network and open network resources; using open network resources; for independent use of open network resources directly in the classroom by a student; for use of open network resources by a student in the process of independent learning activity; for use by a student educational resources, specially created by a teacher, as well as resources of an open networks in his independent learning activity.До особливостей цифрового середовища відносяться: інтеграція ІКТ; використання локальних і глобальних мереж і ресурсів; підтримка і розвиток якісно нових технологій обробки інформації; активне використання сучасних засобів, методів і форм навчання в освітньому процесі. Організація діяльності в умовах цифрової навчального середовища забезпечує відповідні зміни у взаємодії суб'єктів навчального процесу. В даний час широко поширені засоби і технології інформаційних і комунікаційних мереж (ІКМ), зокрема Інтернету, призначені для користувача і оперативно-процедурні властивості якого на початковому етапі були змінені з закритих локальних на відкриті. Розвиток ІКМ (від закритих локальних до відкритих) змінює типологію середовища навчання. Відрізняються такі моделі середовища навчання, в яких широко використовуються інструменти ІКТ і ІКМ (з основними характеристиками, які їх характеризують): використання локальної мережі зв'язку для подання освітньої інформації; використання локальної мережі зв'язку і відкритих мережевих ресурсів; використання відкритих мережевих ресурсів; для самостійного використання студентами відкритих мережевих ресурсів безпосередньо в класі; за використання студентом відкритих мережевих ресурсів в процесі самостійної навчальної діяльності; за використання учням освітніх ресурсів, спеціально створених викладачем, а також ресурсів відкритих мереж в його самостійної навчальної діяльності

Моделювання когнітивної діяльності старшокласників з використанням ІКТ

The problems associated with modeling the performance of cognitive tasks by high school students under the influence of changes in internal and external factors are considered. The developed ICT allowed to establish inter-personal and intra-personal changes in the indicators of efficiency and reliability of performing cognitive tests during the survey period (1.5 months when tested 3 times a week).Розглянуто проблеми, пов'язані з моделюванням виконання когнітивних завдань старшокласниками під впливом змін внутрішніх та зовнішніх факторів. Розроблена ІКТ дозволила встановити інтер-персональні та інтра-персональні зміни показників ефективності та надійності виконання когнітивних тестів протягом часу обстеження (1,5 місяця при тестуванні 3 рази на тиждень)

Навчання як системна діяльність

This paper describes theory (systemic structural model) of learn-ing activity, as well as demonstrates (on experimental data) changes in intelligence structure on “micro-age” intervals. Theку are compared specific changes of intelligence structure of pupils of grades 10-11 and students of the 1st year of Kiev University of Economics, masters of psychophysiolo-gy, physicians (psychophysiologists), and patent experts. Principles of ergonomic design for learning workplace are proposed.У цій роботі описана теорія (системна структурна модель) навчальної діяльності, а також продемонстровано (на експериментальних даних) зміни в структурі інтелекту на "мікро-вікових" інтервалах. Порівнюються конкретні зміни структури інтелекту учнів 10-11 класів та студентів 1 курсу Київського університету економіки, магістрів психофізіоло-гі, лікарів (психофізіологів) та патентних експертів. Запропоновано принципи ергономічного проектування для навчального робочого місця