Применение современных технологий виртуальной и дополненной реальности на уроках математики

Автор: Соловьева Татьяна Викторовна

Организация: МАОУ СОШ № 76 с угл. изучением отдельных предметов

Населенный пункт: Свердловская область, г. Екатеринбург

Аннотация: В статье рассматриваются вопросы применения технологий виртуальной и дополненной реальности, в том числе применение игровых технологий в образовании в качестве ведущих. Речь идет об одной из таких технологий, как web-квест, его роли в формировании метапредметных результатов. Технология дает уникальные возможности развивать память, внимание, логику, пространственное воображение, развивать коммуникативные навыки.

Ключевые слова: web-квест, метапредметные результаты, технологии виртуальной и дополненной реальности

 

Введение см. по ссылке https://drive.google.com/open?id=0B6SAD1v-BuBZMEQ0WGV2QmJ4Tm8

За последние годы система образования в России претерпела множество изменений. Информатизация образования определяет развитие таких трендов, как электронное обучение, мобильное обучение, а в последнее время − дистанционное обучение. Данные технологии можно объединить в «современные» технологии − виртуальной и дополненной реальности.

Дополненная реальность − это новая технология, позволяющая добавлять или исключать виртуальные объекты в реальный мир.

Виртуальная реальность блокирует реальный мир и погружает человека в искусственно созданную цифровую вселенную. Дополненная реальность добавляет элементы цифровой вселенной в реальный мир. Эффективность использования современных технологий, так называемых технологий виртуальной и дополненной реальности можно подтвердить при систематическом применении на уроках и при проведении внеурочных занятий.

Эффективность использования современных технологий хочу продемонстрировать на примере геймификации, т.е. использование элементов компьютерных игр в неигровых ситуациях. Целью этого процесса является привлечение и повышение внимания обучающихся для улучшения их мотивации при решении практических задач, обучения новым видам деятельности. Потребность в применении геймификации возникла в силу необходимости модернизации устаревших мотивационных схем, где поощрение и наказание уже не дают нужного результата. Веб-квест как один из вариантов компьютерной игры также может с успехом применяться в образовательном процессе. Однако толкований данного термина немало, что затрудняет определение его сущности и пути внедрения в образовательный процесс.

Геймификация − это использование игровых элементов в неигровом контексте, то есть процесс, когда элементы игры используют для достижения реальных целей. Важно, что геймификация – это не создание полноценной игры, а только использование определенных элементов. За счет этого создается больше гибкости и большее соответствие желаемым целям.

Элементы геймификации могут фигурировать в различных формах и образах. Так, одной из форм геймификации в Сети являются веб-квесты, представляющиеся, в частности, игровым жанром, одним из вариантов компьютерной игры, который можно с успехом применять в образовательном процессе. «Веб-квесты представляют собой проблемное задание с собственным игровым сценарием, ролями и условиями, размещенное в сети Интернет». Образовательные веб-квесты ставят определенные задачи познавательного характера, которые могут быть связаны с содержанием учебного процесса и направлены на решение поставленной перед субъектом задачи.

Образовательный веб-квест рассматривается как определенная поставленная задача c элементами ролевой игры для максимального внедрения ресурсов сети Интернет в образовательную сферу. В основном такие веб-квесты тематические и носят развлекательно-образовательный характер.

Применение образовательных веб-квестов как инструмента изучения учебного материала успешнее вписывается во внеклассную работу, например, при самостоятельной подготовке по предмету. В таких случаях веб-квест выступает как источник учебной информации, усвоение которой является необходимым условием успешного прохождения веб-квеста. Чаще всего для поиска ответов на задания обучающийся вынужден прибегать к поиску информации в сети Интернет

Когда мы вносим элемент игры в серьезное или обыденное дело, мы заинтересованы не в том, чтобы заместить данное дело игрой, а в том, чтобы дать пользователю больше заинтересоваться нашей целью, легче включиться в заданный процесс.

К применению на уроках игровых технологий относятся не однозначно- от полного неприятия такой формы обучения до построения образовательного процесса с опорой на игру. С течением времени изменились и игры, в настоящее время актуально применять на уроках компьютерные игры, как вид деятельности с применением мультимедийных технологий, технологий виртуальной реальности.

Примером такого рода игры служит web-квест (http://solowi.wix.com/mnogogrannik), который имеет огромный успех у учащихся и родителей МАОУ СОШ № 76.

WEB-квест − это мини проект-путешествие, который имеет определенный сценарий, роли и условия выполнения. В квесте перед учащимися ставятся определенные задачи, связанные с содержанием отдельной учебной темы (Многогранники, 5 класс). При прохождении квеста ученик собирает, систематизирует, обрабатывает информацию и направляет свою деятельность на решение поставленных перед ним задач. Технология квеста вызывает у обучающихся интерес к заданию, которое им предлагается выполнить. Задаваясь целью пройти по маршруту web-квеста, ученик мотивирует себя к выполнению задач, направленных на получение результата, у него возникает интерес к тематике квеста, он включается в поисково-образовательную деятельность. Эти факты говорят о больших возможностях web-квеста в отношении формирования у обучающихся метапредметных образовательных результатов в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом, в том числе формировании функциональной грамотности на уроках математики и во внеурочной деятельности.

Таблица 1 Формирование метапредметных результатов на примере web-квеста

1.	В первую очередь учащийся знакомится с темой, главной задачей квеста, затем выбирает роль, в соответствии с которой он будет выполнять определенные учителем задания. Выбирая роль, ученик просматривает все предложенные роли, задания к ним.	Познавательные универсальные учебные действия (формирование, развитие)
2.	Ученик определяет для себя место в игре- путешествии, определяет функции, которые он будет выполнять.	Коммуникативные универсальные учебные действия (формирование)
3.	Ученики определяют и планируют свою деятельность в зависимости от выбранной роли	Формирование совокупности регулятивных универсальные учебные действия: Учится планировать свою деятельность; Работает с информацией; Выбирает эффективные пути достижения результата; Самостоятельно учится находить ответы на вопросы, получает результат; Осуществляет самоконтроль своей деятельности
4.	Ученики выполняют свою работу (свою роль)
5.	Работа в команде над презентацией работы	Регулятивные универсальные учебные действия развиваются умения учащихся в области ИКТ; Коммуникативные универсальные учебные действия
6.	Презентация работы: Групповой работы – презентация команды; Групповой работы – презентация роли.

 

Содержание. Многогранники. Прямоугольный параллелепипед. Куб. Пирамида. Призма. Развёртки многогранников. Геометрические тела.

Основная цель — развить пространственные представления учащихся путём организации разнообразной деятельности с моделями многогранников и их изображениями.

https://drive.google.com/open?id=0B6SAD1v-BuBZVWdFa0hqTFQ4bk0

Обзор занятия: При прохождении квеста учащиеся знакомятся с такими геометрическими телами, как цилиндр, конус, шар, объектом же детального изучения становятся многогранники. Один из аспектов изучения — способы изображения геометрических тел на бумаге; ученики учатся читать эти изображения, выделяя основные конструктивные особенности: число вершин, граней, рёбер, их расположение. Важнейшей целью изучения материала этой является развитие пространственного воображения учащихся, дети должны научиться выполнять несложные преобразования мысленного образа фигуры, связанные с изменением пространственного положения (например, рассмотреть с разных сторон) и конструктивных особенностей (например, мысленно свернуть куб из развёртки). Более подробно рассматриваются параллелепипед и пирамида. Расширить содержание и развить идеи, рассмотренные в данной квесте, поможет пункт «Модели многогранников».

В результате изучения данной темы при помощи квеста учащиеся должны научиться:

• распознавать цилиндр, конус, шар;

• распознавать многогранники; использовать терминологию, связанную с многогранниками: вершина, ребро, грань; «читать» проекционное изображение многогранника;

• распознавать параллелепипед, изображать его на бумаге в клетку, определять измерения; распознавать и называть пирамиду;

• распознавать развёртку куба, пирамиды, призмы; моделировать фигуры при помощи их развёртки.

Участие в web-квестом предполагает, что каждая группа проводит самооценку «своей» работы, сравнение его с продуктами других групп. Учащиеся не только представляют свою работу, но и делают выводы, чему они научились, чего достигли, оценивают свой личный вклад.

Таким образом, квест – это метод, способствующий развитию мышления и способности принимать решения в нестандартной ситуации, т.е. способствует развитию у учащихся метапредметных образовательных результатов. Следует отметить, что учащиеся активно включаются в работу, многие добиваются больших успехов, по сравнению с традиционным обучением по данной теме, каждый учащийся стремится стать лидером, победить и т.д. Дух соперничества захватывает учеников. Применение игровых методов вызывает у школьника стремление анализировать, сопоставлять, исследовать скрытые причины явлений, стимулируют познавательную активность, см. https://drive.google.com/file/d/0B6SAD1vBuBZU3Fjc002R0lkYmc/view?usp=sharing

Согласно результатам опроса учащихся, родителей и учителей МАОУ СОШ № 76, игры позволяют эффективнее обучать детей различного уровня и возраста.

Применение геймификации на уроках математики имеет свои плюсы и минусы.

Плюсы: удовольствие, эмоциональное включение, работа в группе

К сожалению, в современном образовании немного места отводится непосредственно удовольствию. Внося элементы игры, мы делаем образование более приятным. В игру легко эмоционально включиться, и это практически сразу ведет за собой следующие важные элементы: концентрацию внимания на задании, более легкое запоминание, интерес. В игре можно экспериментировать, осваивать новое пространство. За счет этого меньше страх ошибиться (всегда можно начать заново). Помогает раскрыть способности учеников (и учителей). Когда мы предлагаем ученикам нестандартные задания, это дает дополнительные возможности ребятам проявить себя. Опыт работы в команде для учеников: переговоры, аргументация, координация действий.

Минусы: Если образование в большей степени состоит из игр, интерактивной работы, то другие, более «традиционные» формы работы (лекции, семинары и проч.) – могут восприниматься хуже.

Ухудшение атмосферы в классе, если в предлагаемых элементах игры постоянно присутствует конкурентные, соревновательные мотивы. Для того чтобы избежать этой ситуации, стоит ограничить использование соревновательных мотивов, вместо этого необходимо использовать достижение общекомандных целей. Смещение мотивации: в случае, если подкрепляются Этой опасности также можно избежать за счет поддержки собственного интереса учеников без помощи оценок или других вознаграждений.

Кроме технологии web-квест, к технологиям дополненной реальности можно отнести и применение электронных приложений (в том числе мобильные) на основе: MathLearning, CalcFlow и VR Math.

MathLearning − интеллектуальное приложение для виртуальной реальности, специально разработанное для вовлечения младших детей в занятия по математике. Красочные VR-анимации учат детей младшего возраста основам математики. Дети научатся складывать числа, вычитать и умножать.

CalcFlow − это математическое приложение, предназначенное для старших школьников. Позволяет изучать математические теоремы и сценарии в интерактивной среде виртуальной реальности. Включает такие темы, как сложение и произведение векторов, интегралы, графики, нормальные и сферические координаты ленты Мебиуса.

VR Math − интерактивное приложение, помогающее учащимся понять геометрию, графики и векторы. Для учителей доступна функция, которая позволяет создать виртуальный класс, в который можно добавить задачи и объяснять их ученикам. Например, выделить ребра, вершины, грани фигуры. Учащимся также предоставляется возможность самообучения.

Широкое применение приложения AdobeReader на IPad во время работы на уроке позволяет обеспечить ученика необходимой дополнительной литературой и справочными материалами. С перечнем приложений для iPad, чаще всего используемых на уроках математики можно ознакомиться в следующем документе: см. ссылку https://drive.google.com/open?id=0B6SAD1v-BuBZRUZ4UDJfcWt4TU0

Самый простой способ работы учеников с приложением – это создание роликов по уже готовым текстам (иллюстрация задачи, ее решения, вывод формулы или правила)

Подача материала в виде анимированных роликов помогает запомнить гораздо больше информации, нежели простой рассказ или лекция. Дело в том, что при просмотре видео задействовано два канала восприятия- слуховой и зрительный. Кроме того, в процесс вовлекается еще одна особенность нашего мозга- мылить картинками, что позволяет лучше запоминать информацию именно в форме последовательных визуальных образов.

В образовательном процессе приложение «Объясняшки» востребовано и может иметь широкое применение:

Учебные ролики (домашнее задание по выбору, презентации, мотивирующие ролики, постановка проблемы и т.д.)- примеры роликов см. ссылку: https://drive.google.com/open?id=0B6SAD1v-BuBZaHpPR0xJc2lPM0E

Оформление творческих мероприятий в школе (анонсы событий, реклама);

Информационное сопровождение педагогических советов, семинаров;

Организация досуга (внеурочные мероприятия, проведение, оформление конкурсов).

Использование технологий виртуальной и дополненной реальности в обучении − это один из главных трендов в современном образовании. Виртуальная реальность позволяет наглядно продемонстрировать сложные процессы, а также не только дать сведения о любом процессе, явлении, понятии или историческом событии, но и показать его с любой степенью детализации и разными сценариями. Но современные технологии не являются решением всех проблем учителя, хотя и привлекает интерес учащихся. Учитель должен грамотно и гибко подходить к их использованию в учебном процессе, чтобы за применением цифровых образовательных ресурсов не потерять главное предназначение математики – развитие мышления учащихся, умение использовать математические знания в различных областях деятельности, грамотно вести рассуждение, обладать навыками анализа.

Литература:

1. Геймификация. Словарь терминов управления персонала, обучения и развития персонала. [Электронный ресурс]. — Режим доступа URL: http://www.trainings.ru/librarv/dictionarv/ca8ef1540361 a3404fe24270c9192fd
2. Мазелиз А.Л. Геймификация в электронном обучении [Электронный ресурс]. Режим доступа URL: http://www.vvsu.ru/files/D662423D-D398- 421A-9671 -213199E1880E.pdf
3. Кузнецова Т.А. Технология веб-квест как интерактивная образовательная среда. [Электронный ресурс]. — Режим доступа URL: http://ito.edu.ru/2011/Ivanovo/II/II-0-12.html
4. Благовещенский И.А., Демьянков Н.А. Технологии и алгоритмы для создания дополненной реальности // Моделирование и анализ информационных систем. –2013. −Т. 20, No2. – C. 129–138.
5. Григорьева Т.И., Потапов А.А., Пронина О.И., Шапиро К.В. Использование элементов технологии «дополненной реальности» в образовательной деятельности как необходимое условие развития цифровых навыков школьников поколения Z .- Режим доступа: https://conf.rcokoit.ru/events/17439, свободный.
   6. Дополненная реальность – новый взгляд на окружающий мир.
   7. Лёвина А.П. Знакомство с дополненной реальностью // Молодежный научно-технический вестник. – М.: Издатель ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Н.Э. Баумана», 2014.
   8. Миловидов С.В. Принципы «дополненной реальности» и интерактивная реконструкция в музеях.
   9. Петрова О. Дополненная реальность. Создание ауры.
   Что такое AR (дополненная реальность)?

1. file0.doc.. 80,5 КБ

Опубликовано: 30.06.2023