Диссертация (Технология дополненной реальности как объект изучения и средство обучения в курсе информатики основной школы), страница 2

Азумы, Ф. Кисино, Т. Кодела, А.С. Конушина, П. Милграма, С.К. Онга,7В.Р. Роганова, М. Саирио, Б. Чэна, М.Л. Юана, и др. К преимуществамиспользования технологии дополненной реальности относят возможность«наложения» при помощи компьютерной техники информационного слоя(надписей, картинок, объёмных моделей и т.п.) на материальные объекты вреальном времени в зависимости от окружающей обстановки, а такжевозможностьманипуляциивиртуальнымиобъектамивреальномпространстве. К проблемным аспектам применения этой технологии относятсложность интеграции виртуального и реального мира, а именно, проблемыраспознавания,позиционированиянеобоснованностьвинекоторыхвыводаслучаяхинформации,заменреальныхатакжеобъектоввиртуальными.На сегодняшний день проведено относительно малое количествонаучных исследований в области использования технологии дополненнойреальности в образовании. Среди ученых, занимающихся данной проблемой,следует выделить С.

Джохима, Х. Кауфманна, Л.Л. Лопез, Б. Мейера,Т. Нослони. В их работах описываются преимущества использования средствдополненной реальности в образовании, а также предлагаются учебныезадания, связанные с применением данной технологии в образовательномпроцессе.Средивизуальныхсредствинформатизацииобразования,базирующихся на технологии дополненной реальности, можно отметитьсреды Aurasma, MITAR и Augmented.Теоретическиевопросывнедрениятехнологиидополненнойреальности в систему обучения школьников информатике до сих пор остаютсяне изученными.

Необходимость использования и обучения технологиидополненной реальности на уроках информатики основной школы обоснованадвумя основными причинами. Во-первых, использование технологиидополненной реальности может существенно повысить эффективностьобучения информатике, поскольку эта технология обладает рядом уникальныхпреимуществ, таких как повышение наглядности, проведение ранееневозможных лабораторных работ, а также повышения степени интеграции8информационных технологий в учебный процесс благодаря снижениюограничений современных компьютерных пользовательских интерфейсов. Вовторых,технологиядополненнойреальностиначинаетвходитьвповседневную жизнь и профессиональную деятельность современногочеловека, а значит, необходимо обучать работе с такой технологией в рамкахобщеобразовательного курса информатики.

К сожалению, несмотря наочевиднуюзначимостьтехнологиидополненнойреальностидляобразовательного процесса, современная методическая система обученияинформатике в основной школе не содержит такую информационнуютехнологию ни в качестве объекта изучения, ни в качестве средства обучения.Такимобразом,можновыделитьпротиворечиемеждунеобходимостью использования средств информационных технологий дляповышения эффективности обучения информатике в основной школе,существеннымобразовательнымпотенциаломтакойсовременнойинформационной технологии, как технология дополненной реальности, содной стороны, и отсутствием методики обучения и использованиятехнологии дополненной реальности в курсе информатики основной школы, сдругой стороны.

Необходимость устранения выявленного противоречиясвидетельствует об актуальности исследования и определяет его проблему.Проблема исследования: теоретическое обоснование возможности ицелесообразности использования технологии дополненной реальности дляповышения эффективности обучения информатике в основной школе,определениеподходовкобучениюинформатикесиспользованиемтехнологии дополненной реальности, нахождение взаимосвязи способовобученияииспользованиятехнологиидополненнойреальностивобщеобразовательном курсе информатики основной школы.Цельисследования:усовершенствоватьметодикуобученияинформатике в основной школе за счёт включения в содержание курсакомпонентов, связанных с технологией дополненной реальности, а также9выявить влияние использования такой технологии на эффективность обученияинформатике.Объектисследования:процессобученияинформационнымтехнологиям и их использования в школьном курсе информатики.Предметисследования:методикаобученияииспользованиятехнологии дополненной реальности в курсе информатики основной школыГипотеза исследования: если в курс информатики основной школывнедрить технологию дополненной реальности в качестве объекта изучения исредства обучения во взаимосвязи, то:− повыситсяэффективность обучения архитектуре компьютера,моделированию и другим дидактическим элементам курса информатики засчёт повышения наглядности учебного материала, его интерактивности, болеевысокой степени интеграции виртуальных моделей и реального мира;− курс информатики основной школы будет расширен благодарявозможности проведения ранее недоступных практических работ, а такжевключения самой технологии дополненной реальности в качестве объектаизучения;− учащиесябудут лучше подготовлены к жизни и работе винформационном обществе за счёт овладения визуальными средствамитехнологии дополненной реальности и подходами к практическомуприменению таких средств.Указанныеобуславливаютцель,объект,необходимостьпредметрешенияигипотезаследующихисследованияосновныхзадачисследования:1.

Определитьсуществующиеподходыкрассмотрениюинформационных технологий в качестве объекта изучения и средстваобучения;2. Выявить теоретические и технологические предпосылки обученияи использования технологии дополненной реальности в школьном курсеинформатики;103. Создатьмодельметодическойсистемыобучениякурсуинформатики основной школы с использованием технологии дополненнойреальности;4.

Разработать и описатькомпоненты методической системыобучения технологии дополненной реальности в курсе информатики основнойшколы;5. Сформировать систему учебно-познавательных задач и визуальныхсредств технологии дополненной реальности для обучения информатике восновной школе;6. Провести экспериментальную проверку эффективности обученияинформатике в основной школе посредством внедрения технологиидополненной реальности.Методологической и теоретической основой исследования являются:− системно-деятельностный подход в образовании (А.Г. Асмолов,Л.С.

Выгодский, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, В.В. Рубцов,Д.Б. Эльконин и др.);− теория и методика обучения информационным технологиям в курсеинформатики основной школы (И.Н. Антипов, С.А. Бешенков, Л.Л. Босова,Ю.А. Быкадоров, Е.П. Велихов, А.Г.

Гейн, А.П. Ершов, В.Г. Житомирский,Т.Б. Захарова,Г.А. Звенигородский,В.А. Каймин,А.А. Кузнецов,А.Г. Кушниренко, М.П. Лапчик, Г.В. Лебедев, И.В. Левченко, В.С. Леднев,Б.Н. Наумов, Ю.А. Первин, Т.Н. Суворова, Е.К. Хеннера, С.И.

Шварцбурд,А.Г. Щеголев и др.);− исследования в области использования средств информационныхтехнологий в образовательном процессе (О.А. Абдулина, С.И. Архангельский,С.Л. Атанасян, Е.Ы. Бидайбеков, В.А. Бубнов, Я.А. Ваграменко, И.Б. Готская,С.Г. Григорьев,В.В. Гриншкун,О.Ю. Заславская,С.Д.

Каракозов,О.А. Козлов, А.М. Кондаков, В.А. Кудинов, А.А. Кузнецов, Т.А. Лавина,В.Л. Латышева,Д.Ш. Матрос,Н.И. Пак,И.В. Роберт,А.Л. Семенов,11О.Г. Смолянинова, А.Н. Тихонов, А.Ю. Уваров, Ст. Хэппел, С.В. Щербатых идр.);− теоретические исследования в области технологии дополненнойреальности (Р. Азума, Ф.

Кисино, Т. Кодел, А.С. Конушин, П. Милграм,С.К. Онг, В.Р. Роганов, М. Саирио, Б. Чэн, М.Л. Юан, Б.С. Яковлев и др.);− исследованиядополненнойвобластиреальностивиспользованияобразовательномсредствпроцессетехнологии(С. Джохим,Х. Кауфманн, Л.Л. Лопез, Б. Мейер, Т. Нослони, М.В. Ядровская и др.).Методыисследования.Длярешенияпоставленныхзадачиспользовались следующие методы: общенаучные методы теоретическогоисследования (анализ, синтез, формализация, моделирование, классификация,обобщение, изучение литературы); методы эмпирического исследования(изучение педагогического опыта, наблюдение, беседа, анкетирование,тестирование);методыобъектно-ориентированногопроектированияипрограммирования; разработка визуальных моделей и средств дополненнойреальности; педагогический эксперимент и статистические методы.Научная новизна исследования заключается в следующем:1.Обоснована возможность ицелесообразность обученияииспользования технологии дополненной реальности в курсе информатикиосновной школы с опорой на учет взаимосвязи «объект изучения – средствообучения»;2.Конкретизированыиадаптированыпонятия«технологиядополненной реальности» и «средства дополненной реальности» с учётомпсихолого-возрастных особенностей учащихся для включения этих понятий всодержание обучения информатике в основной школе;3.Созданамодельметодическойсистемыобучениякурсуинформатики основной школы с использованием технологии дополненнойреальности, учитывающая специфику подготовки обучающихся в основнойшколе, особенности и преимущества технологии дополненной реальности,12традиционные и специально разработанные требования к применениюсоответствующих средств информационных технологий;4.Разработаны подходы к созданию и использованию системывизуальных средств технологии дополненной реальности, основанные наприменении информационных слоёв, статических и динамических маркеров,замен реальных объектов виртуальными и виртуальных объектов реальными;5.Определены критерии отбора, разработки и систематизациизаданий для обучения информатике в основной школе с использованиемтехнологии дополненной реальности в качестве объекта изучения и средстваобучения с учётом особенностей, преимуществ и недостатков даннойтехнологии.Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:− предложено использование технологии дополненной реальности дляповышения эффективности обучения информатике в основной школе;− расширены цели и содержание обучения курсу информатикиосновнойшколы,предполагающиевзаимосвязанноеобучениеииспользование технологии дополненной реальности;− выявленыспособыиспользованиятехнологиидополненнойреальности при обучении информатике в основной школе, на основаниикоторых разработана классификация учебно-познавательных задач поинформатике.Практическая значимость исследования состоит в том, что:− сформирована система учебно-познавательных задач для обучения ииспользования технологии дополненной реальности в курсе информатикиосновной школы (обучение технологии дополненной и виртуальнойреальности, архитектуре компьютера, формализации и моделированию,телекоммуникационным технологиям);− отобранинструментарийдлясозданиявизуальныхсредствтехнологии дополненной реальности (системы Blender, SketchUp, Unity3d,Vufloria, Augmented, HP Reveal и др.), с помощью которого разработаны13средства обучения информатике (3D-модели, информационные слои,статические и динамические маркеры, системы распознавания образов ипозиционирования);− разработаны методические рекомендации и фрагмент тематическогопланирования для обучения и использования технологии дополненнойреальности в курсе информатики основной школы.Достоверностьиобоснованностьрезультатовисследованияобеспечены опорой на достижения в области психологии и педагогическихнаук, теории и методики обучения информатике, разработки и использованиясовременных мультимедиа технологий, адекватностью используемых методовзадачам исследования, учетом потребностей современной системы обученияинформатике в основной школе, апробацией материалов исследования вреальном образовательном процессе и данными результатов педагогическогоэксперимента.Исследование проводилось в три этапа с 2013 г.