Chochlowa Tatjana Jurjewna

Meister Schüler

NSPU-FTP

Stadt Nowosibirsk

Anmerkung: Der Artikel zeigt die Möglichkeit der VerwendungARTechnologien im Bildungsumfeld zum Zweck der visuellen Modellierung von Bildungsmaterial und deren Ergänzung durch visuelle Informationen; Vor- und Nachteile dieser Technologie.

Stichworte: , Ausbildung.

AUGMENTED-REALITY-TECHNOLOGIE IN DER BILDUNG

 Augmented-Reality-Technologie wird erst seit relativ kurzer Zeit im Bildungsbereich eingesetzt. Die Diskussion um den Begriff „Augmented Reality“ und die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologie im Fachgebiet „Informatik“ ist unklar und lässt darauf schließen, dass der Begriff selbst ungeformt ist. Viele Experten nennen Augmented Reality „enhanced“, „enhanced“ und sogar „augmented“. Der Name „Augmented Reality“ wäre noch zutreffender, da diese Technologie sowohl die umgebende Welt mit Objekten der virtuellen Welt ergänzen als auch Objekte daraus entfernen kann.

Daher war es für uns produktiv, auf eine elektronische Ressource zurückzugreifen, in derAugmented Reality galt als „die Antwort moderner Technologie auf die problematischen Probleme, die jeden Tag auftauchen“. Es ist für die meisten Menschen verständlicher und einfacher umzusetzen als virtuelle Welten. Augmented Reality ermöglicht es uns, die Alltagsrealität reicher zu machen. In Kombination mit der Unerschöpflichkeit der Internetressourcen sind die Möglichkeiten endlos.“

Um die Klarstellung fortzusetzen, können wir die Definition von Augmented Reality (AR) anführen als „eine Umgebung mit direkter oder indirekter Ergänzung der physischen Welt mit digitalen Daten in Echtzeit mithilfe von Computergeräten – Tablets, Smartphones und innovativen Gadgets sowie Software.“ für Sie."

Die Frage nach der Möglichkeit des Einsatzes von Augmented-Reality-Technologie im Bildungsbereich kann mit Ja beantwortet werden, da diese Technologie es ermöglicht, den Unterricht unterhaltsam, interessant und verständlich zu gestalten.

Mit Hilfe von Augmented Reality können Sie statische Seiten von Büchern und Lehrbüchern „wiederbeleben“, einen Spaziergang durch den Dschungel machen und sich wie Teilnehmer eines historischen Ereignisses fühlen.

Allerdings werden in fast allen Studienbereichen am häufigsten elektronische Informationen oder interaktive Tools genutzt. Fast alle Schulen statten ihre Klassenzimmer mit Computerausrüstung, Projektionsgeräten, elektronischen Bildungsressourcen und anderen modernen Lehrmitteln aus. Meistens werden die Möglichkeiten dieser Technologie nicht vollständig genutzt. Aber Augmented-Reality-Technologie wird entweder gar nicht oder nur äußerst selten eingesetzt. Augmented Reality kann beim Studium jedes Fachs eingesetzt werden, sei es Physik oder Geschichte, Biologie oder Literatur. Schon jetzt gibt es viele Programme für junge Mathematiker (TascheTutor), angehende Biologen (ARKarteikarten) und andere.

Wie bei jeder neuen Technologie,ARhat seine Vor- und Nachteile. Einerseits können Sie damit die Möglichkeiten des Bildungsprozesses deutlich erweitern. Die zu Beginn des 20. Jahrhunderts geäußerte Meinung des amerikanischen Philosophen und Pädagogen John Dewey: „Wenn wir heute so lehren, wie wir gestern gelehrt haben, werden wir den Kindern das Morgen rauben“, ist auch heute noch aktuell. Die Schule muss mit der Zeit gehen und den Kindern zeigen, womit sie in naher Zukunft arbeiten müssen.

Die Nachteile dieser Technologie gehen über den Bildungsprozess hinaus und sind vor allem mit sozialen Folgen verbunden (Verwendung von Kontaktlinsen mit Augmented Reality, Probleme im Zusammenhang mit der Vertraulichkeit von Informationen).

Wie können Sie Augmented-Reality-Technologie im Bildungsprozess einsetzen? Erstens als Hilfsmittel zur Maximierung der Sichtbarkeit und Interaktivität des untersuchten Themas, zum tieferen Eintauchen in dieses und zur Durchführung virtueller Laborarbeiten. Nutzung von Augmented Reality und 3DModellieren motiviert Studierende gemeinsam zum Erlernen des Programmierens und 3DModellieren. Diese Technologie kann bei der Durchführung von Projektaufgaben eingesetzt werden, um die Ergebnisse der studentischen Arbeit am Projekt zu visualisieren und es so interaktiv wie möglich zu gestalten.

So ermöglicht die Augmented-Reality-Technologie dem Lehrer, Schüler in die Forschung einzubeziehen, dafür Lernsituationen zu entwickeln und moderne Technologien, Werkzeuge und Handlungsmethoden zu nutzen, um ein qualitativ hochwertiges Ergebnis zu erzielen.

Laut Katkhanova I.F. und Bestybaeva K.I. ist derzeit nicht nutzbarARim Bildungsprozess, da es keine einheitliche Methodik für den Einsatz von Augmented-Reality-Technologie im Bildungsumfeld gibt. Es gibt nicht viele Anwendungen, die in der Bildung eingesetzt werden können, aber dennoch ist Augmented Reality die effektivste Möglichkeit, die Welt um uns herum zu verstehen und den Weg, den wir früher oder später einschlagen werden, da wir in einem sich schnell entwickelnden Informationszeitalter leben Technologien.

Referenzliste

Augmented Reality = Schule der Zukunft [Elektronische Ressource]http:// evtoolbox. ru/ ev- Werkzeugkasten/ Ausbildung (Zugriffsdatum 20.12.16)

Was ist Augmented Reality? [Elektronische Ressource] (Zugriffsdatum 20.12.16)

Wie Augmented-Reality-Technologie bei der Bildung von Kindern hilft. [Elektronische Ressource] (Zugriffsdatum 20.12.16)

Soziale Folgen von Augmented Reality [Elektronische Ressource]

Augmented-Reality-Technologie in der Bildung. Interaktives Plus. [Elektronische Ressource] (Zugriffsdatum 20.12.16)

Augmented-Reality-Technologie in der Bildung spielt von Jahr zu Jahr eine immer wichtigere Rolle: Schulen, Fachschulen und Universitäten auf der ganzen Welt wechseln von traditionellen Methoden zu fortschrittlicheren Methoden. Lehrbücher und Handbücher aus Papier werden durch elektronische Bücher ersetzt, Holz- und Kunststofftafeln für Kreide und Marker werden durch Displays und Tablets ersetzt.

Ist es effektiv?

Untersuchungen zeigen, dass Mixed Reality im Bildungsbereich stark vertreten ist. Dieser Ansatz ermöglicht es Ihnen, Informationen besser aufzunehmen und sich große Mengen davon zu merken, und dies gilt für Grundschulkinder, Oberstufenschüler und Studenten. Um dies festzustellen, wurden Experimente durchgeführt, bei denen eine Gruppe neues Material mithilfe von AR und die andere Gruppe klassische Diagramme und Handbücher untersuchte. Tests zeigten, dass die Vertreter der ersten Gruppe fast 90 % des Gesamtstoffs lernten, Disziplin und Interesse am Lernen zeigten, während der klassische Ansatz eine dreimal geringere Wirksamkeit zeigte.

Wie lässt sich diese Wirksamkeit erklären?

Im Bildungsbereich bietet Mixed Reality folgende Vorteile:

• Sichtweite. Ein typisches Beispiel ist, dass eine zweidimensionale Papierprojektion zwar ein vollständiges Bild eines Objekts liefert, es jedoch nicht ermöglicht, es zu „fühlen“ oder einzelne Elemente im Detail zu untersuchen. Der dreidimensionale Ansatz ist eine völlig andere Sache; ein zukünftiger Spezialist kann das Teil bewerten, seine Struktur verstehen und verschiedene Verbesserungen und Änderungen umsetzen.
• Visualisierung. Diese Technik wird häufig beim Unterrichten von Kindern eingesetzt, die mit Konzepten wie theoretischem Ansatz und abstraktem Denken noch nicht vertraut sind. Die Visualisierung der Theorie mittels Augmented Reality wiederum erleichtert das Auswendiglernen und verbessert die Aufnahme des Stoffes.
• Interesse. Erinnern Sie sich an Ihre eigene Schulzeit. Das Durchblättern der Schwarz-Weiß-Seiten eines Lehrbuchs ist nicht der aufregendste Vorgang. Stellen Sie sich nun vor, dass die Seiten zum Leben erwachen, die Charaktere mit Ihnen in einen Dialog treten, schwierige Momente erklären und Ihnen helfen, die Essenz des Materials zu verstehen. Dieser mit Augmented Reality mögliche Ansatz ist um ein Vielfaches interessanter, angenehmer und verständlicher.

Der Einsatz von Extended-Reality-Geräten im Unterricht wird von Jahr zu Jahr vielfältiger. Das einfachste Beispiel sind E-Books und Smartphone-Anwendungen. Einige Bildungseinrichtungen gehen noch einen Schritt weiter und installieren holografische Ständer, transparente Touchscreens und statten Schreibtische mit Spezialbrillen aus.

Einer der beliebtesten Entwicklungsbereiche der virtuellen und erweiterten Realität ist die Bildung. Die Einsatzmöglichkeiten moderner Technik sind in diesem Bereich vielfältig – von einfachen Schulrundgängen durch das alte Ägypten im Geographieunterricht bis hin zur Ausbildung von Fachkräften für die Arbeit in einem Hochgeschwindigkeitszug oder auf einer Raumstation. Dmitry Kirillov, Leiter des VRAR-Labors und von Cerevrum Inc., äußerte sich zu den Möglichkeiten der virtuellen Realität in der Bildung.

Vorteile des Einsatzes von VR in der Bildung

Der Einsatz virtueller Realität eröffnet viele neue Möglichkeiten in der Aus- und Weiterbildung, die mit herkömmlichen Ansätzen zu komplex, zeitaufwändig oder teuer wären, wenn nicht sogar alle gleichzeitig. Der Einsatz von AR/VR-Technologien im Bildungsbereich bietet fünf Hauptvorteile.

Sichtweite. Mithilfe von 3D-Grafiken können chemische Prozesse bis auf die atomare Ebene detailliert dargestellt werden. Darüber hinaus hindert uns nichts daran, noch weiter zu gehen und zu zeigen, wie die Kernspaltung im Atom selbst vor einer Kernexplosion stattfindet. Virtuelle Realität kann nicht nur Aufschluss über das Phänomen selbst geben, sondern es auch beliebig detailliert darstellen.

Sicherheit. Eine Herzoperation, das Fahren eines Hochgeschwindigkeitszuges, ein Space Shuttle, Brandschutz – Sie können den Zuschauer in jede dieser Situationen eintauchen lassen, ohne dass die geringste Lebensgefahr besteht.

Beteiligung. Mit der virtuellen Realität können Sie auf spielerische und leicht verständliche Weise Szenarien verändern, den Verlauf eines Experiments beeinflussen oder ein mathematisches Problem lösen. Während einer virtuellen Lektion können Sie die Welt der Vergangenheit mit den Augen einer historischen Figur betrachten, eine Reise durch den menschlichen Körper in einer Mikrokapsel unternehmen oder auf Magellans Schiff den richtigen Kurs wählen.

Fokussieren. Die virtuelle Welt, die den Betrachter von allen Seiten in 360 Grad umgibt, ermöglicht es Ihnen, sich ganz auf die Materie zu konzentrieren und sich nicht von äußeren Reizen ablenken zu lassen.

Virtueller Unterricht. Die Sicht aus der ersten Person und das Gefühl der Anwesenheit in einer gezeichneten Welt sind eines der Hauptmerkmale der virtuellen Realität. Dadurch kann der Unterricht vollständig in der virtuellen Realität durchgeführt werden.

VR-Formate in der Bildung

Der Einsatz neuer Technologien in der Bildung erfordert eine entsprechende Umstrukturierung des Bildungsprozesses.

VOLLZEITAUSBILDUNG

Virtuelle Technologien bieten interessante Möglichkeiten zur Vermittlung von Erfahrungsstoffen. In diesem Fall wird das klassische Unterrichtsformat nicht verfälscht, da jede Lektion durch eine 5-7-minütige Immersion ergänzt wird. Es kann ein Szenario verwendet werden, bei dem der virtuelle Unterricht in mehrere Szenen unterteilt wird, die zu den richtigen Zeitpunkten in den Unterricht eingebunden werden. Der Vortrag bleibt nach wie vor das strukturbildende Element des Unterrichts. Mit diesem Format können Sie den Unterricht modernisieren, die Schüler in den Lernprozess einbeziehen, den Stoff anschaulich veranschaulichen und vertiefen.

FERNSTUDIUM

Beim Fernunterricht können sowohl der Schüler als auch der Lehrer überall auf der Welt sein. Jeder von ihnen wird seinen eigenen Avatar haben und persönlich in der virtuellen Klasse anwesend sein: Vorlesungen hören, interagieren und sogar Gruppenaufgaben erledigen. Dies vermittelt ein Gefühl der Präsenz und beseitigt die Grenzen, die beim Unterricht per Videokonferenz bestehen. Außerdem kann der Lehrer nachvollziehen, wann der Schüler den Unterricht verlässt, da die Helme Oculus Rift und HTC Vive mit einem Lichtsensor ausgestattet sind, der erkennt, ob der Helm gerade verwendet wird oder nicht.

GEMISCHTE BILDUNG

Sollten Umstände vorliegen, die Sie an der Teilnahme am Unterricht hindern, kann der Studierende dies aus der Ferne tun. Dazu muss das Klassenzimmer mit einer Kamera zur Aufnahme von 360-Grad-Videos ausgestattet sein, die die Möglichkeit bietet, Videos in Echtzeit zu übertragen. Studierende, die aus der Ferne an einer Unterrichtsstunde teilnehmen, können das Geschehen im Klassenzimmer aus der Ich-Perspektive (z. B. direkt von ihrem Platz aus) beobachten, ihre Klassenkameraden sehen, mit dem Lehrer kommunizieren und am gemeinsamen Unterricht teilnehmen.

SELBSTBILDUNG

Jeder der entwickelten Bildungskurse kann für das Selbststudium angepasst werden. Die Lektionen selbst können in Online-Shops (z. B. Steam, Oculus Store, App Store, Google Play Market) veröffentlicht werden, sodass jeder die Möglichkeit hat, den Stoff selbst zu lernen oder zu wiederholen.

Nachteile des Einsatzes von VR in der Bildung

Bis jedoch der Einsatz der Technologie und der Geräte selbst maximal „verfeinert“ ist, wird es Nachteile und potenzielle Probleme beim Einsatz der virtuellen Realität in der Bildung geben.

Volumen. Jede Disziplin ist ziemlich umfangreich, was große Ressourcen erfordert, um Inhalte für jedes Unterrichtsthema zu erstellen – in Form eines vollständigen Kurses oder Dutzender und Hunderter kleiner Anwendungen. Unternehmen, die solche Materialien erstellen, müssen bereit sein, sich über einen längeren Zeitraum mit der Entwicklung zu befassen, ohne die Möglichkeit zu haben, diese vor der Veröffentlichung vollständiger Lehrsätze wieder hereinzuholen.

Preis. Beim Fernunterricht liegt die Last des Kaufs eines Virtual-Reality-Geräts beim Benutzer, oder es könnte sich bei diesem Gerät um sein Telefon handeln. Allerdings müssen Bildungseinrichtungen Ausrüstungssätze für die Klassenräume anschaffen, in denen der Unterricht abgehalten wird, was ebenfalls erhebliche Investitionen erfordert.

Funktionalität. Virtuelle Realität erfordert wie jede Technologie die Verwendung einer eigenen spezifischen Sprache. Es ist wichtig, die richtigen Tools zu finden, um Ihre Inhalte visuell und ansprechend zu gestalten. Leider nutzen viele Versuche, pädagogische VR-Anwendungen zu erstellen, nicht alle Möglichkeiten der virtuellen Realität und erfüllen daher ihre Funktion nicht.

Beispiel: Physikunterricht in VR

Um die Wirksamkeit und Machbarkeit des Einsatzes virtueller Realität in der Bildung zu testen, hat das VRar-Labor eine experimentelle Physikstunde entwickelt. An der Studie nahmen 153 Personen teil: Jugendliche im Alter von 6 bis 17 Jahren, ihre Eltern und Verwandte. Nach der Betrachtung wurden die Teilnehmer gebeten, drei Fragen zu beantworten: Wie gut haben sie das auf diese Weise präsentierte Lehrmaterial verstanden? Welche Einstellung haben Kinder zum Lernen in der virtuellen Realität? welche Schulfächer (laut Schülern) für die Unterrichtsgestaltung in der virtuellen Realität vorzuziehen sind.

Die Lektion war dem Thema elektrischer Strom in einem einfachen Stromkreis gewidmet. Nachdem er die Brille aufgesetzt hatte, befand sich der Benutzer in einem Raum vor einem Tisch, auf dem ein einfacher Stromkreis visualisiert war. Als nächstes gelangte der Benutzer in das Innere des Leiters, wo er dessen Struktur untersuchen musste (Visualisierung der Struktur eines Atoms, eines Kristallgitters, bedingte Visualisierung des Stromflusses in Verbindung mit einer Stromquelle). Der Unterricht ist für sechs Schüler konzipiert, wird von einem Vortrag des Lehrers begleitet und dauert 5 bis 7 Minuten.

Nach der Vorlesung füllten die Befragten Fragebögen aus.

Beherrschung des Materials und Einstellung zum Unterricht in VR

Die Befragten wurden gebeten, im Fragebogen drei geschlossene Fragen zu beantworten: Welches der aufgeführten Teilchen ist kein Teilchen eines Atoms? Woraus besteht der Atomkern? welches Teilchen für die Übertragung elektrischer Ladung verantwortlich ist. Das Ergebnis war ausgezeichnet – nur 8,5 % der Befragten beherrschten den Stoff nicht.

Was die Einstellung zu solchem ​​Unterricht betrifft, so würden laut VRAR-Labor 148 von 153 Befragten (97,4 %) gerne weiterhin Virtual-Reality-Technologien im Schulunterricht einsetzen, und die Mehrheit gab Physik und Chemie als Disziplinen an.

Im Allgemeinen zeigte das vom VRAR-Labor durchgeführte Experiment den Erfolg des Einsatzes von VR in der Bildung. Moderne Technologien sind trotz des langen Entwicklungswegs noch jung, aber Virtual Reality ist immer noch der nächste große Durchbruch in der Entwicklung des Bildungssektors. Und in naher Zukunft werden wir in diesem Bereich viele interessante Entdeckungen sehen.

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Der Artikel präsentiert die Ergebnisse zahlreicher Experimente, wissenschaftlicher Forschung, Veröffentlichungen, der Einführung virtueller Lernwerkzeuge in den Bildungsprozess sowie die Erfahrungen der Autoren, die bei der Umsetzung des Projekts gesammelt wurden. Die Notwendigkeit, „ReaEye“ in den Bildungsprozess einzuführen, wird ausführlich beschrieben, basierend auf Analysen der wissenschaftlichen Forschung im Bereich der Mittel, Methoden und Formen der Organisation von Bildungsaktivitäten, in denen in einer zugänglichen Form die Tatsache dargelegt wird, mit der die Idee aufgenommen wurde Die Hilfe visueller Analysegeräte wird von den Schülern viel besser aufgenommen. Der Aufbau und die Funktionsweise der von den Autoren für die Umsetzung des Projekts erstellten elektronischen Anwendung „RealEye“ werden in zugänglicher Form dargestellt. Die Arbeit hat eine sehr große theoretische und praktische Bedeutung und wird bei Studierenden, Studierenden und Lehrenden gefragt sein.

Rechnerarchitektur

3D-Grafik

Flash-Modul

3D Modellierung

Informations-und Kommunikationstechnologien

Lehrhilfe

"Erweiterte Realität"

1. Evtikhov, O.V., Adolf, V.A. Moderne Vorstellung vom Bildungsumfeld einer Universität als pädagogisches Phänomen // Bulletin der KSPU benannt nach. V. P. Astafieva. – 2014. – Nr. 1. – S.30-34.

2. Zakharova, T.V., Kirgizova, E.V., Basalaeva, N.V. Methodische Aspekte des Einsatzes eines elektronischen Lehrbuchs im Mathematikunterricht // Globales wissenschaftliches Potenzial. – 2013. – Nr. 10(31). – S.18–21.

3. Petrova, O.A. Augmented Reality für Bildungszwecke / O.A. Petrova // Intel® EducationGalaxy, Literatura. – 2013 [Elektronische Ressource]. – Zugriffsmodus: https://edugalaxy.intel. ru/?automodule=blog&blogid=.

4. Shakirov, I.Sh. Didaktische Möglichkeiten zur Gestaltung von Schulungen mittels dreidimensionaler Grafiken am Beispiel der Augmented Reality-Technologie. // Errungenschaften und Probleme der modernen Wissenschaft - Ufa: RIO MCIS OMEGA SCIENCE, - 2014. - S.42-44.

5. Alternativa-Plattform, Lektion „Augmented Reality“ für Version 7 [Elektronische Ressource]. – Zugriffsmodus: http://wiki.alternativaplatform.com.

Die sich schnell entwickelnde wissenschaftliche und technologische Revolution, die auf dem Prozess der globalen Informatisierung aller Bereiche des öffentlichen Lebens basiert, erfordert eine Informatisierung im Bildungsbereich. Die Bedeutung und Relevanz der Arbeit liegt in der Entwicklung und Implementierung von IKT, einschließlich instrumenteller Umgebungen für die Umsetzung von Schulungsprogrammen.

Der Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien muss vollständig dem aktuellen Stand der technischen Entwicklung, den visuellen, intellektuellen, konstruktiven und vor allem softwaretechnischen Fähigkeiten moderner Errungenschaften im Bereich der IKT entsprechen. In den meisten Fällen hängt das Ergebnis der Tätigkeit des Studierenden davon ab, wie informativ und interessant der Prozess der Wissensvermittlung gestaltet ist, inwieweit sein Wissensbedarf realisiert wird und auf welche Weise seine weitere Fokussierung auf die Vertiefung seines Wissens erreicht wird.

Augmented Reality (AR) ist eine der neuesten Errungenschaften von Wissenschaft und Technologie. Zu den Augmented-Reality-Technologien zählen jene Projekte, die darauf abzielen, die Realität durch virtuelle Objekte zu ergänzen. Diese Technologie wird häufig in Architektur, Marketing, Computerspielen und militärischen Angelegenheiten eingesetzt.

Wir haben Forschung und Entwicklung im Bereich der Augmented-Reality-Technologie überprüft, untersucht und analysiert, wie zum Beispiel: „A Servey of Augmented Reality“; „Semapedia“; „Artag“; „Layar“; „Arget“, das in gewissem Maße einen Videostream mit weiterer digitaler Verarbeitung und Überlagerung von Computergrafiken verwendet. Viele von ihnen nutzen Computer Vision zur Umsetzung durch Kameras (Webcams).

Die Analyse der pädagogischen, pädagogischen und wissenschaftlichen Literatur zu diesem Thema ließ uns zu dem Schluss kommen, dass diese Technologie bei der Organisation des Bildungsprozesses kaum anwendbar ist.

Die Einführung moderner virtueller Lernwerkzeuge in das Bildungssystem ist die wichtigste Voraussetzung für die Steigerung des Lerneffekts, der in der Interaktivität der 3D-Modellierung und der Nutzung des Augmented-Reality-Effekts liegt. Wenn wir einen Satz Papiermarker zur Hand haben, können wir jederzeit ein Lernobjekt nicht nur im Volumen präsentieren, sondern auch eine Reihe von Manipulationen damit durchführen, es „von innen“ oder im Schnitt betrachten. Die Relevanz der Einführung von Augmented-Reality-Technologie in den Bildungsprozess liegt darin, dass der Einsatz eines solchen innovativen Tools zweifellos die Motivation der Studierenden beim Studium der Informatik und anderer Disziplinen steigern sowie den Grad der Informationsaufnahme durch Synthese erhöhen wird verschiedene Formen seiner Präsentation. Ein großer Vorteil der Augmented-Reality-Technologie ist ihre Sichtbarkeit, Informationsvollständigkeit und Interaktivität.

Die Wirksamkeit des Bildungsprozesses hängt vollständig vom Niveau seiner Organisation ab. Das erforderliche Niveau kann durch eine klare, konsistente und logisch zusammenhängende Konstruktion aller Elemente der Tätigkeit des Lehrers und der Schüler erreicht werden.

Um diese Technologie erfolgreich in der Bildung zu implementieren, haben wir die elektronische Anwendung RealEye entwickelt, die auf der Augmented-Reality-Technologie basiert und sowohl Lehrern als auch Schülern umfangreiche Funktionen bietet. Mit dieser Technologie kann der Lehrer das zum Lernen notwendige Material in einer für die Schüler interessanteren und zugänglicheren Form vermitteln und eine Lektion auf der Grundlage spannender Spiele, Demonstrationen und Laborarbeiten aufbauen. Die Benutzerfreundlichkeit virtueller 3D-Objekte vereinfacht die Erklärung neuer Materialien. Gleichzeitig steigt durch die Beherrschung der Augmented-Reality-Technologie die Informationskompetenz von Lehrern und Schülern. Eine schematische Darstellung von RealEye ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abb.1. RealEye-Gerät

Die „RealEye“-Technologie besteht aus einer Softwareumgebung – einer Schnittstelle und einem Gerät – einem Augmented-Reality-Controller (Abbildung 2). Der Kern (das Herzstück) der Anwendung ist das Flash-Modul, das auf der Flash Develop-Programmierumgebung basiert und die folgenden Dateien kombiniert:

Eine Datei mit der Erweiterung 3DS ist ein dreidimensionales Modell eines beliebigen Objekts, Objekts oder Phänomens, das in der dreidimensionalen Grafikumgebung 3dsmax erstellt wurde;

Ipg-Datei – Textur („Kleidung“) des Modells, erstellt in Photoshop;

Eine Datei mit der Erweiterung PNG ist ein in CorelDraw implementierter Marker.

Darüber hinaus ist die Alternativa3D 7-Plattform angebunden und der FLAR Manager-Tracker kommt zum Einsatz. Alternativa3D 7 bietet Grafikunterstützung, FLAR Manager verfolgt die Markierung im Raum und zeichnet ein 3D-Objekt.

Reis. 2. RealEye-Schema

Die Anwendung verfügt über eine einfache und benutzerfreundliche Oberfläche, die selbst Anfänger problemlos und ohne Anweisungen bedienen können (Abbildung 3). Die universelle Software-Shell für das Windows-Betriebssystem wurde in der objektorientierten Programmierumgebung Boorland Delphi 7 entwickelt, einschließlich aller notwendigen Erweiterungen (z. B. Shockwave Flash Player).

Reis. 3. RealEye-Anwendungsoberfläche

Über die Anwendungsoberfläche können Sie den Betriebsmodus des Programms auswählen:

Automatisch - An die Tasten werden Blitzmodule der untersuchten Objekte angeschlossen. Das Starten und Wechseln von Objekten erfolgt per Knopfdruck;

Mit einem Satz Flash-Modulen und einem Marker (Abbildung 1) können Sie jederzeit ein Lernobjekt sowohl in der Lautstärke als auch mit verschiedenen Manipulationen präsentieren. Um das Projekt erfolgreich umzusetzen, haben wir Flash-Module für Geräte mit Systemeinheitsarchitektur (Motherboard, Netzteil, RAM, Grafikkarte, Kühler, Diskettenlaufwerk, Prozessor, Soundkarte, Festplatte) entwickelt.

Damit das Programm ordnungsgemäß funktioniert, müssen Sie eine Reihe von Aktionen ausführen:

1. Starten Sie die RealEye-Anwendung;

2. Wählen Sie den Betriebsmodus;

3. Im automatischen Modus müssen Sie auf die Schaltfläche mit dem Namen des Modells klicken. Im manuellen Modus müssen Sie auf die Schaltfläche „Auswählen“ klicken und den Pfad dazu angeben. Nachdem Sie sichergestellt haben, dass das Flash-Modul erfolgreich hinzugefügt wurde (die vollständige Adresse des Flash-Moduls wird in der Zeile „Dateispeicherort“ angezeigt), klicken Sie auf die Schaltfläche „Ausführen“.

4. Richten Sie den Controller auf die Markierung.

5. Um die Anzeige zu beenden, klicken Sie auf die Schaltfläche „Fertig stellen“ und um das Programm zu beenden, klicken Sie auf „Programm beenden“.

Abbildung 4 zeigt den Programmausführungsprozess

Reis. 4. Ausführen des RealEye-Programms

Das Vorschaufenster zeigt deutlich, wie die von uns erstellte Anwendung mithilfe von Computer-Vision-Algorithmen die Position der Markierung bestimmt und im Ausgabefeld einen dreidimensionalen Raum für die Platzierung des Modells erstellt. Dieser Raum wird dem eigentlichen Kamerabild überlagert und verändert sich je nach Position des Markers oder der Kamera in Echtzeit. Anschließend wird das 3D-Modell entsprechend den Koordinaten des überlagerten Raums auf dem realen Bild platziert. Im rechten Fenster werden kurze Informationen zum jeweiligen Objekt angezeigt.

Darüber hinaus ist es möglich, mit einem Marker zu arbeiten, der sich im Lehrbuch (in der von uns entwickelten Broschüre zum Thema „Computerarchitektur und -struktur“) befindet (Abb. 5).

Reis. 5. Markierung auf einer Lehrbuchseite

Der Marker wird unabhängig von seiner Größe vom Computer gelesen, sodass wir nach der Verarbeitung des Bildes vom Controller ein dreidimensionales Modell des CD-/DVD-Laufwerks auf der Lehrbuchseite erhalten.

Im Rahmen der Organisation des Studiums zum Thema „Computerarchitektur“ kann die Demonstration sowohl direkt vom Lehrer selbst als auch individuell von jedem Schüler an seinem Arbeitsplatz genutzt werden. Der Einsatz dieser Technologie gewährleistet die Effizienz des Bildungsprozesses und steigert das Interesse der Studierenden am Fachgebiet Informatik.

Daher sollte im Zuge der Lösung pädagogischer und kognitiver Probleme ein Training auf Basis der Augmented-Reality-Technologie durchgeführt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Studierenden nicht nur bereichsspezifische Maßnahmen beherrschen, sondern auch ein System universeller Bildungsmaßnahmen. Im Zuge der Lösung dieser Probleme erwirbt der Studierende die notwendigen Kenntnisse und wendet diese in der Praxis an.

Die Anwendung ermöglicht es dem Lehrer, bei der Organisation des Bildungsprozesses den Unterricht für die Schüler visueller, informativer und vor allem interessanter zu gestalten, was eine anregende Wirkung auf die Kinder hat.

Somit wird die Organisation von Schulungen auf Basis der Augmented-Reality-Technologie positive Auswirkungen sowohl für den Schüler (zur Förderung eines besseren Wissenserwerbs) als auch für den Lehrer (zur Unterstützung bei der Organisation des Bildungsprozesses) haben.

Die Arbeit wurde mit finanzieller Unterstützung der Krasnojarsker Regionalwissenschaftsstiftung durchgeführt.

Rezensenten:

Pak N.I., Doktor der Pädagogischen Wissenschaften, Professor, Professor, Leiter der nach ihm benannten Abteilung der Staatlichen Pädagogischen Universität IITvO Krasnojarsk. V.P. Astafieva, Krasnojarsk;

Adolf V.A., Doktor der Pädagogischen Wissenschaften, Professor, Leiter der Abteilung für Pädagogik, Staatliche Pädagogische Universität Krasnojarsk. V.P. Astafieva, Krasnojarsk.

Bibliografischer Link

Kirgizova E.V., Shakirov I.Sh., Zakharova T.V., Rubtsov A.V. „AUGMENTED REALITY“: INNOVATIVE TECHNOLOGIE ZUR ORGANISATION DES BILDUNGSPROZESSES IN DER COMPUTERWISSENSCHAFT // Moderne Probleme von Wissenschaft und Bildung. – 2015. – Nr. 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=21827 (Zugriffsdatum: 01.02.2020). Wir machen Sie auf Zeitschriften des Verlags „Academy of Natural Sciences“ aufmerksam.

Wie sieht die Zukunft des Lernens aus? Wie werden die Klassenzimmer der Zukunft aussehen? Neue Technologien wie Cloud Computing, Augmented Reality und 3D-Druck schaffen eine Zukunft für Bildung, die wir uns nur vorstellen können. Auf jeden Fall haben wir etwas, worauf wir aufbauen können. Stellen wir uns vor.

Es ist erwähnenswert, dass wir nicht 100 % sicher sein können.

Wir warten immer noch darauf, dass Augmented Reality unsere Welt im Sturm erobert. Google Glass, Oculus Rift und andere interessante Dinge kommen, die einen Vorgeschmack auf erweiterte und virtuelle Realitäten in unsere Realität bringen werden.

Von Geräten wie den von uns aufgeführten Geräten wird erwartet, dass sie die Öffentlichkeit mit ihren Fähigkeiten begeistern und es Benutzern ermöglichen, Informationen auf das zu übertragen, was sie durch Kontaktlinsen oder Brillen sehen. Derzeit ist der Zugang zu Augmented-Reality-Technologien für Bildungszwecke weitgehend auf Smartphone-Anwendungen beschränkt.

Mit der Sky Map-App kann man zum Beispiel den Nachthimmel auf der Suche nach Sternbildern studieren, doch bis solche Anwendungen in die Schulen integriert werden, wird es noch lange dauern. Es fehlt nur noch ein komplettes System. Augmented Reality soll süchtig machen und Hinweise für alle Fälle des Zugriffs auf reale Objekte bieten.

Mit Hilfe von Google Glass und anderen ähnlichen Geräten, die demnächst frei verfügbar werden, können Schüler die Welt ohne Ablenkung erkunden.

Eine neue Art des Lernens

Darüber hinaus eröffnen sich enorme Möglichkeiten für das Fernlernen. Schauen Sie sich zum Beispiel an. Der Physiklehrer Andrew Vanden Heuvel aus der Schweiz übertrug alles, was im Inneren des LHC geschah, über Google Glass an seine tausende Kilometer entfernten Schüler. Sie sahen alles so, wie er es sah. Die Hangout-Funktion ist hier besonders nützlich für die Teamzusammenarbeit bei Projekten und Aufgaben.

In anderen Fällen können Schüler zusätzliche interaktive Informationen wie historische Artefakte sehen, um mehr über ihre Geschichte zu erfahren. Auch Werbung könnte sich verändern, wenn die Brille Bilder in der realen Welt erkennt und mit ihnen interagiert.

2. 3D-Drucker

Gibt es ein besseres Geschenk für Ihren 10-jährigen Sohn als ein LEGO-Set? Zum Beispiel ein 3D-Drucker für Kinder. Jedes Klassenzimmer sollte so etwas haben. Studierende der Zukunft werden in der Lage sein, jedes 3D-Modell zu drucken, das sie für eine Vielzahl von Aufgaben benötigen.

Junge Ingenieure und ihre Lehrer sind das beste Beispiel für Menschen, die 3D-Druck in ihrer Ausbildung benötigen. In Minneapolis hat eine Schule bereits einen Dimension BST-Drucker erworben, mit dem Schüler Designprototypen erstellen.

Mit einem 3D-Drucker können Sie ein funktionsfähiges Minimodell erstellen (ohne es aus Sperrholz zersägen zu müssen), um den technischen Entwurf zu testen, sodass die Schüler ihre Fähigkeiten bis ins letzte Detail verfeinern können. Heutzutage kann jeder Student mit CAD-Software viel Zeit und Geld sparen, indem er seine Ausrüstung um einen 3D-Drucker erweitert.

Vergessen wir nicht, dass die Preise für 3D-Drucker ständig sinken, was bedeutet, dass sie sehr bald für jedermann verfügbar sein werden. Darüber hinaus fördern physikalische Modelle das abstrakte Denken (jeder im Chemieunterricht hatte visuelle Moleküle?), was bedeutet, dass die Schüler besser verstehen können, womit sie es zu tun haben, wenn sie eine physikalische Version der Struktur ausdrucken.

3. Cloud-Computing

Die Ausrede „Mein Hund hat meine Hausaufgaben gefressen“ wird bei den Lehrern der nahen Zukunft nicht mehr ankommen. Cloud-Technologien entwickeln sich weiter und schon bald werden sich alle Aspekte unseres Lebens, einschließlich der Bildung, verändern. In den Klassenzimmern der Zukunft benötigen Schüler lediglich ein elektronisches Gerät, das den Zugriff auf Hausaufgaben und andere Lernressourcen in der Cloud ermöglicht. Keine schweren Lehrbücher, kein „Tagebuch vergessen“, alle Materialien sind verfügbar, solange eine Internetverbindung besteht.

Dieser Komfort bietet den Studierenden eine gewisse Freiheit, da sie sowohl zu Hause als auch anderswo an Projekten arbeiten können. „Heimarbeit“ wird nicht mehr so ​​heimelig sein. Die digitale Bibliothek wird auch dann verfügbar sein, wenn keine echte Bibliothek vorhanden ist.

Cloud Computing zielt auf die Virtualisierung des Klassenzimmers ab. Schulen können Cloud-Technologie nutzen und Online-Plattformen für das Lernen der Schüler erstellen. Einfach anmelden und virtuell an den Kursen teilnehmen.

Nehmen wir zum Beispiel das Konzept einer cloudbasierten virtuellen Lernumgebung (VLE), die es Studierenden ermöglicht, auf Lerninhalte zuzugreifen und an Forumsdiskussionen teilzunehmen. Aufgaben oder Tests können problemlos in der gesamten Klasse verteilt werden, wodurch die Notwendigkeit einer physischen Anwesenheit der Schüler minimiert wird, aber die Interaktion und Diskussion gefördert wird. Lehrern wird ein anderer Kanal zugewiesen.

4. Soziale Netzwerke online

Zahlreiche Universitäten haben sich bereits für die virtuelle Welt Second Life angemeldet, um Studierenden eine Online-Plattform für die Kommunikation untereinander bereitzustellen. Als großer Teil der Cloud-Plattform ermöglichen solche sozialen Netzwerke den Studierenden, sich auf ihr Studium zu konzentrieren und Ideen frei zu diskutieren, während die Lehrkräfte als Moderatoren fungieren.

Eine wichtige Rolle kommt dabei den Lehrern, Dozenten und Professoren zu, die als Ratgeber fungieren, bei der Beantwortung helfen, Fragen stellen und Informationen sofort in die Cloud hochladen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es als großartiges Feedback-Tool dient. Ein sozial orientierter Lernansatz könnte in Zukunft die Grundlage bilden.

5. Flexible Displays

Notizen machen funktioniert immer noch, insbesondere während Vorlesungen, verlagert sich jedoch weg vom Papier hin zu Laptops, Netbooks und Tablets. Da die Bildung zunehmend digitalisiert wird, kann man mit Sicherheit sagen, dass Papier in Zukunft in den Hintergrund treten wird. Wie bleibt der Komfort erhalten?

Flexible OLED-Displays könnten die Antwort sein. Ähnlich wie normales Papier sind diese Displays leicht, flexibel und unglaublich dünn. Sie können zu einer Röhre gerollt oder in einem Stapel gelagert werden.

Im Gegensatz zu normalem Papier sind diese elektronischen Dokumente aus Kunststoff nicht nur langlebig (sie können einfach nicht zerrissen werden), sondern auch interaktiv. Durch Wischen, Tippen und Kneifen werden alle Vorzüge dieses Papiers sichtbar.

Hier handelt es sich beispielsweise um Digitalpapier von Sony, das nur 63 Gramm wiegt. Laptops und Smartphones können dieser Mobilität nicht einmal das Wasser reichen.

6. Biometrie: Eye Tracking

Eine weitere Technologie, die sich schnell durchsetzt, ist die Biometrie. Herkömmlicherweise wird Biometrie meist mit dem Sicherheitssektor in Verbindung gebracht, da sie das nutzt, was für jeden von uns einzigartig ist: Fingerabdrücke, Gesichtserkennung, Spracherkennung und Netzhauterkennung. Aus pädagogischer Sicht könnte die Einrichtung Fingerabdrücke zur Verhinderung von Schulschwänzen und beim Ausleihen von Büchern aus der Schulbibliothek nutzen.

Eye-Tracking kann jedoch auch nützlich sein, indem es beispielsweise Lehrkräften wertvolle Informationen liefert. Dies ist eine visuelle Darstellung, wie ein Schüler Informationen aufnimmt und den Inhalt versteht. In der Werbung helfen dieselben Studien dabei, festzustellen, wie Nutzer auf eine Anzeige reagieren und was ihre Aufmerksamkeit konkret erregt.

Ebenso kann diese Form der Analyse verwendet werden, um die Wirksamkeit eines Kurses oder Lehrstils zu bestimmen. Mirametrix beispielsweise nutzt seinen S2 Eye Tracker, um den Lernerfolg von Schülern zu messen, indem gemessen wird, wohin sie während des Unterrichts schauen.

Mit Eye Tribe für Windows und Android gibt es kostengünstige Alternativen, sodass es nur eine Frage der Zeit ist, bis Lehrkräfte diese Daten nutzen.

Daten können so organisiert werden, dass sie für jeden Schüler bequem sind, also seinem Lernstil entsprechen. Andererseits können Augenbewegungsmuster auch die Bereitstellung von Inhalten bestimmen und Probleme erkennen, bevor sie auftreten. Zum Beispiel in der falschen Präsentation des Materials.

7. Multi-Touch-Displays

In den letzten Jahrzehnten haben viele die Einführung von Videoprojektoren in Schulen sowie den Übergang von der normalen Tafel zum Whiteboard erlebt. Gut möglich, dass der nächste Schritt etwas mit Smartphones und Tablets zu tun hat. Das nächste „Board“ könnte beispielsweise ein riesiger LCD-Touchscreen sein, der eine größere Interaktivität ermöglicht. Der Hauptunterschied zwischen unseren aktuellen Touchscreen-Geräten und einem solchen Board wäre, dass es die gleichzeitige Eingabe mehrerer Schüler ermöglichen würde.

Und anstelle einer herkömmlichen Tafel steht im Klassenzimmer möglicherweise ein Analogon des Samsung SUR40 für Microsoft Surface, ein riesiges Tablet in Form eines Tisches. Studenten oder Studenten können an einem solchen Tablet-Tisch sitzen, mit Inhalten arbeiten und Bilder per Drag-and-Drop verschieben, genauso einfach wie Notizen über die virtuelle Tastatur machen.

8. Lernen Sie durch Spielen

Heutzutage leiden Kinder, die in einer mit dem Internet verbundenen Welt aufwachsen, unter einer kurzen Aufmerksamkeitsspanne. Dies ist nicht verwunderlich, da YouTube, VKontakte und Smartphones sie seit ihrer Kindheit rund um die Uhr mit Updates laden und auf Anfrage auch alle Antworten in Google oder Wikipedia bereitstellen.

Um die schnell wachsende Generation zufrieden zu stellen, müssen Schulen irgendwann die traditionellen Methoden des Auswendiglernens aufgeben. Jetzt kommt es nicht darauf an, Informationsmengen zu kennen, sondern zu wissen, wo man sie erhalten kann – und das hat seine Vor- und Nachteile. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, das Geschäftliche mit dem Vergnügen zu verbinden: Videospiele.

KinectEducation bietet beispielsweise eine Online-Community für interessierte Pädagogen und Studenten, die Kinect für Bildungszwecke nutzen möchten. Die besten Beispiele sind das Erlernen der Gebärdensprache und das Gitarrespielen mit Hardware von Microsoft.

Ein anderes Beispiel. Ein Professor der University of Washington unterrichtet seine Klasse in Mathematik mithilfe von Kinect, Wii-Fernbedienung und PlayStation Move. Ein gutes Maß an Interaktivität fesselt Schülerinnen und Schüler und die Informationen werden dadurch besser aufgenommen.

Ein anderer von Pädagogen verwendeter Ansatz konzentriert sich nicht auf Gameplay oder Interaktivität; Es zeigt, wie Schüler lernen können, indem sie lernen, wie man Spiele macht. Die Hauptidee von Gamestar Mechanic besteht darin, Schülern die grundlegenden Fähigkeiten der Spieleerstellung (ohne die Komplexität der Programmierung) beizubringen, damit sie ihre eigenen Spiele erstellen und ihnen dabei Sprache, Systemdenken, Problemlösung, Skripterstellung, Kunst und mehr beibringen können .

Schulkinder lernen das Entwerfen, indem sie ein Spiel spielen, bei dem sie selbst als junge angehende Designer auftreten und Quests, Missionen usw. absolvieren. für bestimmte Belohnungen (Zonen, in denen Sie Ihre eigenen Spiele erstellen können). Fast nicht anders als Rollenspiele unserer Zeit.

Dies zeigt, wie sich Pädagogen vom traditionellen Unterricht lösen können und wie Schüler das Lernen genießen können. Es ist möglich, dass Kinder das Lernen in nicht allzu ferner Zukunft als unterhaltsam und spannend empfinden. Es wäre schön.

Bildung außerhalb des Klassenzimmers

In Zukunft darf Bildung nicht mehr auf formelle Institutionen wie Schulen und Kurse beschränkt sein. Augmented Reality, Cloud Computing, soziale Netzwerke und adaptive Lernsysteme mit Eye-Tracking-Technologie ermöglichen den Unterricht außerhalb der Schulmauern.

Auch Experimente und Fehler werden durch den 3D-Druck und die spielerische Herangehensweise gefördert, da es keine echten Konsequenzen oder Budgetkosten gibt. Die Schüler werden das Lernen als einen freudigen Teil ihres Lebens betrachten, der eine aktive Teilnahme erfordert, und nicht als langweilige und ermüdende Routine. Allerdings waren wir alle Kinder.