Диссертация (Технология дополненной реальности как объект изучения и средство обучения в курсе информатики основной школы)

Государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования города Москвы«Московский городской педагогический университет»На правах рукописиГриншкун Александр ВадимовичТЕХНОЛОГИЯ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ КАКОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ И СРЕДСТВО ОБУЧЕНИЯ ВКУРСЕ ИНФОРМАТИКИ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания (информатика)ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата педагогических наукНаучный руководитель:доктор педагогических наук,профессорЛевченко Ирина ВитальевнаМосква – 20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 4ГЛАВА 1.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИОБУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯТЕХНОЛОГИИ ДОПОЛНЕННОЙРЕАЛЬНОСТИ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ .......................... 161.1. Существующиеподходыкрассмотрениюинформационныхтехнологий в качестве объекта изучения и средства обучения ............... 161.2. Технологиядополненнойреальностикакинформационнаятехнология281.3. Возможности обучения и использования технологии дополненнойреальности в школьном курсе информатики ............................................. 54Выводы по первой главе............................................................................... 70ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ ОСНОВНОЙШКОЛЫ .................................................................................................................

752.1. Моделированиеиметодическойсистемыобученияиспользования технологии дополненной реальности вкурсеинформатики основной школы .................................................................... 752.2. Компонентыметодическойсистемыобучениятехнологиидополненной реальности в курсе информатики основной школы .......... 952.3. Формирование и использование системы визуальных средствдополненной реальности для обучения информатике в основнойшколе………………………………………………………………………1212.4.

Экспериментальная проверка эффективности обучения информатикев основной школе в условиях внедрениятехнологии дополненнойреальности .................................................................................................... 145ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................... 176СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................

1803ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................... 197Приложение 1. Разработкаобучающейпрограммы,основаннойна технологиях дополненной реальности ................................................. 197Приложение 2.

Сценарий урока по теме «Устройство жесткого диска»,основанныйнавзаимосвязанномиспользованиитехнологиидополненной реальности как объекта изучения и средства обучения .. 203Приложение 3. Примернеэффективностииспользованияреальныхобъектов в обучении ................................................................................... 209Приложение 4. Задания для входного тестирования по теме «Технологиядополненной реальности» .......................................................................... 211Приложение 5. Задания для итогового тестирования по теме «Технологиядополненной реальности» .......................................................................... 213Приложение 6. Заданиядлявходноготестированияпотеме«Компьютерная техника» ...........................................................................

216Приложение 7. Заданиядляитоговоготестированияпотеме«Компьютерная техника» ........................................................................... 217Приложение 8. Документы об апробации ................................................ 2184ВВЕДЕНИЕАктуальность исследования. В настоящее время происходитдальнейшеестановлениеинформационногообщества,вкоторомдоминирующий вид деятельности связан c производством информационногопродукта. От того, насколько эффективно человек может работать синформацией, зависит его интеграция в это общество. Кроме того,информационныепотоки,вкоторыхнеобходимоориентироватьсясовременным специалистам, неуклонно возрастают, стимулируя разработкуновых технологий (совокупности средств и способов) для работы синформацией, т.е.

информационных технологий. Основным техническимсредством современных информационных технологий остаётся компьютер,аппаратноеиавтоматизироватьпрограммноемножествообеспечениеинформационныхкоторогопозволяютпроцессов,включаятелекоммуникационное взаимодействие.Одним из ключевых направлений информатизации общества являетсяинформатизация образования. От овладения учащимися обобщеннымиспособами деятельности с использованием информационных технологийзависит как эффективность их обучения, так и подготовленность к жизни всовременном обществе.Теоретические исследования вопросов необходимости использованияи применения средств информационных технологий в учебном процессеописанывработахС.Л.

Атанасяна,Я.А. Ваграменко,И.Б. Готской,О.Ю. Заславской,С.Д. Каракозова,Е.Ы. Бидайбекова,С.Г. Григорьева,А.М. Кондакова,В.А. Бубнова,В.В. Гриншкуна,В.А. Кудинова,А.А. Кузнецова, Д.Ш. Матроса, Н.И. Пака, И.В. Роберт, А.Л. Семенова,О.Г. Смоляниновой, А.Н. Тихонова, А.Ю. Уварова, С.В. Щербатых и др.В современной школе разнообразные средства информационныхтехнологий применяются при обучении различным дисциплинам. Примерамисредств информатизации образования являются презентации и виртуальные5архивы на уроках литературы и истории, трёхмерные модели на урокахгеометрии, системы автоматизированного проектирования на уроках черченияи труда, физические симуляторы на уроках физики или моделированиясолнечной системы на уроках астрономии. В этих случаях школьникиобучаются с помощью средств информационных технологий, но при этом самаинформационная технология и средства, входящие в неё, (например,технологии и средства работы с графикой или мультимедиа) выступают лишьв роли «инструмента».Посравнениюсдругимишкольнымипредметамиобщеобразовательный курс информатики обладает особым свойством –информационныетехнологии(еслиговоритьточнее,средстваэтихтехнологий) являются не только средством обучения, но и объектом изучения:наурокахинформатикишкольникиизучаютнепосредственноинформационные технологии, используя для этого средства информационныхтехнологий.

Подобно информационным технологиям такую же «двойнуюроль» в школьном курсе информатики играет компьютер. Так, компьютервыступает и в качестве средства обучения (учащиеся обучаются с помощьюкомпьютерной техники), и в качестве объекта изучения (учащиеся изучаютсам компьютер – его аппаратное и программное обеспечение).Обучениеинформационнымтехнологиям,ихрациональномуприменению для решения учебных и практических задач для подготовки кнепрерывному самообразованию является важной составляющей содержанияобщеобразовательного курса информатики и имеет большое значение дляобщего образования в целом. Обоснование необходимости и описаниеособенностей обучения информационным технологиям в курсе информатикиосновной школы можно найти в работах И.Н.

Антипова, С.А. Бешенкова,Л.Л. Босовой, Е.П. Велихова, А.Г. Гейна, А.П. Ершова, В.Г. Житомирского,Т.Б. Захаровой,Г.А. Звенигородского,В.А. Каймина,А.А. Кузнецова,А.Г. Кушниренко, М.П. Лапчика, Г.В. Лебедева, И.В. Левченко, В.С. Леднева,6Б.Н. Наумова,Ю.А. Первина,Т.Н. Суворовой,Е.К. Хеннера,С.И. Шварцбурда, А.Г. Щеголева и др.В настоящее время актуальной является проблема формированиясодержания такого обучения, направленного на подготовку учащихся кприменению не только «сегодняшних» технологий, но и технологий, которыепоявятся в будущем. Это будет способствовать внедрению новейшихинформационных технологий в процесс обучения, повседневную жизньучащихся,повышениюэффективностиобученияразнымучебнымдисциплинам, в том числе и информатике.

Среди информационныхтехнологий следующего поколения можно выделить технологии длявзаимодействия с мультимедиа ресурсами. В первую очередь, это новыеспособы взаимодействия с виртуальными объектами с помощью такойтехнологии, как дополненная реальность.Один из существующих подходов определяет дополненную реальностькак среду с прямым или косвенным дополнением физического мирацифровымиданнымиврежимереальноговремениприпомощисоответствующего аппаратного и программного обеспечения компьютернойтехники.

Применение технологии дополненной реальности позволяетдостигнуть более высокой степени интеграции виртуального мира с реальным.Эта технология позволяет достичь нового уровня визуализации информации.Для работы с технологией дополненной реальности используют такиекомпьютерные платформы, как Google Glass, MS HoloLens, Google ARCore,Apple ARKit и др. Главной особенностью данной технологии являетсянепосредственная привязка к реальному окружающему миру, чего не хватаетв виртуальной реальности, постепенно внедряемой в систему образования.Технология дополненной реальности позволяет одновременно видеть ииспользовать виртуальные и реальные объекты в окружающем человека мире.Основные определения технологии дополненной реальности, а такженекоторые особенности и возможности её применения рассмотрены в работахР.