Диссертация (1168722), страница 13
Текст из файла (страница 13)
При таком подходе система дополненной реальности зрительночастично или полностью замещает материальный объект виртуальнымобъектом, обладающим требуемыми характеристиками. Подобные средстваобучения могут применяться в рамках практических или лабораторныхзанятий со школьниками, когда выполнение заданий в реальных условияхнецелесообразно или невозможно в силу тех или иных причин (Приложение3), что значимо не только для обучения информатике, но и при обучениидругим школьным дисциплинам в рамках межпредметной интеграции.
Вкачестве примера можно отметить занятия, для которых сложно подобратьтребуемое оборудование из-за его стоимости, недоступности, размеров,76трудозатрат и других факторов. Другим примером являются средстваобучения, которые могут представлять опасность для человека или самогообъекта изучения в силу его уникальности, хрупкости, электроопасности идругих причин.В качестве примера лабораторной работы по информатике, в рамкахкоторой используются визуальные средства обучения, разработанныесогласно первому подходу, можно выделить выполнение школьникамизадания по сборке системного блока для персонального компьютера.Известно, что некорректные действия обучающихся при выполнении такогозадания могут привести к порче достаточно дорогостоящего оборудования. Сучётом возможностей технологии дополненной реальности в качествекомпонентов системного блока (процессор, материнская плата, видеокарта,оперативная память и т.п.) могут применяться обычные бумажные листы соспециальными маркерами дополненной реальности, напечатанными на бумагеобычным принтером.
Обучающийся, глядя через систему дополненнойреальности (например, используя смартфон или планшет и специальноепрограммное обеспечение), вместо бумажных маркеров будет видеть нарабочем столе виртуальные компоненты системного блока персональногокомпьютера.Манипуляцииврамкахвыполненияучебногозаданияосуществляются благодаря перемещению бумажных маркеров дополненнойреальности в соответствии с ранее изученными правилами сборки системногоблока.Основным негативным фактором такого подхода к обучениюсоответствующему разделу курса информатики является недостаточностьвыработки практических умений по работе с реальными составляющимисистемного блока компьютера, поскольку все действия выполняютсяобучающимися при помощи бумажных листов. Поэтому применениеподобных средств обучения информатике нецелесообразно, если у каждогошкольника имеется доступ к реальным компонентам компьютеров, априменениетехнологиидополненнойреальностинепредоставляет77возможности увеличения интенсивности обучения – повышения объёмаусваиваимого учебного материала или сокращения затрачиваемого учебноговремени без потери качества обучения.Другим значимым негативным фактором использования данногоподхода, который также необходимо учитывать при формировании моделиобучения информатике, является физическая недоступность для школьникаизучаемых объектов и их свойств, которые можно было бы ощутитьтактильно, таких как вес, температура, текстура и т.п.
Уменьшитьотрицательное влияние указанного недостатка можно за счёт применениятиповых замещающих объектов со схожей текстурой, формой и весом. Такиезамещающие объекты и средства могут быть изготовлены при помощисовременных 3D-принтеров, имеющихся во многих школах.Второй подход обусловлен созданием виртуальных информационныхслоёв на реальных объектах, изучаемых или используемых в качестве средствобучения. В рамках этого подхода в соответствии с проектируемой модельюобучающиеся смогут взаимодействовать с настоящими средствами иобъектами, на которых при помощи технологии дополненной реальностибудут отображаться виртуальные информационные слои.Например, при проведении экспериментального обучения в рамкахнастоящего исследования в ходе изучения устройства жёсткого дискакомпьютера учащиеся ГБОУ г.
Москвы «Школа №1409» имели возможностьрасположить виртуальный информационный слой на реальном жёстком диске.На таком материальном объекте при помощи технологии дополненнойреальностивизуализировалсяеговиртуальныйаналог,школьникиприобретали возможность наблюдать жёсткий диск в работе или увидеть егоструктуру (кластеры, секторы и т.п.), как показано на Рисунке 9.78Рисунок 9 – Виртуальная модель строения жёсткого диска отображаетсясистемой дополненной реальности на реальном жёстком дискеВторой подход представляет интерес, поскольку описываемыйинтерактивный информационный слой невозможно добавить на реальныйобъект без применения технологии дополненной реальности.
При такомподходе система дополненной реальности «дополняет» материальный объектинформацией, значимой для обучения. В качестве такой информации можетвыступать инструкция по использованию объекта, его структурная схема илиразнообразные «слои». В качестве примера можно отметить описаниеотдельных функциональных областей микросхемы либо явное указаниеназваний компонентов материнской платы компьютера, как это показано наРисунке 10 на основе разработок, осуществлённых в рамках подтверждениягипотезы настоящего исследования. При втором подходе в качестве элементовинформационного слоя можно выводить графические и фотографическиеизображения, видеофрагменты и 3D-модели.При разработке модели обучения информатике необходимо учитывать,что, несмотря на специфику каждого из предлагаемых к использованиюподходов для разработки и применения визуальных средств обучения, имеется79возможность комбинирования таких подходов в разных соотношениях. Так, вчастности, при обучении на уроках информатики в основной школеархитектуре персонального компьютера в реальный системный блок сустановленной в нём материнской платой могут быть помещены объекты,символизирующие составляющие компьютера для их распознавания системойдополненной реальности.
Это даёт возможность педагогом и школьникам,«располагая» различные замещающие объекты на материнской плате, припомощитехнологиидополненнойреальностизаставитьтребуемыйвиртуальный объект переместиться в нужное место.Рисунок 10 – Информационный слой с указанием названий элементов припомощи технологии дополненной реальности в реальном времениотображается на настоящей материнской плате компьютераПриизучениисоответствующегоразделакурсаинформатикиприменение такого комбинированного подхода позволит обучающимсяизбежать поломки дорогостоящих реальных достаточно хрупких компонентовкомпьютера (Приложение 3), сформировать его заданную конфигурацию бездополнительных затрат и свести к минимуму «рутинные» операции, зачастую80отнимающие много времени и усилий, не способствуя формированиютребуемых знаний и умений.Следует понимать, что каждый из отобранных для дальнейшегоисследования подходов обладает своей спецификой и областью наиболееэффективного применения.
Кроме того, из-за относительной сложностипрактической реализации, второй подход является менее распространённым,поскольку сформировать новый объект существенно легче, чем визуальнодополнитьужесуществующийреальныйобъектиз-затрудностейпозиционирования и распознавания предметов.Врамкахмоделированиюнастоящегометодическойисследованиясистемыпроведенаобученияработапоинформатике,предусматривающей использование средств и технологий дополненнойреальности в качестве объекта для изучения и средства обучения.
В рамкахтакого моделирования были отобраны, систематизированы и визуализированыв виде трёх графов, содержащих 78 вершин-элементов, факторы, подробноописанные в первой главе настоящей диссертации. Кроме этого, принималисьво внимание все содержательные методические аспекты, характеризующиесовременные подходы к преподаванию информатики в основной школе, атакже ранее описанные подходы к построению и возможному применениюсистем дополненной реальности в обучении школьников (в качестве основыдля совершенствования методов обучения информатике).Общее представление об основных компонентах предлагаемой моделиможно получить из Рисунка 11.
При этом для раскрытия блоков «Содержаниеобучения информатике» и «Средства обучения информатике» необходимыотдельные рисунки, которые будут приведены и описаны ниже. Реализацияуказанноймоделинеобходима,втомчислеидляпоследующейэкспериментальной части исследования, направленной на подтверждение егогипотезы.81Содержание обученияинформатикедополненная реальностькак объект изучения исредство обученияИнформация иинформационныепроцессыАвтоматизацияинформационныхпроцессовИнформационноемоделированиеЦелиподготовка учащихся к жизни в информационном обществеЦели обучениятехнологии дополненнойреальности в курсеинформатикиТехнология дополненной реальностив курсе информатикивзаимосвязь «объект изучения – средство обучения»Технологиядополненной реальностикак объект изученияПредставлениеинформацииТехнологиядополненной реальностикак средство обученияПринципы созданияи критерии отборасредств обученияинформатикеЦелесообразностьЛокальноепозиционированиеНаглядностьМетоды обучения информатикена основе разработки и использования средств дополненной реальностиЗамена объектаКомбинированиеДобавлениеинформационногослояЗависимость от контекстаПолная контекстнаязависимостьИнформационныетехнологииПолная контекстнаянезависимостьОсновыалгоритмизации ипрограммированияЦели использованиятехнологии дополненнойреальности в курсеинформатикиРисунок 11 – Модель методической системы обучения курсу информатики основной школыс использованием технологии дополненной реальностиСредства обученияинформатикедополненнаяреальность какобъект изучения исредство обученияУчебнопознавательныезадачи и заданияАппаратное ипрограммноеобеспечениедополненнойреальностиИнформационныеслои3D-моделиМатериальныеобъекты –маркерыдополненнойреальности82Впредставленноймоделиотраженыблокиикомпонентыметодической системы обучения информатике в основной школе сиспользованием технологии дополненной реальности, а также их взаимосвязи.Модель состоит из шести основных блоков: «Технология дополненнойреальностив курсеинформатики», «Цели»,«Содержание обученияинформатике», «Методы обучения информатике», «Принципы создания икритерии отбора средств обучения информатике», «Средства обученияинформатике».Центральный блок «Технология дополненной реальности в курсеинформатики» отображает взаимосвязь технологии дополненной реальностикак объекта изучения и средства обучения.
Данный блок также соединен сцелями применения технологии дополненной реальности, методами обученияинформатике, обусловленными описанными подходами к разработке ииспользованию средств дополненной реальности, содержанием обученияинформатике, а также средствами обучения информатике через блок«Принципы создания и критерии отбора средств обучения информатике».Блок«Цели»раскрываетосновноецелеполаганиевнедрениятехнологии дополненной реальности в курс информатики основной школы,ориентированноенаподготовкушкольниковкжизнивусловияхинформационного общества. При этом планируется, что соответствующаяглобальная цель обучения будет достигнута за счёт достижения локальныхвзаимосвязанных целей: обучения технологии дополненной реальности вкурсе информатики как перспективной технологии, а также использованиятехнологии дополненной реальности для повышения эффективности обученияинформатике в школе.Блок «Методы обучения информатике» отражает взаимосвязь трёхосновных методов, обусловленных подходами к применению дополненнойреальности,–заменыобъекта,комбинированияидобавленияинформационных слоёв.
При этом явно выделяется критерий для такойклассификации, в качестве которого выступает зависимость от контекста,83поскольку чем больше виртуальные модели взаимодействуют с реальнымокружением, тем выше такая зависимость: замена объекта – зависимостьтолько от положения всего предмета, применение информационных слоёв –зависимость не только от положения предмета, но и от его свойств и состава.Рассмотрев основные подходы к разработке и применению средствдополненной реальности, в рамках проводимого моделирования необходимовыделить содержательные области школьного курса информатики, длякоторых эффективным оказалось бы обучение с использованием такойтехнологии.Приобучениисодержательнойлинии«Информацияиинформационные процессы» формируется представление школьников обинформационных процессах, автоматизация которых возможна благодаряприменению современных средств информатизации, к числу которых могутбыть отнесены и средства дополненной реальности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
