Augmented Reality หรือ AR เป็นเทคโนโลยีที่ผสมโลกของความจริง (real world) เข้ากับโลกเสมือน (virtual world) โดยใช้วิธีซ้อนภาพสามมิติที่อยู่ในโลกเสมือน ไปอยู่บนภาพที่เห็นจริง ๆ ในโลกของความเป็นจริง ผ่านกล้องดิจิทัล เว็บแคม หรืออุปกรณ์อื่น ๆ และให้ผลการแสดงภาพ ณ เวลาจริง (real time) ซึ่งในอนาคตอันใกล้ AR กำลังจะเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในชีวิตประจำวันของสังคมที่จะเต็มไปด้วย สมาร์ตโฟน แท็บเล็ต และคอมพิวเตอร์แบบพกพา

   ในด้านการศึกษา AR ได้เริ่มเข้ามีบทบาทบ้างแล้ว ตัวอย่างที่เห็นเด่นชัดและเป็นที่รู้จักของคนส่วนใหญ่คือแอปพลิเคชัน StarWalk ที่ใช้ใน iPhone หรือ iPad และแอปพลิเคชัน GoogleSkymap ที่ใช้ในสมาร์ตโฟนหรือแท็บเล็ตที่มีระบบปฏิบัติการ Android ซึ่งแอปพลิเคชันทั้งสอง ได้ผนวก AR เข้ากับเทคโนโลยี Global Positioning System หรือ GPS ทำให้ผู้ใช้สามารถใช้กล้องของสมาร์ตโฟนหรือแท็บเล็ตส่องขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน แล้วแอปพลิเคชัน Star Walk หรือ Google Skymap จะแสดงภาพเสมือนและชื่อของกลุ่มดาวต่าง ๆ ซ้อนกับภาพจริง เพื่อช่วยในการเรียนรู้ชื่อและตำแหน่งของกลุ่มดาว

ภาพที่ 1 ภาพแสดงหน้าจอของแอปพลิเคชัน Star Walk บน iPad
ที่มา: http://physics.weber.edu/schroeder/iPhoneStarApps/StarWalk.html

   นอกจากนี้ ในด้านการเรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์ ยังมีการนำ AR ไปใช้ในรูปแบบอื่น ๆ อีก เช่น ใช้แสดงภาพเสมือนของอวัยวะภายในของสิ่งมีชีวิต เทียบกับร่างกายในโลกจริง สร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้เรียนในโลกจริงกับโครงสร้างของโมเลกุลเสมือน เป็นต้น โดยผลจากการสำรวจ [Hibberd, 2012] พบว่าครูและนักเรียนที่เคยใช้ AR มีความเห็นตรงกันเป็นส่วนใหญ่ว่า สื่อเสริมการเรียนรู้ AR นี้มีข้อดีแตกต่างจากสื่อประเภทอื่น ๆ ที่เด่นชัดคือ สามารถสร้างความสนใจแบบ “โอ้โห” (Wow!factor) [HP, 2012],[Smarter Learning, 2011] ให้กับผู้เรียนในชั้นเรียน ทำให้เรื่องที่เรียนเป็นเรื่องสนุก น่าสนใจ และนำไปสู่การเรียนรู้ที่ดีขึ้น ในการนำ AR มาส่งเสริมการเรียนรู้ ทางสาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น สสวท. ได้พัฒนาสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ขึ้นมา 5 ชุด ได้แก่ ชุดบันทึกโลก ชุดระบบสุริยะ ชุดการจมและการลอย ชุดโครงสร้างอะตอม และ ชุดแผ่นดินไหว สำหรับนำมาประกอบการเรียนรู้ในห้องเรียนศตวรรษที่ 21 ซึ่งในที่นี้ จะขอยกตัวอย่างสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ชุดการจมและการลอย เพราะมีเนื้อหาน้อยและไม่ซับซ้อนมากนัก อีกทั้งเป็นหนึ่งในหัวข้อที่ผู้เรียนส่วนใหญ่มีความเข้าใจคลาดเคลื่อน

ภาพที่ 2 ชุดสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ที่สาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น สสวท. พัฒนาขึ้น

ภาพที่ 3 หน้าปกหนังสือประกอบสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ชุดการจมและการลอย

ความสอดคล้องกับตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้

   เนื้อหาเกี่ยวกับการจมและการลอยของวัตถุ อยู่ในเนื้อหาของสาระการเรียนรู้แกนกลาง สาระที่ 4 เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ซึ่งในตัวชี้วัดระดับชั้น ป.5 ได้ระบุว่า นักเรียนควรสามารถ “ทดลองและอธิบายแรงพยุงของของเหลว การลอยตัว และการจมของวัตถุ” ได้ และตัวชี้วัดในระดับชั้น ม.3 ได้ระบุว่า นักเรียนควรสามารถ “ทดลองและอธิบายแรงพยุงของของเหลวที่กระทำต่อวัตถุ” ได้ ซึ่งในชั้น ม.3 นักเรียนจะได้ทำกิจกรรม และเรียนรู้ถึงวิธีการคำนวณหาแรงพยุงของของเหลวออกมาเป็นปริมาณ

อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้สื่อ AR เรื่อง การจมและการลอย

   ในขณะที่เทคโนโลยี AR ได้ถูกพัฒนาไปมาก โดยเฉพาะในส่วนที่เกี่ยวข้องกับสมาร์ตโฟนและแท็บเล็ต แต่สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ที่สาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษา สสวท. ได้พัฒนาขึ้นนี้ ถูกออกแบบให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานในโรงเรียนส่วนใหญ่ ที่มีเครื่องคอมพิวเตอร์ และเครื่องฉาย (projector) อยู่แล้ว ทำให้ไม่ต้องมีการจัดเตรียมอุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีราคาแพงเพิ่มเติม อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ของสาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น มี 4 – 5 ชิ้น ได้แก่

• เครื่องคอมพิวเตอร์ (แบบตั้งโต๊ะ หรือ แบบพกพา)

• เว็บแคม

• แผ่นซีดีที่มีโปรแกรม AR

• หนังสือประกอบ AR ชุดการจมและการลอย

• เครื่องฉาย (กรณีที่ต้องการแสดงภาพหน้าชั้นเรียน)

ภาพที่ 4 ภาพแสดงอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR

   การติดตั้งโปรแกรมสำหรับการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR สามารถทำได้เหมือนกับการติดตั้งโปรแกรมสำเร็จรูปทั่วไป นั่นคือ เริ่มจากการนำแผ่นซีดีที่มีโปรแกรม AR มาใส่ในช่องสำหรับใส่แผ่นซีดีของเครื่องคอมพิวเตอร์ จากนั้นโปรแกรมติดตั้ง AR จะดำเนินการโดยอัตโนมัติ ผู้ติดตั้งเพียงคลิกปุ่ม OK ที่อยู่บนหน้าต่างที่ปรากฏขึ้นบนหน้าจอ จนกระทั่งโปรแกรมได้ทำการติดตั้งเสร็จเรียบร้อย

   เมื่อติดตั้งโปรแกรมเสร็จเรียบร้อย ให้ผู้ใช้ต่อเว็บแคมเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ จากนั้นให้คลิกที่ไอคอนของโปรแกรม (ในที่นี้ ไอคอนชื่อ Buoyant Force) เพื่อใช้งานโปรแกรม และเมื่อโปรแกรมแสดงภาพหน้าจอเป็นภาพที่กล้องจับภาพไว้ ให้ผู้ใช้นำหนังสือประกอบที่มีรหัส AR มาไว้ใกล้ ๆ เพื่อให้เว็บแคมบันทึกภาพ จากนั้นโปรแกรม AR จะทำการแปรรหัสเป็นภาพหรือแอนิเมชันเสมือนสามมิติ ครูผู้สอนอาจนำภาพที่แสดงให้จอคอมพิวเตอร์ฉายขึ้นที่จอขนาดใหญ่หน้าชั้นเรียนด้วยเครื่องฉาย เพื่อให้นักเรียนทั้งห้องได้เห็นภาพ AR ที่ชัดเจนพร้อม ๆ กัน

เนื้อหาในหนังสือประกอบ AR ชุดการจมและการลอย

   ในหนังสือประกอบ AR เรื่องการจมและการลอย นอกจากจะมี Marker ที่เป็นรหัสสำหรับการสร้างภาพเสมือนแล้ว ยังมีเนื้อหาที่ให้คำอธิบายภาพเสมือนแต่ละภาพที่ถูกสร้างซ้อนขึ้นกับโลกจริง โดยในเนื้อหาของหนังสือจะเรียงลำดับตามขั้นตอนของกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ นั่นคือ เริ่มจากการสร้างความสนใจด้วยการตั้งคำถาม จากนั้น เป็นการยกตัวอย่างสถานการณ์ที่เกี่ยวกับแรงพยุงในชีวิตประจำวัน ถัดมาเป็นการให้ผู้เรียนได้เรียนรู้เกี่ยวกับแรงที่ของเหลวกระทำต่อวัตถุ การคำนวณหาแรงพยุง การสรุปเนื้อหา และสุดท้าย เป็นการกล่าวถึงการนำความรู้ที่ได้เรียนเกี่ยวกับแรงพยุงไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน

ภาพที่ 5 ภาพแสดงเนื้อหาและรหัส (Marker) ที่ใช้สำหรับแสดงภาพเสมือน 3 มิติ

วิธีการใช้สื่อ AR ชุดการจมและการลอยในชั้นเรียน

   ท่ามกลางสื่อเสริมการเรียนรู้ที่มีให้เลือกจำนวนมาก หากมีการนำสื่อเสริมการเรียนรู้ไปใช้ โดยไม่ได้พิจารณาให้รอบคอบถึงความสอดคล้อง กับขั้นตอนในการจัดกระบวนการเรียนการสอนหรือความเหมาะสมกับความต้องการ และวัยของผู้เรียนสื่อเสริมต่าง ๆ เหล่านั้น อาจจะไม่สร้างให้เกิดผลการเรียนรู้ที่แตกต่างจากการไม่ใช้สื่อ และอาจทำให้สูญเสียทรัพยากรและเวลาไปอย่างเปล่าประโยชน์ หรือในบางกรณี อาจส่งผลเสียกับการเรียนรู้ของผู้เรียนได้

ตัวอย่างภาพเสมือน 3 มิติ จากสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย

ตัวอย่างภาพเสมือน 3 มิติ จากสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย

ตัวอย่างภาพเสมือน 3 มิติ จากสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย

ตัวอย่างภาพเสมือน 3 มิติ จากสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย

   ในกรณีของสื่อเสริมการเรียนรู้ AR นี้ ดังที่ได้กล่าวแล้วข้างต้นว่า เป็นสื่อเสริมการเรียนรู้ที่มีจุดเด่นสำคัญที่แตกต่างจากสื่อเสริมการเรียนรู้ประเภทอื่น ๆ คือ สามารถสร้างความสนใจแบบ “โอ้โห” ให้กับผู้เรียน ดังนั้น แนวทางที่เหมาะสมสำหรับการนำสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ไปใช้ในการเรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์คือ การนำไปสร้างความสนใจเพื่อนำเข้าสู่บทเรียน (Engage) ซึ่งเป็นช่วงเริ่มต้นของการเรียนที่ผู้สอนต้องการให้ผู้เรียนเกิดความกระตือรือร้น อยากรู้อยากเห็นในเนื้อหาที่จะเรียน นอกจากนี้ ผู้สอนยังสามารถนำสื่อการเรียนรู้ AR ไปใช้ในขั้นตอนขยายความรู้ (Elaborate) ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ต้องการให้ผู้เรียนได้พัฒนาความเข้าใจในเนื้อหาให้กว้างและลึกยิ่งขึ้น ได้เชื่อมโยงเนื้อหาที่ได้เรียนกับสถานการณ์ต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน เพื่อการเรียนรู้ที่มีความหมาย

   การแก้ปัญหาความเข้าใจคลาดเคลื่อน (misconception) โดยใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ยังไม่มีผลการศึกษาที่ยืนยันแน่ชัดว่าการใช้สื่อ AR จะสามารถแก้ปัญหาความเข้าใจคลาดเคลื่อนได้ดี หรือ เด่นชัดกว่าการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้หรือวิธีการอื่น ๆ อย่างไร

ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ของการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ในการเรียนการสอน

   นอกจากจะสามารถสร้างความน่าสนใจในการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนแล้ว สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ยังจะสามารถสร้างแรงบันดาลใจและจุดประกายให้กับผู้เรียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้เรียนที่สนใจด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ เมื่อพวกเขาได้เห็นแนวคิด และได้สัมผัสกับเทคโนโลยี AR แล้ว พวกเขาอาจเกิดจินตนาการ นำไปคิดต่อยอด สร้างสรรค์ พัฒนา AR สำหรับการใช้งานในด้านอื่น ๆ ต่อไปได้ อีกทั้ง ในปัจจุบัน ในสาขาอาชีพต่าง ๆ ได้มีการนำเทคโนโลยี AR มาช่วยในการทำงานมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมรถยนต์ที่ใช้เทคโนโลยี AR มาสร้างภาพเครื่องยนต์แบบสามมิติ สำหรับให้ผู้ใช้ได้เรียนรู้การปฏิบัติงานประกอบรถยนต์ ในด้านการแพทย์ได้ใช้เทคโนโลยี AR ในการสร้างภาพเสมือนสามมิติให้นักศึกษาแพทย์ได้ฝึกใช้เครื่องมือแพทย์รักษาหรือผ่าตัดผู้ป่วยแบบไม่ต้องสัมผัสกับผู้ป่วยจริง หรือในทางธุรกิจที่ใช้ AR ในการแสดงภาพสินค้าแบบสามมิติที่อยู่ภายในกล่องโดยที่ไม่ต้องแกะกล่อง ดังนั้นการที่ผู้เรียนได้เรียนรู้สัมผัส และทดลองใช้ AR ในชั้นเรียน จะทำให้พวกเขาคุ้นเคยกับเทคโนโลยี และมีความพร้อมที่เพิ่มพูนทักษะเกี่ยวกับเทคโนโลยีประเภทนี้ เมื่อต้องเรียนในระดับสูงหรือทำงานต่อไปแนวโน้มในอนาคตของการใช้สื่อ AR ในการศึกษาในอนาคตอันใกล้ การออกแบบและสร้างภาพเสมือนสามมิติแบบ AR จะไม่ได้ถูกจำกัดเพียงแค่ผู้ที่มีความรู้ความชำนาญด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ทุกคนจะสามารถออกแบบและสร้าง AR ขึ้นมาเองได้อย่างง่าย ๆ ในเวลาไม่นาน และไม่เสียค่าใช้จ่าย (แต่ภาพเสมือนสามมิติที่ได้อาจจะไม่สวยงามเท่ากับภาพที่ผู้เชี่ยวชาญสร้างขึ้น) นอกจากนี้ จากงานวิจัยด้าน AR อย่างต่อเนื่อง ทำให้มีผู้ได้เริ่มนำ AR มาจำลองการไหลของน้ำตามสภาพภูมิประเทศที่เปลี่ยนไป การใช้แว่นตาที่ผนวก AR เข้ากับการมองผ่านเลนส์ ทำให้ผู้สวมแว่นมองเห็นโลกจริงที่มีข้อมูลต่าง ๆ ในโลกเสมือนซ้อนกัน ช่วยให้ผู้ใส่แว่นสามารถดำเนินชีวิตได้อย่างสะดวกสบายยิ่งขึ้น ดังนั้นในอนาคตที่ไม่ไกล การนำสื่อ AR ไปใช้ในการเรียนการสอนในอนาคต จะไม่เพียงเป็นการนำไปสร้างความสนใจเท่านั้น แต่จะสามารถเข้าไปมีส่วนในขั้นตอนการสำรวจตรวจสอบ (Explore) การนำเสนอ (Explain) หรือนำไปใช้เป็นเครื่องมือในการเรียนรู้แบบร่วมมือกัน (collaborative learning) [Trend in Edtech Augmented Reality, 2012], [Kaufmann, 2012] หรือการเรียนรู้แบบอื่น ๆ ที่ครูและผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 ต้องเฝ้าติดตามดูกันอย่างใกล้ชิดต่อไป

**หมายเหตุ ผู้ที่สนใจสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ทั้ง 5 ชุดของ สสวท. สามารถติดต่อได้ที่ สำนักบริการวิชาการและบริหารทรัพย์สิน สสวท. โทร (02) 392-4021 ต่อ 3101 หรือ 3106

บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ปีที่ 41 ฉบับที่ 181 มีนาคม - เมษายน 2556

ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://emagazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Hibberd, R., Johnson, A., To, D. & Vora-Patel, S., (2012) Engaging the 21st -Century Learner: Using Augmented Reality to Increase Student Engagementand Student Achievement in an Inquiry-Based Learning Environment. Retrieved December 2, 2012, from http://www.yrdsb.edu.on.ca/pdfs/w/innovation/quest/journals/2012HibberdArticle.pdf

HP. (2012). Augmented reality – the “wow” factor. IT business eNewsletter. Retrieved December 2, 2012, from http://h30458.www3.hp.com/ww/en/smb/1185183.html

Kaufmann, H. Collaborative Augmented Reality in Education. Institute of Software Technology and Interactive Systems, Vienna University of Technology. Retrieved December 2, 2012, from http://www.ita.mx/files/avisos-desplegados/ingles-tecnico/guias-estudio-abril-2012/articulo-informatica-1.pdf

Smarter Learning. (2011). Augmented Reality in Education. Retrieved December 2, 2012, from http://smarterlearning.wordpress.com/2011/11/10/augmented-reality-in-education/

Trends in EdTech Augmented Reality. Classroom Learning with AR. RetrievedDecember 2, 2012, from http://augreality.pbworks.com/w/page/9469033/Classroom%20Learning%20with%20AR