Какое будущее ждет обучение? Как будут выглядеть классы будущего? Новые технологии, вроде облачных вычислений, дополненной реальности и 3D-печати, прокладывают такое будущее для системы образования, которое мы можем только представить. Во всяком случае, нам есть от чего отталкиваться. Давайте представим.
Стоит отметить, что мы не можем быть уверены на все 100%.
Мы все еще ждем, что дополненная реальность штормом пройдется по нашему миру. На подходе Google Glass, Oculus Rift и другие любопытные вещи, которые привнесут в нашу реальность вкус дополненной и виртуальной реальностей.
Ожидается, что устройства, подобные тем, которые мы перечислили, будут удивлять публику своими возможностями, позволяя пользователям наслаивать информацию на то, что они видят, посредством контактных линз или очков. В настоящее время доступ к технологиям дополненной реальности в образовательных целях ограничен по большей части приложениями для смартфонов.
К примеру, приложение Sky Map позволяет изучать ночное небо в поисках созвездий, однако до интеграции таких приложений в школы пройдет еще много времени. Не хватает только цельной системы. Дополненная реальность должна затягивать и обладать подсказками для всех случаев обращения к реальным объектам.
С помощью Google Glass и других подобных устройств, которые вот-вот появятся в свободном доступе, студенты смогут исследовать мир без необходимости отвлекаться.
Новый способ обучения
Кроме того, открываются гигантские возможности для удаленного обучения. Посмотрите на на , например. Учитель физики, Эндрю Ванден Хьювел из Швейцарии, транслировал все происходящее внутри БАК через Google Glass для своих учеников за тысячи километров. Они видели все так, как видел он. Функция Hangout здесь особенно полезна для командного сотрудничества при выполнении проектов и заданий.
В других случаях студенты могут видеть дополнительную интерактивную информацию, например, об исторических артефактах, чтобы узнать больше об их истории. Также может преобразиться реклама, если очки будут распознавать изображения в реальном мире и взаимодействовать с ними.
2. 3D-принтер
Что может быть лучшим подарком для вашего 10-летнего сына, чем набор LEGO? Например, детский 3D-принтер. Такая вещица должна быть в каждом классе. Ученики будущего смогут распечатать любую нужную 3D-модель для самых разных задач.
Юные инженеры и их учителя - лучший пример людей, нуждающихся в 3D-печати при обучении. В Миннеаполисе одна из школ уже обзавелась принтером Dimension BST, с помощью которого ученики создают дизайнерские прототипы.
3D-принтер позволяет создать рабочую мини-модель (и совсем не обязательно выпиливать ее лобзиком из фанеры), чтобы проверить инженерную конструкцию, поэтому студенты могут отточить свои навыки до мелочей. Сегодня, обладая программами CAD, любой студент может сэкономить массу времени и денег, если дополнит свое оборудование 3D-принтером.
Не будем забывать и о том, что 3D-принтеры постоянно падают в цене, а значит совсем скоро они станут доступны всем и каждому. Кроме того, физические модели развивают абстрактное мышление (у всех в химическом классе были наглядные молекулы?), а значит, если распечатать физическую версию структуры, школьники смогут лучше понять, с чем имеют дело.
3. Облачные вычисления
Отмазка в стиле «мой пес съел мою домашнюю работу» не прокатит с учителями ближайшего будущего. Облачные технологии развиваются, и очень скоро все без исключения аспекты нашей жизни, в том числе и образование, будут подвержены изменениям. В классах будущего школьникам просто понадобится электронное устройство, которое предоставит доступ к домашней работе и другим учебным ресурсам в облаке. Никаких тяжелых учебников, никаких «забыл дневник», все материалы будут доступны до тех пор, пока есть соединение с Интернетом.
Такое удобство предоставит студентам определенную свободу, ведь можно работать над проектами как дома, так и в любом другом месте. «Домашняя» работа не будет такой домашней. Цифровая библиотека будет доступна даже в отсутствии настоящей библиотеки.
Облачные вычисления стремятся виртуализировать классную комнату. Школы могут использовать облачные технологии и создавать онлайн-платформы для обучения студентов. Достаточно просто войти в систему и посещать занятия в виртуальной среде.
Возьмем, к примеру, концепт облачной виртуальной среды обучения (VLE), которая позволяет студентам получить доступ к обучающему контенту и принимать участие в обсуждениях на форумах. Задания или тесты легко можно распространять по всему классу, сводя к минимуму необходимость физически присутствовать студентам, но поощряя взаимодействие и обсуждение; учителям будет отведен другой канал.
4. Социальные сети онлайн
Многочисленные университеты уже зарегистрировались в виртуальном мире Second Life, чтобы предоставить студентам онлайн-платформу для общения друг с другом. Будучи большой частью облачной платформы, такие социальные сети позволяют студентам сосредоточиться на учебе и свободно обсуждать идеи, в то время как учителя будут выступать в роли модераторов.
Важная роль во всем этом отводится учителям, преподавателям и профессорам, которые могут выступать в роли руководства, помогая с ответами и задавая вопросы, моментально загружая информацию в облачную среду. Еще одно преимущество в том, что она служит отличным инструментом обратной связи. Социально-ориентированный подход в обучении в будущем может стать основой.
5. Гибкие дисплеи
Ведение конспектов все еще работает, особенно во время лекций, однако смещается от бумаги к ноутбукам, нетбукам и планшетам. По мере того, как образование становится все более оцифровано, можно с уверенностью говорить, что в будущем бумага отойдет на второй план. Как же сохранить ее удобство?
Ответом могут быть гибкие OLED-дисплеи. Похожие на обычную бумагу, эти дисплеи будут легкие, гибкие и невероятно тонкие. Их можно будет свернуть в трубочку или хранить стопкой.
В отличие от обычной бумаги, эти пластиковые электронные документы не только долговечны (их просто нельзя порвать), но и интерактивны. Свайпы, тапы и щипки помогут раскрыть все удобства такой бумаги.
Вот, к примеру, цифровая бумага от Sony, которая весит всего 63 грамма. Ноутбуки и смартфоны даже в подметки не годятся такой мобильности.
6. Биометрия: отслеживание глаз
Еще одна технология, которая быстро завоевывает признание - это биометрия. Условно биометрию обычно связывают со сферой безопасности, поскольку она использует то, что уникально для каждого из нас: отпечатки пальцев, распознавание лиц, голоса, сетчатки глаза. С точки зрения образования, учреждение могло бы использовать отпечатки пальцев для предотвращения прогулов и при выдаче книг из школьной библиотеки.
Тем не менее, отслеживание глаз также может быть полезно, например, тем, что предоставляет бесценную информацию для учителей. Это же наглядное изображение того, как студент поглощают информацию и понимают содержание. В рекламе эти же исследования помогают определить, как пользователи реагируют на объявление и что конкретно завладевает их вниманием.
Аналогичным образом эта форма анализа может использоваться для выяснения эффективности курса или стиля обучения. Mirametrix, к примеру, использует свой S2 Eye Tracker, чтобы оценить качество обучения студентов за счет того, куда они смотрят во время занятий.
Недорогие альтернативы воплощаются в форме Eye Tribe для Windows и Android, поэтому остается только вопрос времени, прежде чем этими данными будут пользоваться педагоги.
Данные могут быть организованы таким образом, чтобы каждому из учащихся было удобно, то есть в соответствии с его стилем обучения. С другой стороны, модели движения глаз также могут определять поставку контента и выявлять проблемы до того, как они возникнут. Например, в неправильной подаче материала.
7. Мультитач-дисплеи
За последние несколько десятилетий многие увидели появление видеопроекторов в школах, а также переход от обычной меловой доски к белой доске. Вполне возможно, следующим шагом будет нечто, связанное со смартфонами и планшетами. Например, следующая «доска» вполне может стать гигантским сенсорным ЖК-экраном, позволяющим большую интерактивность. Основное различие между нашими нынешними сенсорными устройствами и такой доской будет в том, что она позволит ввод данных сразу от нескольких учеников.
И вместо традиционной доски в классе вполне может быть аналог Samsung SUR40 для Microsoft Surface, гигантский планшет в форме стола. Студенты или ученики могут сидеть вокруг такого стола-планшета, работать с содержимым и перетаскивать изображения так же просто, как делать заметки с помощью виртуальной клавиатуры.
8. Учимся играя
Сегодня дети, растущие в мире, подключенном к Интернету, страдают нехваткой концентрации внимания. Это неудивительно, поскольку уже с детства YouTube, ВКонтакте и смартфоны загружают их обновлениями 24/7, а также предоставляют все ответы по запросу в «гугле» или Википедии.
Чтобы удовлетворить быстроразвивающееся поколение, школам в конечном счете придется отказаться от традиционных методов зубрежки. Сейчас важно не знать массивы информации, а знать, где ее можно достать - и в этом есть свои плюсы и минусы. Тем не менее, есть один способ, позволяющий совместить приятное с полезным: видеоигры.
KinectEDucation, к примеру, представляет единое интернет-сообщество для заинтересованных педагогов и студентов, которые хотят использовать Kinect в учебных целях. Из лучших примеров - изучение языка жестов и игры на гитаре при помощи аппаратного обеспечения от Microsoft.
Другой пример. Профессор из Вашингтонского университета учит математике свой класс, используя Kinect, Wii Remote и PlayStation Move. Хороший уровень интерактивности увлекает студентов и учеников, а информация, тем самым, лучше усваивается.
Другой подход, используемый педагогами, направлен не на геймплей или интерактивность; он подчеркивает то, как студенты могут обучаться в процессе изучения создания игр. Основная идея в Gamestar Mechanic - обучить студентов базовым навыкам создания игр (без сложностей программирования), чтобы те могли создать собственные игры, и тем самым научить их языку, системному мышлению, решению проблем, написанию сценариев, искусству и прочему.
Школьники обучаются проектированию, играя в игру, где они же сами выступают в роли молодых начинающих дизайнеров, проходя квесты, миссии и т.д. ради определенных вознаграждений (зон, в которых можно создать собственные игры). Почти ничем не отличается от ролевых игр современности.
Это показывает, насколько педагоги могут отойти от традиционного преподавания, а студенты - получать удовольствие от обучения. Вполне возможно, что в недалеком будущем дети будут считать обучение увлекательным и захватывающим. Было бы неплохо.
Образование за пределами класса
В будущем образование, возможно, больше не будет ограничиваться формальными институтами, вроде школ и курсов. Дополненная реальность, облачные вычисления, социальные сети и адаптивные системы обучения, использующие технологию отслеживания глаз позволят проводить уроки за пределами стен школы.
Эксперименты и ошибки также будут поощряться, благодаря 3D-печати и игровому подходу, поскольку никаких реальных последствий или бюджетных расходов не будет. Школьники будут относиться к учебе как к отрадной части их жизни, которая требует активного участия, а не как к рутине, скучной и нудной. Впрочем, все мы были детьми.
Дополненная реальность (AR) позволяет обогащать мир новейшими технологиями, порождая уникальный комбинированный интерактивный опыт. Хотя в образовании дополненная реальность пока применяется довольно редко, но всё больше учителей, исследователей и разработчиков начинают двигаться в сторону более интерактивных обучающих методик. Многие такие методики вырастают в действительно интересные и творческие проекты. Здесь мы собрали несколько особенно интересных проектов такого рода, хотя конечно, на самом деле их гораздо больше.
1) Second Life
В этом проекте используется онлайновая игра Second Life, в которой в духе Стивенсона может произойти что угодно. Это невероятно полезный образовательный инструмент, который в потенциале может выйти на очень широкую аудиторию — или дать авторам новые способы обучения своих собственных студентов. Чтобы перечислить все способы использования виртуального мира в целях образования, потребуется отдельная статья, но если перечислить вкратце: онлайновые уроки, демонстрации, обсуждения, лекции, презентации, дебаты и другие мероприятия.
2) Augmented Reality Development Lab
Это экспериментальная лаборатория основана фирмой Digital Tech Frontier и сотрудничает с такими тяжеловесами, как Google, Microsoft и Logitech. В ней создаются проекты как развлекательного, так и образовательного плана. В основном это интерактивные трёхмерные объекты, которые можно так или иначе использовать для обучения. Образовательные учреждения могут заказывать в ARDL пакеты по разным ценам.
3) Reliving the Revolution
Это игра Карен Шриер (Karen Schrier), в которой она показывает своим студентам знаменитую историческую битву при Лексингтоне с помощью GPS и карманных ПК. В этом AR-эксперименте также исследуются загадки этого сражения, например, кто выстрелил первым. Пользователи сами играют роль солдат и участвуют в битве на реальной карте в Массачусетсе.
4) PhysicsPlayground
Один из многих игровых движков для ПК получил вторую жизнь в виде образовательного пособия по физике. В проекте под названием PhysicsPlayground создаётся трёхмерная среда с глубоким погружением, в которой можно экспериментировать и лучше узнавать строение вселенной.
5) MITAR Games
В этом игровом проекте Массачусетского технического института реальное положение на местности объединяется с виртуальным игроком и виртуальным сценарием, что даёт
полезный образовательный эффект. Например, игра Environmental Detectives (экологические детективы) предлагает игрокам найти источник губительной утечки токсичных материалов.
6) New Horizon
Некоторые японские студенты и другие люди, изучающие английский язык, пользуются этим смартфонным приложением для работы с AR-учебниками нового поколения. Сами учебники предоставляются издательством Tokyo Shoseki. New Horizon с помощью встроенных камер смартфона показывает прямо в книгах анимированных персонажей на нужных страницах.
7) Occupational Safety Scaffolding
C помощью этой системы профессор Рон Дотсон (Ron Doston) читает курс по безопасности при строительстве. Трёхмерные AR-демонстрации, сочетающие реальные и цифровые объекты, показывают, как правильно возводить строительные леса и подмостки. Без сомнения, это очень простая реализация дополненной реальности, но нет сомнений, что она может сохранять здоровье и жизнь людей.
8) FETCH! Lunch Rush
Это игровое приложение для iPhone и iPod touch разработки PBS Kids. С его помощью дети в возрасте 6–8 лет могут в увлекательной форме изучать азы математики вне школьных стен, например, лёжа дома на диване или сидя в машине.
9) AR-экскурсии
Это целый класс самых разных AR-проектов, направленных на визуализацию различных исторических периодов и реконструкцию тех или иных событий. В некоторых из них даже есть игровые элементы. Например, проект HistoriQuest воспроизводит события Гражданской войны в США, сочетая игру с историческими фактами.
10) School in the Park
В этом проекте ученики с 3 по 6 класс посещают два местных музея и зоопарк, но там они рассматривают экспонаты не абы как, а через смартфон, и получают дополнительную информацию. Более того, учителя даже учат их создавать собственные объекты дополненной реальности!
11) «Охота на мусор» с QR-кодами
В такую игру можно играть с помощью смартфона с ридером QR-кодов.
12) Mentira
Это игра, в которой объединена реальность и фантастика, выдуманные персонажи и реальные люди. Это также первая в мире образовательная AR-игра на испанском языке. Она проходит в американском городе Альбукерке. В игре воспроизводится сюжет классических детективов про убийство, а цель — создать более глубокое и эффективное взаимодействие с носителями языка, чем это возможно на уроках иностранного языка в школе.
13) AR-тест-драйв
Toyota совместно с Saatchi & Saatchi создала самый чистый и безопасный тест-драйв в мире — с помощью дополненной реальности. Конечно, такие разработки ещё долго не появятся в автошколах, но это очень впечатляющая и эффективная альтернатива парку машин для учебной езды.
14) Геотеггинг
Если на уроках можно использовать смартфоны, то можно показывать детям, как устроен мир, с помощью Google Earth и веб-альбомов типа Picasa и Instagram. С помощью программ для общения типа Skype или других VOIP-клиентов можно наладить сотрудничество между разными школами, и тогда геотеггинг может стать полезным инструментом межкультурного взаимодействия.
15) Dow Day
Situated Documentary from Luiz Lopes on Vimeo.
Это AR-приложение для смартфона является целым документальным фильмом, в котором студенты, преподаватели и гости Висконсинского университета отправляются в 1967 год. Ходя с телефоном по территории университета и смотря через него, пользователь видит реальные записи событий, происходивших в этом месте во время протестов против войны во Вьетнаме. Создатель приложения — Джим Мэтьюс (Jim Mathews).
16) Scimorph
C помощью этой программы, веб-камеры и листа бумаги с напечатанной меткой ребёнок может общаться с забавным зверьком по имени Скайморф (Scimorph), который рассказывает о гравитации, звуке и микробах, «сидя» на листке бумаги перед экраном (нужно включить веб-камеру). В каждом уроке нужно исследовать какую-то игровую зону, где встречаются разного рода вопросы, викторины и рассказы.
17) Imaginary Worlds
Это приложение для PSP позволяет школьникам отправиться в волшебное путешествие с помощью загружаемых изображений и QR-кодов, которые спрятаны в разных местах школы. Найдя такой код, нужно пройти небольшой «квест», в которых могут попадаться разные монстры, для победы над которыми нужно найти определённые предметы. В конце нужно написать небольшое сочинение о том, что происходило в игре.
18) Sky Map и Star Walk
Эти два простых астрономических приложения для Android и iOS обладают огромным образовательным потенциалом благодаря весьма инновационному подходу к дополненной реальности. В обоих программах нужно направить устройство на небо, и на экране появятся названия звёзд, планет и созвездий, которые оказались на экране, а также дополнительная астрономическая информация по ним.
19) Handheld Augmented Reality Project (HARP)
Гардвардский, Висконсинский университеты и Массачусетский технический институт на грант Минобразования США совместно разработали проект для школ на базе GPS-навигации с использованием карманных компьютеров Axim от Dell. Перемещаясь с КПК по школе, ученик перемещается по виртуальному миру, синхронизированному с реальным, встречая в нём разные опасности и задания, которые нужно решить.
20) Project Glass
Наконец, один из самых амбициозных AR-проектов исходит из самой Google. В интернет-гиганте полагают, что его возможности далеко не ограничиваются стенами классных комнат. Как известно, для Glass нужны специальные очки, а не просто смартфон или ноутбук. Уже сейчас Glass можно использовать в ряде областей, например фотографирование с «видом из глаз» в экстремальных условиях.
Технология дополненной реальности в образовании играет с каждым годом все большую роль: школы, техникумы и ВУЗы по всему миру переходят с традиционных методик на более продвинутые способы. Бумажные учебники и пособия сменяются электронными книгами, деревянные и пластиковые доски для мела и маркера сменяются дисплеями и планшетами.
Эффективно ли это?
Исследования показывают, что смешанная реальность уверенно в образовательной сфере. Такой подход позволяет лучше усваивать информацию, запоминать ее большие объемы, причем это касается и младших школьников, и старшеклассников, и студентов. Чтобы установить это, были проведены эксперименты, в ходе которых одна группа изучала новый материал при помощи AR, а другая – классическими схемами и пособиями. Тесты продемонстрировали, что представители первой группы усвоили почти 90% от общего объема материала, проявляли дисциплинированность и заинтересованность в обучении, тогда как классический подход показал втрое меньшую эффективность. 
Как объяснить такую эффективность?
В образовании преимущества смешанной реальности выглядит следующим образом:
- Наглядность. Типичный пример – Двухмерная бумажная проекция хоть и дает полное представление об объекте, но не позволяет “ощутить” его, в подробностях рассмотреть отдельные элементы. Трехмерный подход – совсем другое дело, будущий специалист может оценить деталь, понять ее устройство, реализовать различные усовершенствования и изменения.
- Визуализация. Данный прием часто используется при обучении детей, которым еще незнакомы такие понятия, как теоретический подход и абстрактное мышление. Визуализация теории при помощи дополненной реальности, в свою очередь, облегчает процесс запоминания, улучшает усвоение материала.
- Интерес. Вспомните собственные школьные годы. Листать черно-белые страницы учебника – процесс не самый увлекательный. А теперь вообразите, что его страницы оживают, персонажи вступают с вами в диалог, объясняют сложные моменты, помогают вникнуть в суть материала. Такой подход, возможный с Augmented Reality, в разы интересней, приятней и понятней.
Использование устройств расширенной реальности в обучении с каждым годом становится все более разнообразным. Самый простой пример – электронные книги и приложения для смартфонов. Некоторые учебные заведения двигаются дальше, устанавливают голографические стенды, прозрачные сенсорные экраны, оборудуют парты специальными очками.
1В статье приводятся результаты многочисленных опытов, научных исследований, публикаций, внедрения в образовательный процесс виртуальных средств обучения, а также опыт авторов, полученный в ходе реализации проекта. Основательно описывается необходимость внедрения «ReaEye» в образовательный процесс, основываясь на анализах научных исследований в области средств, методов и форм организации образовательной деятельности, в которых в доступной форме излагается тот факт, что мысль, полученная с помощью зрительных анализаторов, учащимися и студентами усваивается намного лучше. В доступной форме изложена структура и принцип работы электронного приложения «RealEye», созданного авторами для реализации проекта. Работа имеет очень большую теоретическую и практическую значимость, и будет востребована среди учащихся, студентов, преподавателей.
архитектура компьютера
трехмерная графика
flash-модуль
3D-моделирование
информационно-коммуникационные технологии
средство обучения
«Дополненная реальность»
1. Евтихов, О.В., Адольф, В.А. Современное представление об образовательной среде ВУЗа как педагогическом феномене // Вестник КГПУ им. В.П.Астафьева. – 2014. – №1. – С.30-34.
2. Захарова, Т.В., Киргизова, Е.В., Басалаева, Н.В. Методические аспекты использования электронного учебника в обучении математике // Глобальный научный потенциал. – 2013. – № 10(31). – С.18–21.
3. Петрова, О.А. Дополненная реальность для целей образования / О.А. Петрова // Intel® EducationGalaxy, Literatura. – 2013 [Электронный ресурс]. – Режим достуупа: https://edugalaxy.intel. ru/?automodule=blog&blogid=.
4. Шакиров, И.Ш. Дидактические возможности организации обучения с использованием трехмерной графики, на примере технологии «Дополненная реальность». // Достижения и проблемы современной науки - Уфа: РИО МЦИС ОМЕГА САЙНС, - 2014. - С.42-44.
5. Alternativa Platform, Урок «Дополненная реальность» для 7 версии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://wiki.alternativaplatform.com.
Быстро развивающая научно-техническая революция, основанная на процессе глобальной информатизации всех сфер общественной жизни, требует информатизации и сферы образования. Значимость и актуальность работы заключается в разработке и внедрении ИКТ, включающих инструментальные среды для реализации обучающих программ .
Использование информационно-коммуникационных технологии должно в полной мере соответствовать современному уровню технического развития, зрительным, интеллектуальным, конструктивным и что немаловажно программным возможностям современных достижений в области ИКТ. В большинстве случаев результат деятельности обучаемого зависит от того, насколько информативно и интересно выстроен процесс передачи знаний, в какой мере реализованы его потребности в познании и какими средствами достигнута его дальнейшая направленность на углубление своих знаний .
«Дополненная реальность» (англ. Augmentedreality, AR) одна из последних достижений науки и техники. К технологиям дополненной реальности относятся те проекты, которые направлены на дополнение реальности виртуальными объектами. Данная технология имеет широкое применение в архитектуре, в маркетинге, в компьютерных играх, военном деле.
Нами были рассмотрены, изучены, проанализированы исследования и разработки в области технологии дополненной реальности, такие как: «A Serveyof Augmented Reality»; «Semapedia»; «Artag»; «Layar»; «Arget», в которых в той или иной мере используется поток видео с дальнейшей цифровой обработкой и наложением компьютерной графики. Многие из них, для реализации используют машинное зрение, посредством камер (вебкамер) .
Анализ учебно-педагогической и научной литературы по данной теме, позволил нам сделать вывод о малой применимости данной технологии в организации образовательного процесса.
Внедрение в систему образования современных виртуальных средств обучения является важнейшим условием усиления обучающего эффекта, которое заключается в интерактивности 3D-моделирования и использовании эффекта дополненной реальности. Имея под рукой набор бумажных маркеров, мы можем в любой момент представить учебный объект не только в объеме, но и проделать с ним ряд манипуляций, посмотреть на него «изнутри» или разрезе. Актуальность внедрения технологии дополненной реальности в образовательный процесс заключается в том, что использование настолько инновационного средства несомненно повысит мотивацию учащихся при изучении информатики и других дисциплин, а также повысит уровень усваивания информации, синтезируя различные формы ее представления. Огромным плюсом использования технологии дополненной реальности является ее наглядность, информационная полнота и интерактивность .
Эффективность учебного процесса полностью зависит от уровня его организации. Необходимый уровень может быть достигнут при четком, последовательном, логически связанном построении всех элементов деятельности учителя и учащихся .
Для успешного внедрения данной технологии в образовании, нами было разработано электронное приложение RealEye, основанный на технологии дополненной реальности, предоставляющий широкий функционал как для учителя, так и для ученика. Применяя данную технологию, учитель может доносить необходимый для изучения материал в более интересной и доступной для учеников форме, строя урок на основе увлекательных игр, демонстраций и лабораторных работ. Удобство использования виртуальных 3D-объектов упрощает процесс объяснения нового материала. При этом, осваивая технологию дополненной реальности, повышается уровень информационной грамотности учителя и учеников. Схематической изображение RealEye показано на рисунке 1.
Рис.1. Устройство RealEye
Технология «RealEye» состоит из программной среды - интерфейса и устройства - контроллера дополненной реальности (рисунок 2). Ядром (сердцем) приложения является Flash-модуль, основанный в среде программирования Flash Develop, объединяющий в себе следующие файлы:
Файл с расширением 3DS - трехмерная модель какого-либо предмета, объекта или явления созданная в среде трехмерной графики 3dsmax;
Файл Ipg - текстура («одежда») модели, выполненная в Photoshop;
Файл с расширением Png- маркер, реализованный в CorelDraw;
Помимо этого, подключена платформу Alternativa3D 7 и использован трекер FLAR Manager. Alternativa3D 7 обеспечивает поддержку графики, FLAR Manager производит отслеживание маркера в пространстве и прорисовку 3D-объекта .
Рис. 2. Схема RealEye
Приложение имеет простой и удобный интерфейс, в котором легко может работать даже новичок без всяких инструкций (рисунок 3). Универсальная программная оболочка для операционной системы Windows была разработана в среде объектно-ориентированного программирования Boorland Delphi 7, с подключением всех необходимых расширений (например, Shockwave Flash player).
Рис. 3. Интерфейс приложения RealEye
Интерфейс приложения дает возможность выбора режима работы программы:
Автоматический - flash-модули изучаемых объектов прикреплены к кнопкам. Запуск, смена объектов осуществляется нажатием всего одной кнопки;
Имея набор flash-модулей и маркер (рисунок 1), можно в любой момент представить учебный объект как в объеме, так и с использованием различных манипуляций. Для успешной реализации проекта, нами были разработаны Flash-модули устройств архитектуры системного блока (материнская плата, блок питания, оперативная память, видеокарта, кулер, дисковод, процессор, звуковая карта, жесткий диск).
Для того чтобы программа правильно работала, необходимо выполнить ряд действий:
1. Запустить приложение RealEye;
2. Выбрать режим работы;
3. При автоматическом режиме, необходимо нажать на кнопку с именем модели, при ручном режиме нажать кнопку «Выбрать» и указать путь к нему. Убедившись, что flash-модуль успешно добавлен (В строке «Расположение файлов» появится полный адрес на flash-модуль) нажать кнопку «Запустить» .
4. Навести контроллер на маркер;
5. Для окончания просмотра нажать кнопку «Завершить», а для завершения работы программы нажать «Завершить работу программы».
На рисунке 4 изображен процесс выполнения программы
Рис. 4. Выполнение программы RealEye
В окне предварительного просмотра хорошо прослеживается, как созданное нами приложение, используя алгоритмы компьютерного зрения, определяет положение маркера, создавая в поле вывода трехмерное пространство для размещения модели. Это пространство накладывается на реальное изображение с камеры и изменяется в зависимости от положения маркера или камеры в реальном времени. В последствие, по координатам наложенного пространства происходит размещение 3D-модели на реальном изображении. В правом окне отображается краткая информация о рассматриваемом объекте.
Помимо этого, имеется возможность работать с маркером, расположенном в учебнике (в разработанной нами брошюре по теме «Архитектура и структура компьютера») (рис. 5).
Рис. 5. Маркер в странице учебника
Маркер считывается компьютером вне зависимости от размеров, поэтому после обработки изображения с контроллера мы получаем трехмерную модель CD/DVD дисковода на странице учебника.
В процессе организации изучения темы «Архитектура компьютера», демонстрация может быть использована как непосредственно самим учителем, так и индивидуально каждым учеником на своих рабочих местах. Использование такой технологии обеспечивает эффективность образовательного процесса и позволяет повысить интерес учащихся к предметной области «Информатика».
Таким образом, обучение, построенное на основе технологии «Дополненная реальность» должно осуществляться в ходе решения учебно-познавательных задач. Это обеспечит овладение учащимся не только специфическими для данной области действиями, но и системой универсальных учебных действий. В ходе решения этих задач учащийся добывает необходимые знания и применяет их на практике.
Приложение позволяет учителю при организации образовательного процесса сделать уроки более наглядными, информативными, и самое главное интересными для учащихся, что будет оказывать на детей стимулирующее воздействие.
Таким образом, организация обучение на основе технологии «Дополненная реальность» будет оказывать положительное воздействие как для ученика (способствовать лучшему усвоению знаний), так и для учителя (поможет организовать образовательный процесс).
Работа выполнена при финансовой поддержке Красноярского краевого фонда науки.
Рецензенты:
Пак Н.И., д.п.н., профессор, профессор, заведующий кафедрой ИИТвО Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, г. Красноярск;
Адольф В.А., д.п.н., профессор, заведующий кафедрой педагогики Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева, г. Красноярск.
Библиографическая ссылка
Киргизова Е.В., Шакиров И.Ш., Захарова Т.В., Рубцов А.В. «ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ»: ИННОВАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ИНФОРМАТИКЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=21827 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Использование технологии «дополненная реальность» в современном образовании
На сегодняшний день технология дополненной реальности получила широкое распространение в различных областях: Интернете, маркетинге, туризме, мультимедиа, науке и технике.
Несмотря на непривычность формулировки определения, «Дополненная реальность» давно вошла в нашу жизнь. История дополненной реальности насчитывает на сегодняшний день уже около 20 лет, с момента описания ее как континуума Полом Милгромом и Фумио Кусино. Дополненная реальность представлена как пространство между реальностью и виртуальностью, наравне с дополненной виртуальностью. Технология дополненной реальности заключается в наложении на реальное изображение, получаемое посредством видео или веб-камеры, виртуальных объектов. Например, при телевизионной трансляции состязаний по легкой атлетике, зрителям демонстрируют фотофиниш – фотографию с линиями, определяющими позиции спортсменов. Эти линии и являются примитивными объектами дополненной реальности, поскольку предоставляют дополнительную информацию, делая реальное изображение более информативным.
Технология «Дополненная реальность» не обходит стороной сферу образования и в настоящее время используется поверхностно в процессе изучения дисциплин естественно-математического цикла, что является объективной необходимостью и потребностью в развитии познавательных процессов современных учащихся и студентов. Внедрение в систему образования современных виртуальных средств обучения является важнейшим условием усиления обучающего эффекта, которое заключается в интерактивности 3D-моделирования и использовании эффекта дополненной реальности. Имея под рукой набор бумажных маркеров, мы можем в любой момент представить учебный объект не только в объеме, но и проделать с ним ряд манипуляций, посмотреть на него «изнутри» или разрезе. Актуальность внедрения технологии дополненной реальности в образовательный процесс заключается в том, что использование настолько инновационного средства несомненно повысит мотивацию учащихся при изучении информатики и других дисциплин, а также повысит уровень усваивания информации, синтезируя различные формы ее представления. Огромным плюсом использования технологии дополненной реальности является ее наглядность, информационная полнота и интерактивность.
Несмотря на огромный функционал, технология дополненной реальности является простой в использовании и доступна для многовозрастной аудитории пользователей, но требует новых разработок и углубленного изучения новых проблем. Тем не менее, при должном развитии, эта технология способна удовлетворить широкий круг образовательных и познавательных потребностей школьников и студентов.
Также широкий функционал, предоставляемый технологией дополненной реальности доступен и для учителя. Применяя данную технологию, учитель может доносить необходимый для изучения материал в более интересной и доступной для учеников форме, строя урок на основе увлекательных игр, демонстраций и лабораторных работ. Удобство использования виртуальных 3 D -объектов упрощает процесс объяснения нового материала. При этом, осваивая технологию дополненной реальности, повышается уровень информационной грамотности учителя и учеников.
Например, изучая тему «Архитектура компьютера» на уроке информатики и используя вместо реальных деталей 3 D -объекты дополненной реальности, каждый ученик имеет возможность ознакомиться с каждым устройством компьютера, получить представление о его технологическом строении и особенностях. Для подобных занятий учителю необходимо иметь: готовые 3 D -модели, разработанные в среде 3 DsMax или других программах моделирования; веб-камеры, контроллеры дополненной реальности; программа распознавания маркеров дополненной реальности в цифровом или аналоговом вариантах; демонстрационные средства, такие как проекторы, экраны, интерактивные доски.
Одним из примеров использования технологии «Дополненная реальность» является продукция компании SMART Technologies . Технология, в данном случае, реализуется синтезом интерактивной доски SMART , программным обеспечением SMART Notebook , документ-камеры SMART и куба дополненной реальности. Интеграция с программным обеспечением SMART Notebook позволяет захватывать изображения и сразу добавлять их на страницу цифрового урока. Ученики могут оперировать анимированными 3D-объектами, например, ученик может вывести 3D изображение с помощью куба дополненной реальности и продемонстрировать его классу со всех сторон, перемещая куб перед объективом камеры. Поддержка программного обеспечения SMART Notebook обеспечивает внедрение дополнительного контента в файлы уроков. Инструменты дополненной реальности поддерживают несколько распространенных форматов 3D-объектов, доступных в различных библиотеках контента. Таким образом, использование технологии «Дополненная реальность» позволит повысить эффективность образовательного процесса и интерес к изучению дисциплин естественно-математического цикла.
Литература
1. Smart Education , «Как использовать дополненную реальность в образовании и обучении персонала» http://www.smart-edu.com/augmented-reality-inlearning.html
