Личный кабинет

Педсовет полностью переехал на новую платформу. Некоторое время понадобится для отладки сервиса. Пожалуйста, о любых Ваших сложностях и ошибках сообщите в редакцию по адресу red@pedsovet.org. 

 

Воспитание проектного мышления средствами компьютерной графики и трехмерной визуализации


Обсуждаются вопросы визуализации разрабатываемых объектов с использованием технологии MotionParallax3D. Применение данной технологии в образовательных процессах дополнительного образования позволяет достаточно быстро сформировать «объемное» мышление у учащихся, в результате которого количество конструкторских ошибок и неточностей сокращается.

Трехмерное проектное восприятие востребовано во многих видах деятельности: при конструировании и проектировании, при моделировании, при анализе данных и информации. В большинстве отраслей уже применяются многие элементы трехмерного мышления: в технике, в образовании, в науке, в медицине и культуре. Если раньше в образовании трехмерное мышление развивалось только в рамках специализированных предметов (стереометрия, начертательная геометрия), то теперь все чаще учащийся должен мыслить и воспринимать информацию объемно. В качестве успешного примера такой деятельности можно привести работу в Центре технологической поддержки образования Международного института новых образовательных технологий Российского государственного гуманитарного университета (ЦТПО МИНОТ РГГУ). Важно подчеркнуть, что речь идёт не о дополнительных школьных предметах, а именно о среде, информационно и технологически насыщенной, дающей индивидуальную возможность самостоятельного ситуационного освоения предмета изучения.

В качестве расширения возможностей уже получивших свое распространение стереомониторов для отображения объемных моделей с эффектом глубины предлагается использовать на различных этапах деятельности устройства визуализации, которые с некоторой долей условности можно назвать «голографическим монитором» или «голографическим столом». В качестве альтернативы можно называть такие устройства отображения MotionParallax3D дисплеями по наименованию используемой технологии.

Многоракурсное трехмерное изображение создает иллюзию объемного объекта, обозреваемого со всех сторон, но формируемого на плоском экране. Пользователь в данном случае не отделен от реального мира – видя перед собой как реальные, так и виртуальные объекты, и не замечая разницы в их поведении, мозг человека полностью верит в формируемую иллюзию. В этом смысле предлагаемые MotionParallax3D дисплеи имеют преимущество перед шлемами виртуальной реальности, которые, как правило, полностью изолируют пользователя от реального мира, в то время, как MotionParallax3D дисплеи в той или иной степени позволяют ориентироваться в окружающем пространстве.

Для просмотра используются специализированные затворные 3D-очки с активными трекерами, по которым система с высокой точностью отслеживает положение пользователя в пространстве. На основе данных о положении глаз зрителя система рассчитывает проекцию виртуального мира на плоскость экрана. В отличие от стереодисплеев, задействующих только бинокулярное зрение, MotionParallax3D дисплеи задействуют такой механизм восприятия объёма, как параллакс движения, т.е. смещение частей изображения друг относительно друга с угловой скоростью, пропорциональной разнице расстояния между ними и наблюдателем, при изменении их взаимного расположения. Этот механизм восприятия объёма задействуется путём постоянного перестроения изображения, исходя из актуальных координат глаз пользователя. Благодаря этому, виртуальные объекты смещаются друг относительно друга и относительно видимых реальных объектов по тем же законам и принципам, что и объекты реального мира. Это позволяет мозгу выстраивать целостную картину мира, содержащую одновременно реальные и виртуальные объекты с визуально неотличимым поведением.

Для эффективного применения описываемых систем визуализации в образовании предлагается готовый контент, в первую очередь – по дисциплинам естественнонаучного цикла, полностью адаптированный для MotionParallax3D дисплеев. Для создания собственного контента предоставляется пакет средств разработки. Внедрение данной технологии отображения в образовательные процессы требует и специального подхода к инсталляции учебных классов. Такой полнофункциональный компьютерный класс может включать в себя несколько рабочих мест с полным набором оборудования и стандартного ПО и MotionParallax3D мониторами для интерактивного изучения со всех ракурсов и конструирования моделей, выполнения практических, творческих работ. Центральное рабочее место преподавателя позволяет управлять моделями на рабочих системах учащихся. 3D-проектор и проекционный экран или интерактивная доска дают возможность транслировать в режиме 2D или стерео (для просмотра в очках) отдельных ракурсов выбранной модели на всю аудиторию.

Готовый образовательный контент включает в себя анимированные модели объектов и явлений из различных учебных дисциплин, большая часть из которых вызывает проблемы при традиционном обучении в силу сложности визуализации на обычных плоских иллюстрациях, например: по курсу физики – двигатель внутреннего сгорания, магнитное поле катушки с током, различные виды излучения, гелиоцентрическая модель мира, строение газов, жидкостей и твердых тел; химии – различные виды химических связей, строение и вид электронных облаков для электронов с различными наборами квантовых чисел; биологии – строение животной и растительной клеток, процесс фотосинтеза, строение вируса и бактерий.

Практический опыт применения данной технологии в образовательных процессах дополнительного образования позволяет сделать заключение о том, что у учащихся достаточно быстро формируется «объемное» мышление, в результате которого количество конструкторских ошибок и неточностей резко сокращается. Новые технологии трехмерного отображения катализируют переход образования с репродуктивного на креативный уровень.

Список литературы

  1. Кувшинов С. В., Усков Г. Н., Применение технологий виртуальной реальности и комплексных стереоскопических 3D-систем в образовательных процессах // Международный научный журнал, №4, 2013, с.57-64.
  2. MotionParallax3D [эл. ресурс]. https://ru.wikipedia.org/wiki/MotionParallax3D
  3. Голография [эл. ресурс] https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F
  4. Кувшинов С. В. Эйфория и риски тотальной трехмерной дигитализации культурно-образовательного пространства // Современное состояние культуры и общества: особенности и перспективы развития России: сб. науч. статей / отв. ред. А. В. Костина. - М.: Изд-во Моск.гуманит. ун-та, 2013, с.129-134.

Добавлено: 23.05.2016
Рейтинг: 8.2333333333333
Комментарии:
0
Сказали спасибо 0
Сказать спасибо
footer logo © Образ–Центр, 2016. 12+