Wydział Inżynierii Środowiska przygotowuje wirtualne centrum szkoleniowe, w którym na studentów będą czekać zadania wspierające edukację przyszłych inżynierów. Projekt powstaje we współpracy z Sekcją ds. E-learningu.

– Na kierunku inżynieria środowiska przychodzi moment, gdy na zajęciach ze studentami zaczynamy omawiać instalacje, systemy czy obiekty inżynierskie, których nie możemy odwiedzić czy pokazać im w rzeczywistości. Są to na przykład obiekty o znaczeniu strategicznym lub niedostępne czy wręcz niebezpieczne podczas działania. Może to być przelew burzowy, wnętrze kotła ciepłowniczego czy komora ciepłownicza – opowiada dr inż. Piotr Jadwiszczak, prodziekan ds. finansowych i organizacyjnych na Wydziale Inżynierii Środowiska. –  Dzięki wykorzystaniu wirtualnej rzeczywistości (VR) studenci mogą mieć te wszystkie obiekty dosłownie na wyciągniecie ręki. Umiejętne zastosowanie tej technologii może wzbogacić dydaktykę i być atrakcyjne dla młodych ludzi, ale kluczowa jest tutaj poprawność merytoryczna scenariuszy edukacyjnych i zadań stawianych przed studentami– podkreśla.

Wspólnie z Sekcją ds. E-Learningu Działu Informatyzacji władze wydziału zdecydowały więc o rozpoczęciu pilotażowego projektu tworzenia autorskich scenariuszy edukacji inżynierskiej w środowisku wirtualnej rzeczywistości.

– Tworząc scenariusze VR od podstaw zapewniamy poprawność merytoryczną zadań, dostosowując je do obowiązujących przepisów i norm. Tworzymy wirtualne światy, które w bardzo dobry sposób oddają rzeczywistości środowiska i warunków pracy przyszłych absolwentów inżynierii środowiska – podkreśla Jarosław Krysiak z Sekcji ds. E-learningu. – Docelowo z opracowanej przez nas aplikacji będzie można korzystać na każdym urządzeniu posiadającym akcelerometr, ale pełną imersję osiągnie się, wykorzystując oczywiście sprzęt do wirtualnej rzeczywistości – dodaje.

Trzy scenariusze

Pierwszy projekt Centrum Szkoleniowego VR Wydziału Inżynierii Środowiska dotyczy systemów zaopatrzenia budynków w wodę wodociągową i związanych z tym wymagań technicznych, prawnych oraz rozliczania zużycia wody. Po założeniu gogli VR, włożeniu kontrolerów na dłonie i uruchomieniu programu użytkownik przenosi się do wirtualnego laboratorium, gdzie czekają na niego trzy scenariusze o rosnącym stopniu trudności.

Pierwszy z nich ma formę instruktażu i jest skierowany do osób, które z tym tematem spotykają się po raz pierwszy. Narrator wyjaśnia wszystkie kluczowe zagadnienia, a na koniec można spróbować rozwiązać test sprawdzający z budowy układu wodomierzowego. Jest to doskonała forma samokształcenia studentów i uzupełnienie szczególnie dla zadań projektowych w czasie studiów. Kolejny scenariusz jest już w pełni zadaniowy. Użytkownicy układają w nich wszystkie elementy zestawu wodomierzowego w wymaganej prawem i przepisami kolejności tak, żeby zapewnić poprawność dostawy wody i rozliczeń konsumenta.

W trzecim, najtrudniejszym scenariuszu studenci sami muszą zbudować układ, dobierając rodzaj i średnicę armatury na podstawie dostępnych danych o zapotrzebowaniu wody. Co ważne, system za każdym razem podaje inne parametry i dane obliczeniowe, dlatego każde podejście będzie nieco inne. Po zakończeniu ćwiczenia algorytm ocenia poprawność wykonania zadania w formie protokołu odbioru robót – czyli jak w rzeczywistości. System wyświetli procent poprawnego wykonania zadania, ale nie wskaże, w którym miejscu został popełniony błąd – do tego użytkownik musi dojść samodzielnie.

– Wirtualna rzeczywistość sprawdza się w wypadku takich zadań fantastycznie. Naprawdę możemy poczuć, że projektujemy i montujemy wszystkie elementy i poprawne rozwiązanie ćwiczenia daje dużą satysfakcję – zaznacza dr Jadwiszczak. – Postaraliśmy się o to, żeby pomieszczenia były jak najbardziej podobne do tych, z którymi przyszli inżynierowie spotkają się w swojej pracy. Żeby ich wyposażenie było zgodne z wymogami prawa, co również jest elementem edukacji inżynierskiej. Są więc kratki wentylacyjne, przewody innych instalacji, pierścienie uszczelniające czy kratki spustowe w podłodze. Dodatkowo wykonywaniu czynności towarzyszą naturalne dźwięki otoczenia pomieszczeń technicznych. Bez zastosowania VR nie bylibyśmy w stanie stworzyć tak dobrej symulacji środowiska pracy – dodaje.

Dużą zaletą programu jest możliwość uruchomienia dowolnej liczby stanowisk jednocześnie, co pozwala na zaangażowanie w zajęcia wszystkich studentów biorących udział w kursie.

To dopiero początek

Pierwsze prace nad programem rozpoczęły się w listopadzie 2024 r., a za jego kodowanie odpowiadał Bartosz Barbarzak z Sekcji ds. E-learningu, absolwent Politechniki Wrocławskiej. Podkreśla on, że tworzenie środowiska VR różni się od pracy nad tradycyjnymi aplikacjami, np. grami, choć w obu przypadkach wykorzystywany jest dokładnie ten sam silnik.

– Praca w środowisku VR ma swoje zasady, których trzeba przestrzegać, bo inaczej może się pojawić sporo problemów, które trudno później rozwiązać – wyjaśnia. – Teraz, gdy mamy gotowy szkielet całej aplikacji, prace nad kolejnymi scenariuszami będą trwały o wiele krócej – dodaje.

Testy programu będą prowadzone do wakacji i jeśli zakończą się pozytywnie, to od października z wirtualnego laboratorium będą już mogli korzystać studenci Wydziału Inżynierii Środowiska. Nie jest także wykluczone, że w przyszłości powstaną scenariusze międzywydziałowe, łączące np. wyzwania z takich kierunków jak budownictwo, architektura, inżynieria środowiska czy górnictwo i geologia.

– Chcielibyśmy też wyjść z tym projektem poza uczelnię. Jako wydział współpracujemy ze szkołami średnimi, które już mają laboratoria VR, ale korzystają z komercyjnych i niedoskonałych produktów. Nasza aplikacja jest na bardzo wysokim poziomie merytorycznym i technicznym, dlaczego więc nie udostępnić jej wszystkim, którzy w przyszłości myślą o studiach na Politechnice Wrocławskiej – mówi dr Jadwiszczak.

W założeniu aplikacja będzie systematycznie aktualizowana (np. wraz ze zmieniającymi się przepisami czy rozwojem technologii). Dzięki temu projektowi będziemy mogli to robić sami i szybko. Sekcja ds. E-learningu stara się również o dodatkowe środki na rozbudowę stanowisk do projektowania programów VR.

Utworzenie pierwszego na Politechnice Wrocławskiej stanowiska do projektowania programów VR w Sekcji ds. E-Learningu było możliwe dzięki projektowi „Cyberbezpieczeństwo dla gospodarki przyszłości” realizowanemu w ramach Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój III.

mic