Диссертация (1168722), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Способ замены виртуальных объектовреальными. «Сборка персонального компьютера».Задание нацелено на получение необходимых знаний и умений посборке персонального компьютера в рамках освоения раздела курсаинформатики «Архитектура персонального компьютера». Чтобы проверитьзнанияучащихся–последовательностиикакиекудакомпонентыустанавливаются,компьютера,используетсявкакойсистемадополненной реальности (в качестве средства обучения). Применяемоепрограммное обеспечение – игровой движок Unity3d и комплект средствразработки Vufloria.Дляэтогошкольникамнеобходимопомещатьмаркеры,«символизирующие» определенные компоненты компьютера в нужные местав заданном порядке.
После окончания сборки виртуальной модели проводитсятест, в рамках которого симулируется включение компьютера. Если школьникна этапе «сборки» допустит ошибки, на виртуальных моделях визуально будутвыполнены те же действия (последствия), которые имели бы место в реальномкомпьютере. Если же тест пройден успешно, модель в системе дополненнойреальности запущена и функционирует, считается, что учащийся овладелзнаниями компонентного состава и умениями по сборке компьютера, послечего он может быть допущен к работе с настоящим оборудованием.135После выполнения действий в условиях использования системыдополненной реальности школьникам предлагается собрать компьютер изреальных компонент, используя полученные до этого знания и умения.Выполняя это задание в два этапа, школьники закрепляют полученные знанияи вырабатывают умения по сборке компьютера.
При таком подходе средстваобучения в виде системы дополненной реальности позволяют школьникамсначала изучить детали и проверить свои знания без опасности навредитьдорогостоящему и хрупкому оборудованию. Сборка визуальной модели врамках применения технологии дополненной реальности позволит быстровыполнить первую часть работы и оценить учащегося. Кроме того, достаточносложно иметь в классе требуемое количество индивидуальных (для каждогошкольника) рабочих комплектов для сборки персонального компьютера.Система дополненной реальности позволит оценить корректностьполученных умений, тогда как сборка компьютера из реальных элементовпозволит получить необходимый (в том числе и тактильный) навык помеханической сборке.
Результатом такого задания для школьника долженбыть корректно собранный из компонент работоспособный компьютер. Витоге обучающийся получит требуемое представление об архитектуре иобщих принципах устройства современной компьютерной техники.Практическое задание №2. Способ замены реальных объектоввиртуальными. «Изучение устройства жёсткого диска компьютера».Задание выполняется в три основных этапа, подробно описанных вПриложении 2.
В рамках задания применяется программное обеспечение –система Augmented для мобильных компьютерных систем на базе платформAndroid и IOS, а также редактор 3D-моделей SketchUp для 3D-моделированияпри создании визуальных объектов.Напервомэтапеврамкахосвоенияраздела«Архитектураперсонального компьютера» учащиеся изучают жёсткий диск по имеющимсяучебным материалам – реальный жёсткий диск «в сборе», фотографииразобранного жёсткого диска, схемы и картинки.
Основные элементы136жёсткого диска рассматриваются и определяются на фотографиях. Затемизмеряются габариты имеющегося реального жёсткого диска.Собрав всю необходимую информацию, учащиеся переходят ковторому этапу задания, выполняемому за компьютером. При этом развиваетсяумение комбинировать информацию, полученную из разных источниковразличнымиметодами.Используяпрограммудлявизуального3D-моделирования, школьникам необходимо создать модель жёсткого диска беззащитной крышки, соблюдая габариты, не забывая создавать основныеэлементыконструкции.Вэтотмоментвыполнениязадания3D-моделирование, визуальные виртуальные объекты и система дополненнойреальности выступают в качестве объекта для изучения (школьники изучаюттехнологию создания или наполнения систем дополненной реальности).
Пополноте и точности построения визуальной модели учитель может определитьстепень подготовленности учащегося в области устройства жёсткого диска.На заключительном третьем этапе работы школьники используютсозданные визуальные 3D-объекты для наполнения системы дополненнойреальности и отображают виртуальную модель «раскрытого» жёсткого дискана реальном жёстком диске, визуально подменяя реальный диск созданноймоделью. При этом приобретаются новые возможности для наглядногоизучения особенностей и возможностей, как самой технологии дополненнойреальности (необходимо синхронизировать компьютерную модель с маркеромв реальном мире), так и устройства жёсткого диска (дополненная реальность –средство обучения).
Учащиеся не только изучают устройство жёсткого диска,но и проходят весь путь создания модели дополненной реальности, тем самым,одновременно осваивая и применяя данную технологию. В рамкахвыполнения этого задания дополненная реальность выступает взаимосвязанокак объект изучения и средство обучения. Результатом выполнения этойпрактической работы является корректная визуальная модель жёсткого диска,отображенная правильным образом на реальном жёстком диске.137Практическое задание №3. Способ комбинированного использованияреальных ивиртуальных объектов. «Изучение материнскойплатыкомпьютера».Изучение архитектуры компьютера в курсе информатики основнойшколы связано со множеством трудностей, примерами которых являютсясложностьматериалаи«оторванность»изучаемыхсхематическихизображений от реальных компонентов компьютера.
Для визуализации связеймеждуизучаемымисхемамииреальнымиобъектамиможетбытьиспользована технология дополненной реальности. Такая технологияпозволяет связывать абстрактные схемы с физической реализацией.Устройством компьютера, максимальноприближенным к спецификеразличных видов архитектуры компьютера, является материнская плата. Всвязи с этим такая плата может являться хорошей физической основой длясистемы дополненной реальности при разработке соответствующих средствобучения.В рамках задания применяется программное обеспечение – системаAurasma (HP Reveal) для мобильных компьютерных систем на базе платформAndroid и IOS. Учащиеся, наблюдая материнскую плату через устройстводополненнойреальности,видятфизическуюреализациюразличныхэлементов сразу и изучают, как такие элементы расположены на устройстве.Кроме того, данная технология позволяет соединить и визуализироватьодновременно несколько схем на одной материальной основе, как этопоказано на Рисунке 19, отображая различные подсистемы компьютера.
Темсамым, в рамках выполнения задания формируются и оказываютсязадействованными внутридисциплинарные связи, систематизируя различныевзгляды на структуру компьютера. В качестве результата выполнения заданияи самостоятельного наблюдения школьники должны ответить на ряд вопросовпо пройденной теме.138Рисунок 19 – Комбинирование реальных и виртуальных объектов дляобучения школьников компонентам материнской платыкомпьютера и их связямПрактическоезадание№4.Способдинамическихмаркеров.«Настройка беспроводной компьютерной сети».Задание призвано показать школьникам, как именно работаютразличные технологии, лежащие в основе беспроводных компьютерных сетей.При выполнении задания учащиеся работают, как минимум, с двумяобъектами.
Для примера рассматривается соединение по технологии Wi-Fi. Впрактическойработеприменяютсядваобъекта–Wi-Fi-роутериподключаемое устройство. В роли роутера выступает обычный статический139маркер, визуализируемый в виде роутера. В роли подключаемого устройстваудобнее всего использовать мобильное устройство – смартфон или планшет.При подготовке и выполнении задания применяется программное обеспечение– игровой движок Unity3d и комплект средств разработки Vufloria.В начале практической работы устройство дополненной реальностидемонстрирует модель распространения радиоволн от роутера.
Подобныепрограммы для моделирования существуют, однако они не учитываютспецифики технологии дополненной реальности. С помощью дополнительныхобъектов, как физических, так и виртуальных, демонстрируется, как волныбудут огибать те или иные препятствия. Благодаря такому моделированиюучащиеся смогут увидеть в реальном времени то, что поможет лучше понять,где и как лучше размещать устройства для беспроводной сети, как этопоказано на Рисунке 20.Далееврамкахпрактическойработышкольникамнагляднодемонстрируется, как соединяются между собой два устройства, какиесигналы, какое устройство отправляет, и в какой последовательности.Благодаря такому визуальному моделированию учащиеся лучше понимаюталгоритм сопряжения двух и более устройств.
Всё это время дляраспознавания мобильного устройства на его экран выводятся маркерыдополненной реальности. Далее при выполнении практической работыучащиеся должны настроить мобильные устройства так, чтобы подключить ихк роутеру. Для этого необходимо установить соответствующий эмуляторподключения на устройство. В зависимости от этапа подключения на экранесмартфона или планшета будут меняться различные маркеры, тем самым,сообщая устройству дополненной реальности, выступающего в качествесредства обучения, что выводить на экран.140Рисунок 20 – Используемая в качестве средства обучения информатикевизуальная модель распространения радиоволн изWi-Fi роутера по помещениям зданияБлагодаря этой практической работе учащиеся приобретут умениябазовой настройки оборудования и при этом будут наблюдать, что должнопроисходить на экране устройства, какие сигналы в это время будут полученыи отправлены.
Результатом выполнения практической работы будет являтьсянастроенное школьником работоспособное соединение между различнымикомпьютернымиустройстваминаосновеприменениятехнологийбеспроводных сетей.Как следует из указанных примеров и данных таблицы 1 большинствозадач и заданий, для которых дополненная реальность лежит в основеразработки средств обучения, можно отнести к теме «Архитектуракомпьютера» курса информатики основной школы. Это обусловлено тем, чтоуказанная технология наиболее эффективна при изучении различныхтехнических устройств либо принципов их работы.В качестве наглядного примера создания в рамках школы ииспользования визуальных объектов дополненной реальности как средствобучения архитектуре компьютера можно привести разработки, проведённыев ходе настоящего исследования, предоставляющие школьникам возможность141увидеть, как работает жёсткий диск компьютера (Рисунок 21).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
