Использование технологии дополненной реальности в учебном процессе по физике как фактор личногостного развития обучающихся

Автор: Дарийчук Надежда Евгеньевна

Организация: МАОУ Плехановская СОШ

Населенный пункт: Пермский край, Кунгурский м. р-н, с.Плеханово

Образование сегодня уже немыслимо без применения новых информационных технологий. Одним из наиболее перспективных направлений использования информационных технологий в физическом образовании является компьютерное моделирование физических процессов и явлений. В современных условиях образование все больше ориентируется на формирование личностных качеств. Подход к обучению становится все более индивидуальным. Формирование такой системы обучения возможно при помощи AR и VR технологий. Применение технологий виртуальной и дополненной реальности на уроках плавно входит в процесс преподавания.

Дополненная реальность — это технология, позволяющая дополнять реальный мир новой информацией с помощью цифровых технологий.

Дополненная реальность, сокращенно AR, представляет собой совмещение реального мира и дополнительных данных, «вмонтированных» в поле восприятия. Усиление воздействия среды происходит через визуальные, слуховые, осязательные, соматосенсорные и обонятельные рецепторы. Поэтому весьма актуальна разработка приложений с помощью технологии дополненной реальности, а именно – лабораторных работ для обучающихся 7 класса.

В рамках деятельности Национальной технологической инициативы, в частности мероприятий («дорожной карты») «Нейронет», уже к 2025 году планируется реализовать ряд мероприятий на пути к интеграции систем виртуальной и дополненной реальности в сферы образования, медицины, развлечений и спорта; к 2035 году ожидается внедрение систем интеграции человека с виртуальной средой. Таким образом, государство оказывает всестороннюю поддержку разработчикам в области технологий дополненной и виртуальной реальности.

Актуальная система средств обучения обеспечивает выполнение требований Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС), является составной частью всех уровней информационно образовательной среды образовательного учреждения и обеспечивает все составляющие образовательного процесса. При анализе метапредметных результатов обучения, универсальных учебных действий, прописанных в ФГОС основного общего образования, видно, что большинство из них базируются на методах научного познания с помощью интернет - технологий, что обусловлено требованиями, предъявляемыми к современному выпускнику школы.

Дополненная реальность (англ., augmented reality, AR – расширенная реальность) – результат введения в поле восприятия любых сенсорных данных с целью дополнения сведений об окружении и улучшения восприятия информации.

Дополненная реальность – это технология, позволяющая дополнять реальный мир новой информацией с помощью цифровых технологий. Ученый Рональд Азума определил в 1997 г., что технология дополненной реальности – это система, совмещающая виртуальное и настоящее, взаимодействующая в текущем времени и работающая в 3D.

Дополненную реальность можно рассматривать как упрощенный вариант виртуальной реальности. В случае с дополненной реальностью информация из окружающей действительности лишь частично дополняется виртуальным содержимым.

Ведущим видом деятельности в дошкольном и школьном возрасте является игра. Поэтому использование коммуникационно-информационных технологий является дидактически целесообразным, так как во время такого образовательного процесса используется элемент игры, побуждающий не только ученика к действиям, но и личной заинтересованности от учебного процесса.

Дополненная реальность – процесс введения в зрительное поле любых сенсорных данных. Этот процесс позволяет дополнять сведения об окружении и изменять восприятия окружающей среды.

Схема создания дополненной реальности едина: камера фиксирует изображение реального объекта, а программное обеспечение устройства идентифицирует это изображения и распознает его. Происходит это по двум схемам: заранее установленным маркерам или же по результату проверки формы фиксируемого объекта. Распознав объект, программное обеспечение находит визуальное дополнение, соответствующее изображению, и объединяет их. В итоге на устройство визуализации выводится изображение, и пользователь видит на экране частично физическую реальность, а частично - цифровую.

Популярные и доступные приложения и Интернет-платформы для создания приложений дополненной реальности:

• Argin (AR2017) – для связи маркера (изображения или его части) с любым видом контента: видео, изображение, интерактивное изображение, слайд шоу. Данное приложение позволяет распространять образовательную среду и получать фидбек от ее участников
• Unity – приложение для создания виртуальных изображений и графических эффектов, его особенность - приложение требует использования многофункциональных инструментов, например, игрового движка Unity. Данное приложение позволяет выполнить распознавание различных типов визуальных объектов, распознавание текста и окружающей среды, VuMark (комбинация изображения и QRкода). Unity – это профессиональный мультиплатформенный игровой движок и интегрированный мощный игровой редактор, созданный с самого начала для облегчения создания анимаций.
• Astar – приложение для устройств на платформе Android, которое позволяет расширить границы восприятия текстовой информации через технологию дополненной реальности. Данная технология дополняет научно-популярные энциклопедии наглядной информацией, развивая при этом у обучающихся пространственные представления, воображение, навыки объемного проектирования.
• Arloopa – лидер в революции дополненной реальности с тремя основными функциями AR: сканированием на основе маркеров, отслеживанием без маркеров, опытом на основе геолокации.
• WEB-AR Studio – это онлайн-конструктор дополненной реальности, позволяющий создавать WebAR проекты, которые работают без необходимости скачивания мобильных приложений. При этом конструктор не требует навыков программирования или работы с 3D-объектами. Триггером (меткой), запускающей сцену дополненной реальности в браузере, является изображение или QR-код, который и перенаправляет пользователя по ссылке в браузер. Таким образом, используя камеру своего телефона, пользователям не нужно устанавливать мобильное приложение.

Технологии дополненной реальности могут быть востребованы всеми формами учебной и воспитательной работы в школе. Конечно, далеко не каждая учебная тема может иметь развитие в виртуальной среде, но выигрыш от «встречи» с учениками в сети будет всегда — это новый формат общения, обновление учебной мотивации, расширение круга совместных интересов, формирование новых компетенций.

В результате применения AR технологии обучающиеся приобретут следующие компетенции Soft Skills:

• поиск и анализ релевантной информации;
• навыки self-менеджмента – самостоятельное планирование и реализации проекта: постановка цели, разработка технического задания, создание и подбор контента, презентация и защита готового проекта, навык публичных выступлений;
• работа в команде: работа в общем ритме, эффективное распределение задач и др.

Анализ научной литературы, опыта преподавания физики в школе, а также выявленного существенного образовательного потенциала технологии дополненной реальности предоставляет достаточно большое количество факторов и идей, что позволяет создать модель методической системы обучения, которая будет основой для совершенствования курса физики основной школы.

Известно, что некорректные действия обучающихся при выполнении лабораторных работ могут привести к неправильным расчетам и неумению использовать физические расчеты как при решении задач, так и в повседневной жизни. С учётом возможностей технологии дополненной реальности обучающийся при возникновении трудностей, глядя через систему дополненной реальности (например, используя смартфон или планшет), контролирует свои действия, наблюдая за действием эталона (Учителя).

Разработка приложений дополненной реальности для использования на уроках наиболее удобна на платформе WEB-AR Studio.

Разберем подробное создание лабораторной работы №1 «Определение цены деления измерительного прибора».

Цель данной лабораторной работы: определить цену деления измерительного цилиндра (мензурки), научиться пользоваться им и определять с его помощью объём жидкости.

Необходимо открыть сканер в смартфоне для считывания QR-кодов. Наведите его маркер (рис.1).

Далее пользователь переходит по ссылке на сайт и на нём автоматически включается веб-камера, которую необходимо навести на изображение ниже.

Можно также перевести камеру мобильного телефона на страницу учебника, где идет описание данной лабораторной работы.

Для триггера в данной работе выбран текст с фрагментом учебника. Наведя камеру мобильного телефона на данный участок страницы, обучающиеся видят видеофрагмент с описанием работы.

Следует отметить, что разработка приложений дополненной реальности является трудоемким и энергозатратным процессом, но применение полученного продукта возможно на протяжении ни одного учебного года, что в последствии сильно упрощает жизнь педагога.

1. file0.docx (34,4 КБ)

Опубликовано: 09.11.2024