Програмне забезпечення інтелектуальної системи віртуальної реальності для професійної підготовки майбутніх інженерів

Abstract

Актуальність теми. Сучасна світова економіка, що стрімко цифровізується, пред'являє підвищені вимоги до якості інженерної освіти. Випускники вишів мають не тільки володіти глибокими теоретичними знаннями, але й впевнено користуватися складним обладнанням, орієнтуватися в реальних виробничих процесах та швидко адаптуватися до нових технологій. Традиційна система підготовки, що ґрунтується на лекціях, лабораторних роботах з фізичним обладнанням та полігонних практиках, стикається з низкою системних обмежень: висока вартість та швидке моральне старіння техніки, обмежений доступ студентів до унікальних або небезпечних установок, ризик пошкодження дорогостоящего обладнання під час навчання. У цьому контексті технологія віртуальної реальності (VR) виступає потужним каталізатором трансформації освітнього процесу. Вона дозволяє створювати безпечні, контрольовані та високоінтерактивні середовища для відпрацювання практичних навичок. Однак, сама по собі VR є лише інструментом. Її справжній потенціал розкривається при інтеграції з інтелектуальними системами, здатними аналізувати дії користувача, адаптувати складність завдань у реальному часі, будувати персоналізовані траєкторії навчання та об'єктивно оцінювати формування компетентностей. Таким чином, поєднання VR та штучного інтелекту (ШІ) створює новий якісний рівень освіти – інтелектуальне навчальне середовище, що робить тему даного дослідження вкрай актуальною. Об’єкт дослідження – процес професійної підготовки майбутніх інженерів у вищих навчальних закладах, зокрема його практична складова, спрямована на формування вміннь та навичок роботи з технічними системами. Предмет дослідження – методи, моделі та програмні засоби для створення та функціонування інтелектуальної системи віртуальної реальності, спрямованої на формування професійних компетентностей інженерів. Мета роботи – на основі системного аналізу та моделювання обґрунтувати архітектуру та оцінити ефективність застосування інтелектуальної системи віртуальної реальності для підвищення якості професійної підготовки майбутніх інженерів. Завдання роботи: 1. Провести аналіз сучасних підходів до використання VR у навчанні. 2. Дослідити можливості інтеграції інтелектуальних алгоритмів у VR-середовище. 3. Спроєктувати архітектуру інтелектуальної VR-системи. 4. Розробити програмне забезпечення з навчальними сценаріями. 5. Виконати апробацію системи та оцінити її ефективність у навчальному процесі. Методи дослідження. У роботі використано комплекс методів: ● Теоретичні: системний аналіз для вивчення предметної області, порівняльний аналіз існуючих рішень та платформ. ● Моделювання: UML для проектування архітектури системи (діаграми прецедентів, активностей, класів, компонентів); інформаційне моделювання для проектування сховища даних. ● Аналітичні: методи Business Intelligence (ETL, OLAP, KPI) та алгоритми машинного навчання (кластеризація, асоціативні правила, дерева рішень) розглядалися як основа для аналітичного модуля. Наукова новизна. Вперше запропоновано інтеграцію VR-системи з інтелектуальними модулями персоналізації навчання, що дозволяє адаптувати навчальні сценарії під індивідуальні потреби студента. Практичне значення. Результати дослідження можуть бути використані: ● Вищими навчальними закладами технічного профілю як теоретична та методологічна основа для впровадження інтелектуальних VR-систем. ● Розробниками освітніх рішень для формування технічного завдання та архітектури майбутніх продуктів. ● Аналітиками освітніх процесів для розуміння потенціалу даних, що генеруються в VR-середовищах. Апробація результатів. Основні положення та результати дослідження планується представити у вигляді тез на студентських конференціях та у наукових публікаціях. Структура роботи. Робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи становить приблизно 60 сторінок.