VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность.Сегодня можно смело заявить о том, что традиционные оконные графические интерфейсы, управляемые клавиатурой и мышью, начало которым было положено еще в 80-е годы прошлого века, стремительно устаревают.

Стремительное развитие интерактивных мультимедийных технологий требует появления новых интерфейсов взаимодействия. Данные интерфейсы не используют привычные графические меню, формы или панели инструментов, они опираются на методы взаимодействия, присущие сугубо человеку, т.е. вместо традиционных средств управления используются обучающие примеры, жесты, человеческая речь.

Сегодня одним из самых перспективных направлений в сфере IT-разработок является дополненная реальность. Данная технология представляет собой новый способ получения информации.

Дополненная реальность способна сделать восприятие информации человеком гораздо проще и нагляднее. Требуемые запросы будут автоматически доставляться пользователю. Дополненная реальность - это, прежде всего, технология, с помощью которой реальные объекты приобретают новые качества и раскрываютсяпользователю, с другой стороны. Принцип дополненной реальности заключается в совмещении виртуальных и существующих объектов в режиме реального времени. Взаимодействие техники с изображением реального мира отличает дополненную реальность от виртуальной.

Главной задачей дополненной реальности является увеличение возможностей пользователей, т. е. их взаимодействие с окружением, но уже на существенно новом уровне. С помощью компьютерного устройства на изображение реальной среды наносятся слои с набором объектов, несущих дополнительную информацию. Сейчас технологии позволяют считывать и распознавать изображения окружающей среды при помощи камер, а также дополнять их при помощи несуществующих или фантастических объектов. Можно сказать, что дополненная реальность может рассказать все о нужном нам объекте в режиме реального времени. Уже сейчас существуют различные технологии, которые и осуществляют данную задачу. Например, маркеры делают рекламу намного привлекательной, а системы распознающие движения делают возможным управление интерфейсами на уровне бесконтактного взаимодействия, а также позволяют осуществить виртуальную примерочную, с помощью наложения слоев с дополнительной информацией. Таким образом, нужная информация становится доступной пользователю в режиме реального времени, не требуя усилий для ее поиска в других источниках.

Дополненная реальность - это новый метод получения информации и к другим различным данным, но влияние этой технологии, возможно, окажет неизгладимое впечатление на человека, сравнимое с возникновением интернета.

Исходя из всего вышеизложенного, можно выделить несколько причин актуальности дополненной реальности:

1. Доступность информации.

2. Интерактивность. Благодаря этому свойству, взаимодействие пользователя с объектом позволяет создавать большое количество различных способов обучения, так как объекты представляются очень реалистично. Например, человек может ремонтировать двигатель, и в настоящий момент получать инструкцию по выполнению работы.

3. «Вау»-эффект. Необычный способ представления информации, который позволяет привлекать внимание, а также усиливать запоминание. На сегодняшний день это особенно актуально в образовании, так как дети могут воспринимать процесс обучения более увлекательным и наглядным.

4. Реалистичность. Дополненная реальность намного увеличивает эффект воздействия на зрителя по сравнению с виртуальным восприятием.

5. Инновационность. Дополненная реальность воспринимается как нечто новое, выдающееся и современное, что переносит пользователя в мир будущего и учит его в нем.

6. Новые способы применения. Применение дополненной реальности практически безгранично. Ниже приведены несколько примеров.

Сегодня существует достаточно большой спектр областей, где применяется дополненная реальность, но в первую очередь можно выделить следующие: медицина, образование, картография и ГИС, проектирование и дизайн.

Очень важную роль дополненная реальность играет в области образования. С помощью данной технологии стало возможным изготавливать абсолютно новые учебные, интерактивные пособия, виртуальные стенды. При помощи этих технологий возможно визуализировать любое понятие, а также просмотреть и исследовать его. Данные технологии поднимают образование на совершенно новый качественный уровень. В проектировании дополненная реальность позволяет увидеть дом на пустыре, а также обустроить его.

Дополненная реальность перевернет восприятие окружающего мира, сделает его наиболее интерактивным, придаст некоторое ощущение игры. Если на данный момент для придания ощущения виртуальности окружающему миру нам необходимо надевать очки, то возможно в будущем микросхемы будут так малы, что они будут встраиваться прямо в сетчатку человеческого глаза.

 

Цель: разработать программу и содержание курса «Дополненная реальность»

 

Объект:дополненная реальность

 

Предмет: элективный курс «Дополненная реальность»для обучающихся 10-11 классов

 

Задачи:

-       изучить  нормативную, методическую и психолого-педагогическую литературу по проблеме исследования;

-       определить значимость  курса в системе общего образования;

-       разработать программу, содержание элективного курса «Дополненная реальность»

-       разработать методические рекомендации по созданию дополненной реальности

 

Методы исследования: теоретические (анализ педагогической и методической литературы); практические (обобщение  эффективного педагогического опыта)

 

Практическая значимость: разработанные программа и содержаниеэлективного курса «Дополненная реальность» может быть использована в образовательном процессе  в рамках повышения уровня IT-компетенций, расширения кругозора обучающихся в сфере современных компьютерных и информационных технологий и в рамках профильногообученияпо информационно-технологическому профилю.

 

Структура работы:  работа состоит из введения, двух глав, заключения литературы.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИИ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

1.1.         Общие сведения о дополненной реальности

 

Дополненная реальность представляет собой набор технологий, позволяющих получать ощущения виртуального мира в добавок к ощущениям из реального. В узком смысле дополненную реальность понимают, как процесс объединения объектов из реального мира с объектами из виртуального, сгенерированных компьютером.

В последнее время появилось множество впечатляющих мобильных устройств и приложений, которые заставляют нас задуматься о том, будут ли предметы, вещи и явления, которые мы наблюдаем, всегда выглядеть так, как мы их видим сегодня?

Исследователь Рональд Азума (англ. RonaldAzuma) в 1997 году определил дополненную реальность как систему, которая:

1.  Совмещает виртуальное и реальное

2.  Взаимодействует в реальном времени

3.  Работает в 3D

На сегодняшний день большинство исследований в области дополненной реальности сконцентрировано на использовании живого или интерактивного видео, подвергнутого цифровой обработке, «дополненного» компьютерной графикой.

Более серьёзные исследования включают отслеживание движения реальных объектов, распознавание координатных меток при помощи машинного зрения и конструирование управляемого окружения.

Также существует, такое понятие, как виртуальная реальность, но следует понимать, что это абсолютно другое направление. Дополненная реальность вносит корректировки в восприятие действительности. В то время как виртуальная реальность, это полностью обособленный созданный мир. Технология дополненной реальности возникла почти двадцать лет назад, и не смотря на солидный возраст, используется она достаточно ограниченно, в основном в областях науки и техники.

Технологии дополненной реальности дает нам ощутить совершенно новые свойства объектов и получить новые ощущения от привычных вещей, используя стандартный компьютер и стандартные периферийные устройства. Следовательно, количество сфер, где можно применять технологию дополненной реальности безгранично

В настоящее время для широкого применения разработано всего лишь несколько пилотных проектов так, как реализация технологий дополненной реальности очень трудна и индивидуальна для каждой области применения. На сегодняшний день есть несколько библиотек для производства ограниченного количества эффектов, но большого распространения они пока не получили из-за крайней трудоемкости.

В медицине эти технологии используются для создания реалистичных тренажеров, которые позволяют врачам тренироваться и проводить различные хирургические операции. При этом интерактивность и реалистичность тренажеров позволят предотвратить ошибки врачей при проведении настоящих операций.

В картографии и ГИС дополненная реальность стала очень популярна в мобильных устройствах. Такая система позволяет с легкостью ориентироваться на местности при помощи идентификации, окружающих объектов.

Одним из самых популярных примеров применения дополненной реальности является так называемое «Исследование города». Человек, находясь в незнакомом квартале или в просто в новом городе может легко воспользоваться AR-приложением. В подобных приложениях есть фильтрация по категории, позволяющей найти именно то, что необходимо в данный момент, например, кофейню, ресторан или библиотеку. Главным преимуществом таких программ является отсутствие возможности заблудиться, так как программа автоматически настраивается на положение пользователя, поэтому указания программы всегда верны и понятны.

Нужно заметить, что AR-технологии применяются не только в различных навигаторах, но и в других сферах жизни людей. Например, если вы находитесь в современном музее, то можете столкнуться с различными технологическими новшествами, такими как виртуальный экскурсовод или дополнительные виртуальные изображения направлений и стрелок для наиболее удобной навигации.

Более того, чтобы действительно интегрировать дополненную реальность в настоящую реальность, необходимо соблюдать ряд важных условий. Попытаемсявыразить основные критерии организации качественной дополненной реальности.

1.       Минимальный затраты на создание приложений для широкого использования.

 Для того чтобы элементы технологии дополненной реальности можно было применять в распространенных приложениях, стоимость разработки таких элементов нужнозначимоуменьшать.

Одним из путей понижения стоимости является использование стандартных, серийно производимых устройств, к примеру, типовых WEB-камер, стандартных компьютеров, и обыкновенных дисплеев малого разрешения.

2.       Правдоподобное расположение виртуальных объектов.

Виртуальный объект, будучи размещенным в установленной точке реально наблюдаемой сцены, обязан так себя вести, чтобы у человека формировалось впечатление, что этот объект на самом деле является частью реально наблюдаемой сцены.Визуальная информация должна обновляться, по меньшей мере, 15 раз в секунду, однако желательно не менее 30 раз. Каждые задержки в позиционировании или реакции предмета будут крайне заметны, и будут выделять его на общем фоне.

3.       Правдоподобная передача не только визуального ощущения, но и иного, скажем, тактильного.

 Это, в определенном смысле, можно выразить фразой: «Что вы видите, то и чувствуете». Человек должен чувствовать наличие несуществующего объекта, в то же момент времени и в той же точке, в соответствии с получаемой визуальной информацией.

4.     Виртуальные и реальные объекты визуально должны быть неотличимы.

В дополнение к фотореалистичному обрисовке виртуальных предметов, что само по себе является неотъемлемым требованием дополненной реальности, визуальное совмещениесуществующих и несуществующих объектов должно происходить корректно. Это, по сути, является одним из наиболее трудно реализуемых условий. Так, как мы абсолютно не знаем, откуда и куда смотрит человек, на какие объекты, какие геометрические характеристики они имеют. Следовательно, не представляя геометрических характеристик и расстояний между реальными объектами, мы не можем однозначно и правильно разместить в пространстве реальные и виртуальные объекты. Отметим то, что в сфере виртуальной реальности этотвопрос не возникает, так, как все объекты обрисовываются программой, как раз исходя из их характеристик.

5.     Виртуальные объекты обязаныподчиняться законам физики реального мира.

В первую очередь, связано это с ситуациями столкновения виртуальных и реальных объектов.

Человек может передвигаться как ему угодно в дополненном пространстве,дополненная реальность должна обеспечивать возможность передвижения в пространстве без каких-либо механических ограничений.

Система дополненной реальности должна быть несложна в настройке и запуске. Для того, чтобы обусловить положение наблюдателя, большое количество систем дополненной реальности требуют определенной калибровки камеры, следящей за реальной сценой. Процесс калибровки довольно сложен, особенно для камер с фиксированным фокусным расстоянием. Стандартные WEB-камеры, как правило, не могут менять фокусное расстояние, а если и могут, то только путем программной обработки уже полученного изображения.

Для того, чтобы правильно совмещать виртуальные и реальные объекты, надо уметь верноподсчитывать относительное положение реальных объектов и реальной сцены в целом. Сегодня эта задача является весьма сложной, вероятно даже нерешаемой, если реальные объекты заблаговременно не определены. Поэтому для управления используется специальный маркер, представляющий собой высококонтрастное изображение, обычно состоящее из простейших геометрических фигур, для облегчения процедуры распознавания. Рассматривая получаемую проекцию маркера и его рисунок, система ориентируется в пространстве и дополняет контент виртуальным окружением.

На сегодняшний день разработан алгоритм распознаваниятрехмерного маркера с 6 степенями свободы, с 3 поступательными и 3 вращательными движениями.На основе видеоизображения маркера и его отслеживания, алгоритм определяет смещение маркера в пространстве, изменение углов наклона сравнительно горизонта и относительно перпендикуляра к плоскости наблюдения.

Алгоритм строится на стандартных аффинных преобразованиях в трехмерном пространстве, изображение маркера заранее известен системе. Сам маркер сконструирован таким образом, что его вычленение не вызываетбольших проблем так, как используются высококонтрастные цвета. К примеру, черный и белый, крупные однотонные области. Распознавание проекции маркера на плоскость наблюдения дает нам возможность вычислять углы наклона маркера относительно плоскости наблюдения. Наблюдая за изменением углов, мы можем определять его вращения, а вычислив точку нахождения проекции маркера и изменение его размера, мы можем получить информацию о поступательных движениях.

Уже на данном этапе ученые поставили себе более сложную цель - в качестве маркера они хотят использовать человека, а если быть точнее, то исследовать технологию распознавания жестов, уже сегодня уровень развития Flash технологий позволяет нам внедрять эту технологию.

В основном существует два вида дополненной реальности. Это очки, которые дополняют мир с помощью проецирования информации на стекла. И смартфон-камера с дополненной реальностью, когда человек видит дополнение на экране смартфона. Оба вида работают как с использованием специальных маркеров, так и без них.

Маркеры дополненной реальности предоставляют пользователю возможность наложить специальные 2D и 3D объекты поверх изображения с камеры и, таким образом, «дополнить» реальность (рис.1).

 

Рисунок 1 - Внешний вид маркеров дополненной реальности

 

Итак, что же на самом деле представляют собой эти маркеры? По существу, маркером можно назвать любой рисунок изображенный на любой поверхности, но, однако есть одно условие, которое необходимо учесть, чтобы изображение стало маркером: маркер обязан находится в базе данных программы.

Теперь попробуем разобраться, как все это работает.

Для функционирования системы необходимы следующие компоненты:

1.     маркеры - особые изображения, визуальные идентификаторы для 3D моделей;

2.     камера, работающая в режиме онлайн;

ПО, обрабатывающее полученный сигнал с камеры и совмещающее виртуальные модели с изображениями реальных объектов.

Компьютер при помощи Web-камеры сканирует маркер. Специальная программа определяет маркер и выводит на экран объект дополненной реальности. После «захвата» маркера камера следит за всеми его перемещениями и поворотами, и благодаря этому объект движется синхронно на экране (рис.2).

 

 

Рисунок 2 - Схема работы дополненной реальности

 

Основной сферой применения дополненной реальности на сегодняшний день является развлечения и реклама, но дополненную реальность можно встретить и во многих других вариантах:

• отраслевые выставки;
• презентации на больших экранах;
• sales - презентации (презентация и продажа продуктов и услуг);
• печатные СМИ (3D обложки и интерактивные рекламные модули);
• печатные издания (3D открытки, книги с возможностью просмотра интерактивных трехмерных иллюстраций);
• онлайн - игры (инновационный способ продвижения продукта через Интернет);
• отображение информации об объектах вокруг через экран мобильного телефона или планшета;
• отзывы о ресторанах, историческая справка об интересных местах и электронный гид по городу;
• подробное описание, характеристика и цены любых предметов, например, автомобилей;
• исторические карты города, на которых отображаются существовавшие ранее здания, объекты;
• образовательные программы - сборщик молекул, моделирование солнечной системы, путешествие внутри компьютера;
• тренажеры (к примеру, для сотрудников службы авиационной безопасности);
• GPS навигаторы (использование в качестве экрана лобового стекла позволит, не отвлекаясь от дороги, получать любую необходимую информацию).

Дополненная реальность полезна еще тем, что поможет поднять эффективность проектных решений, за счет нового взгляда на объекты проектирования. При наличии любого реального объекта, двигателя, или тяжёлого блока управления, который проблематично доставить на отраслевую выставку, можно создать 3D-модель данного объекта и интерактивный рекламный стенд. Посетители выставки могут взять планшет, запустить программное обеспечение, навести на маркер и увидеть в реальной обстановке 3D модель объекта. А при проектировании вокзала или аэропорта, можно будет рассматривать виртуальный объект на реальной местности через объектив камеры.

1.2 Googleglass

 

Одними из самых известных продуктов,применяющих технологию дополненной реальности являются GoogleGlass.

Glass- гарнитура для смартфонов (или нательный компьютер, что несколько ближе к функциональному набору устройства) на базе Android, разрабатываемая компанией Google (рис.3).

 

Рисунок 3 - Внешний вид GoogleGlass

 

В устройстве применяется прозрачный дисплей, который закрепляется на голову и находится чуть выше правого глаза, и камера, способная записывать видео высокого качества.

Glass на сегодняшнем этапе развития не является ни смартфоном, ни очками.

Испытание очков началосьв апреле 2012 года, а известно о новшестве стало в конце февраля 2012 года. Прототипы гарнитуры модели ExplorerEdition стоимостью $1500 были отданы разработчикам программного обеспечения на мероприятии GlassFoundry в феврале 2013 года, а первые потребительские экземпляры гарнитуры вышли на рынок в конце 2013 года по существенно более низкой цене.ОбщениеGlass с пользователем происходитс помощью голосовых команд, одной из них является команда «Ok, Glass», после которой должна следоватькоманда на выполнение какой-либо фунции, кроме того с помощью гарнитуры можно диктовать тексты, жесты, распознаваемые тачпэдом, который расположен на дужке очков, за дисплеем, и систему передачи звука с использованием костной проводимости. Интерфейс устройства был показанGoogle в выпущенном в феврале 2013 года видео, а уже в марте компания использовала выставку SXSW Interactive для показа первых приложений для Glass от других разработчиков. Производитель работает над образцом гарнитуры для людей, носящих корректирующие зрение очки, который должен обладать «модульной» конструкцией с возможностью подбора необходимых линз и оправ.

Концепция GoogleGlass в конечном счете должна включать в себя одновременно три отдельные функции, сведя их воедино: дополненную реальность, мобильную связь + интернет, видеодневник. Первый вариант очков полноценно реализует в себевидеодневник и лишь отчасти дополненную реальность и коммуникационную составляющую. В следующих версиях возможна более полноценная реализация всех трех составляющих.

В будущем Google-очки с дополненной реальностью позволят считывать сигналы вашего мозга, потому что мы будем постоянно носить такие очки на себе. Использование этих сигналов в теории делает возможным регулярную демонстрацию вашей активности в режиме реального времени. К примеру, такая система могла бы регистрировать уровень вашего стресса за полный рабочий день.Не смотря на это, дополненная реальность может возникать у человека в контексте его деятельности и мест, которые он посещает, а также его общего физического и эмоционального состояния. Только подумайте: вы в пути, начинаете ощущать сонливость, а система дополненной реальности тут же предлагает вам варианты ближайших отелей!

Несравненным плюсом GoogleGlass является то, что практически каждый желающий может написать приложение для очков, затратив на это всего 15 минут. С использованиям всевозможных ресурсов, предоставляемых всемирной паутиной.

1.3. QR-код

 

Не смотря на сложность технологии дополненной реальности, частично она все же уже вошла в нашу жизнь. Так называемыеQR-коды (рис.4), которые мы можем наблюдать практически во всех сферах деятельности человека, также являются одной из технологий дополненной реальности.

QR - «quickresponse», что означает быстрый отклик. Быстрый, потому, что их легко определяют сканирующие устройства - от профессиональных до тех, что стоят в фотокамерах современных гаджетов. Если приблизить устройство к QR-коду, то цифровые мозги мгновенно его распознают и выведут зашифрованную информацию. Ею может быть, как текст, так и цифры, или ссылка на сайт в Интернете. Принцип тут такой же, как в штрих-коде, который уже давно используют в торговле.

 

 

Рисунок 4 - Пример QR-кода

 

 Данную технологию в 1994 году придумали японские ученые, чтобы им было проще отмечать новые образцы своих разработок, но идея быстро пошла в массы. В Японии QR-коды попадаются на каждом углу, их наносятпрактически на любые вещи, дошло до того, что их стали наносить на надгробные плиты. Каждый желающий, проходя мимо могилы, может считать код, и узнать биографию усопшего. На западе из QR-кодов создают предметы искусства, используют в украшениях и элементах одежды. В Петербурге художник Алексей Сергиенко тоже написал серию QR-картин. Если сканировать такое произведение искусства, то откроется оригинал полотна - «Последний день Помпеи» Брюллова или «Демон сидящий» Врубеля. Живописец даже себе на руке вытатуировал код, использует теперь его вместо визитной карточки при знакомстве.

Сферы коммерческого применения QR-кодов сегодня весьма обширны, это и кафе, и рестораны, и специализированные магазины, а также клубные мероприятия, и выставки.

Технология QR-кода представляет собой кодирование информации небольших размеров. Максимальное число символов, которые можно поместить в один QR-код:

• Цифры - 7089
• Цифры и буквы (включая кириллицу) - 4296
• Двоичный код - 2953 байт
• Иероглифы - 1817

Несомненным преимуществом QR-кода является его способность восстанавливать хранящуюся в нем информацию, при повреждении. Даже если символ частично загрязнен или поврежден, с помощью системы коррекции ошибок на базе кодов Рида-Соломона восстановлению подлежит до 30% кодовых слов. QR-коды имеют 4 степени коррекции ошибок: L - 7%, M - 15%, Q - 25%, H - 30%. Чем выше степень коррекции ошибок, тем меньше данных можно поместить в QR-код. Кодовое слово - это единица, образующая участок данных. В QR-коде одно кодовое слово равняется 8 битам.

В следствии всего выше изложенного, можно сказать, что QR-коды представляют собой миниатюрные носители данных, способные хранить текстовую информацию. Данные в них закодированы с помощью черных и белых квадратов, подобно нулям и единицам в компьютерной технике. Они могут быть распознаны только особым сканирующим устройством.

Рисунок 5- Структура QR-кода

 

На рисунке 5изображена структура QR-кода, с помощью которого мы попробуемпонять то, как устроены QR-коды. На изображение этого кода нанесены метки, которые определяют индивидуальность каждого кода.

1.      Позиционирование.

Данная метка, расположена в трех углах рисунка, она позволяет устройству определитьместоположение QR-кода и запустить процесс сканирования

2.      Номер версии.

QR-код также содержит в себе информацию об используемой версии кода.На сегодняшний день их количество уже достигло сорока.

3.      Синхронизация.

Между тремя позиционными метками проходит пунктирная линия, которая задает модель матрицы.

4.      Формат.

5.      Благодаря этой информации устройство распознает применяемый формат данных. Например, то, что именно зашифровано в коде: текст, номер телефона, или ссылка на интернет ресурс.

QR-коды могут иметь не только черно-белый цвет. Несмотря на то, что черно-белый вид кодов прописан в стандарте, можно применять коды иного цвета. Главное, чтобы контраст между частями кода и фоном был четким, для того, чтобы программа распознавания могла бы отделить код от фона. Цветные QR-коды выглядят гораздо интереснее, и их можно гармоничнее вписать в корпоративный дизайн или в рекламный плакат.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА «ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ» ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ 10-11 КЛАССОВ

2.1. Учебная программа курса «дополненная реальность» для обучающихся 10-11 классов

 

Пояснительная записка

На дворе XXI век, век информационных технологий, поэтому особенно остро на сегодняшний день стоит вопрос информационной компетентности людей, следовательно, необходимо разработать интересные курсы, которые привлекут внимание обучающихся.

 Разработанный элективный курс «Дополненная реальность»направлен на развитие у обучающихся интереса и мотивации к изучению информатики, информационных технологий и технологий дополненной реальности.

В рамках школьного курса информатики изучение дополненной реальности не предусмотрено.

Целью курса является мотивация обучающихся 10-11 классов к использованию информационных технологий в учебной и внеучебной деятельности.

Курс рассчитан на одно полугодие. Продолжительность курса - 17 часов (по одному часу в неделю).

Задачи курса:

-           познакомить обучающихся с технологиями дополненной реальности;

-           развить у обучающихся интерес и мотивацию к данному направлению;

-           научить применять данные технологии на практике;

-           обучить созданию приложений дополненной реальности.

В процессе изучения курса возможны следующие формы работы: индивидуальная (каждый обучающийся работает на отдельном компьютере); фронтальная (один обучающийся у доски остальные в классе, либо учитель у доски - обучающиеся в классе); групповая (работа  по группам).

 

После изучения курса обучающиеся должны

знать:

• области применения дополненной реальности;
• виды дополненной реальности;
• технологию работы;
• различия дополненной реальности от виртуальной

уметь:

• применять технологию дополненной реальности на уроках;
• создавать изображения(маркеры) для работы;
• создавать собственные 3D модели;
• пользоваться очками дополненной реальности;
• пользоваться AR-приложениями;
• разрабатывать AR-приложения;

 

владеть компетенциями: ценностно-смысловой; деятельностной; социально-трудовой; познавательно-смысловой; информационно-коммуника­тивной; учебно-познавательной.

 

 

Учебно-тематический план

№ п/п	Наименование разделов	Всего часов	В том числе		Методы обучения	Форма контроля
			лекции	практические
1.	Дополненная реальности. Виды дополненной реальности	2	2		дискуссия	опрос
2.	AR-приложения	2	1	3	методы обучения в сотрудничестве	выполнение практической работы
3.	QR-коды	2	1	1	мозговой штурм	выполнение заданий, ответы на вопросы
4.	Google Glass	4	2	2	мозговой штурм	интерактивные задания
5.	Творческий проект	5		5	метод проектов	защита проекта
	Итого	17	6	11

 

 

Содержание курса

Раздел 1. Дополненная реальности. Виды дополненной реальности.

Понятие дополненной реальности. История происхождения. Сферы применения дополненной реальности. Критерии организации качественной дополненной реальности. Виды дополненной реальности. Технологии создания дополненной реальности. Маркеры. 3D объекты. Отличие дополненной реальности от виртуальной реальности. Типичные ошибки при создании дополненной реальности.

 

Раздел 2. AR-приложения.

Разработка AR-приложений. Маркеры. Принцип работы. 3Dмодели в анимации. Создание 3D моделей.

Практическая работа №1. Создание дополненной реальности в AR-приложении.

В рамках данной работы обучающиеся создают трехмерную модель с помощью графических редакторов или САПР (например, Blender, Компас-3D), создают маркер и выполняют привязку трехмерного объекта к маркеру.

 

Раздел 3. QR-коды.

Понятие QR-кода. Создание QR-кода. Принцип работы. Информационная емкость кода. Применение технологии QR-кода в повседневной жизни. История QR-технологии.

Практическая работа №1. Создание QR-кодов

В рамках выполнения данной практической работы обучающиеся создают QR-коды, с записанной в них информацией в виде:

-интернет-ссылок;

- текста;

- визитных карточек;

- готовых смс-сообщений

- календарей и др.

 

Раздел 4. GoogleGlass.

Рассмотрение технологии дополненной реальности на базе очков GoogleGlass. Обзор технической составляющей очков, принцип работы. Обзор очков cardbox, и их принцип работы.

Практическая работа №1. Проектирование очковcardbox

 

Раздел 5. Творческий проект.

Выполнение творческого проекта.

В рамках выполнения творческого проекта, обучающиеся выбирают тему проекта из предложенных или предлагают сами, создают трехмерную модель и с помощью, выбранной ими технологии создают дополненную реальность, затем презентуют свой проект.

Примерные темы проектов:

1.        Проектирование достопримечательности города

2.        Проектирование детали

3.        Проектирование предметов интерьера

4.        Проектирование моделей автомобиля

5.        Проектирование моделей воздушного транспорта

6.        Проектирование модели здания

2.2. Методические рекомендации по созданию дополненной реальности на примере создания трехмерной модели детали в компас 3d

 

Рассмотрим алгоритм создания дополненной реальности на примере проектирования трехмерной модели детали в Компас -3D.

Этапы:

1.     Создание трехмерной модели.

В программе Компас-3D создаем любую трехмерную модель на ваш вкус.

 

При сохранении необходимо выбрать формат  *.stl

2.     Создание чертежа модели.

Для создания чертежа в меню выбираем пункт «Новый чертеж из модели».

 

После чего распечатываем наш чертеж.

3.     Добавление трехмерной модели в AR-приложение.

ЗапускаемAR-приложение, предварительно добавив в него нашу модель.

 

4.     Создание маркера.

После выбора модели нам необходимо «связать» ее с маркером. Для этого нам необходима распечатка нашего чертежа, при наведении камеры устройства на чертеж, приложение предлагает нам создать из изображения маркер.

.

 

5.     Просмотр результата.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

На основе анализа литературы выявлено, что для реализации профильного обучения по информационно-технологическому профилю в 10-11 классах необходимо разработать увлекательный элективный курс, который будет актуальным в век современных информационных и компьютерных технологий.

Итогом работы стала разработка программы и содержания элективного курса «Дополненная реальность» для обучающихся 10-11 классов, рассчитанный на одно полугодие по 1 часу в неделю и методических рекомендаций для учителя по созданию дополненной реальности, на примере создания трехмерной детали с использованием КОМПАС-3D.

Разработанный элективный курс «Дополненная реальность» может использоваться учителями в образовательном процессе в рамках профильногообучения в 10 или 11 классах, что позволит:расширить познавательные интересы обучающихся в области компьютерных технологий, трехмерного моделирования, технологий дополненной реальности повысить интерес и мотивацию обучающихся к самостоятельной работе и использованию технологий дополненной реальности в учебной и внеучебной деятельности

Таким образом, можно сделать вывод, что задачи, поставленные в работе, решены, цель достигнута.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.                Дополненная реальность. Режим доступа:http://ipremierlc.ru/produktyi/augmented_reality.html (дата последнего посещения: 28.11.2014)

2.                Разработка дополненной реальности (AugmentedReality). Режим доступа: http://artofweb.ru/services/augmented-reality/(дата последнего посещения: 30.11.2014)

3.                Создать приложение для Googleglassсамому за 15 минут. Режим доступа: http://hi-news.ru/software/sozdat-prilozhenie-dlya-google-glass-samomu-za-15-minut.html(дата последнего посещения: 30.11.2014)

4.                Приложения для GoogleGlass на сентябрь 2013. Режим доступа: http://www.google-glass.com.ru/content/prilojeniya-dlya-google-glass/ (дата последнего посещения: 02.12.2014)

5.                Алексанова Л.В. Технология дополненной реальности как часть социальной коммуникации // МОЛОДЕЖЬ XXI ВЕКА: ОБРАЗОВАНИЕ, НАУКА, ИННОВАЦИИ Материалы II Всероссийской студенческой научно-практической конференции с международным участием, Новосибирск: НГПУ, 2013. С. 38-40.

6.                Дополненная реальность - что это такое. Режим доступа: http://venture-biz.ru/informatsionnye-tekhnologii/173-dopolnennaya-realnost(дата последнего посещения 05.12.2014)

7.                Алексанова Л.В. Возможности и особенности применения технологии дополненной реальности в образовании // УПРАВЛЕНИЕ ИННОВАЦИЯМИ: ТЕОРИЯ, МЕТОДОЛОГИЯ, ПРАКТИКА сборник материалов IX между-народной практической конференции, Новосибирск: ЦРНС, 2014. С. 123-127.

8.                Дополненная реальность как новый интерфейс взаимодействия человека с компьютером. Режим доступа:  http://www.bestreferat.ru/referat-412666.html (дата последнего посещения 05.12.2014)

9.                Петрова Н.П. // Виртуальная реальность для школьников и начинающих пользователей. М. 1997.

10.           Говорухина М.Ю. // Виртуализация современного мира: раздвоение реальности. - Екатеринбург, 2004. - 15 с.

11.           Высшая школа маркетинга и развития бизнеса НИУ ВШЭ. «Многослойное представление информации (дополненная реальность)» Высшая школа маркетинга и развития бизнеса НИУ ВШЭ по заказу ОАО «Российская Венчурная компания», декабрь 2012 г.- 31 с.

12.            Благовещинский И. А., Демьянко Н. A.Технология и алгоритмы создания дополненной реальности, 2013 г- 130-138с.

13.           Кондратьев С., Глушенков В., Лагунков О.,  Шишкин В. В. Системы дополненной реальности как новый этап развития интерактивного программного обеспечения. 2011 г - 3с.

14.           Мамонтов Д. Обогащая реальность: Технология AG (AugmentedReality) - М.: Популярная механика, 2009.

15.           Kohler, J. Detection and Identification Techniques for Markers Used in Computer Vision/Kohler J., Pagani A., Stricker D. - Kaiserslautern: «Department of Augmented Vision German Research Center for Artificial Intelligence GmbH», 2010.

16.           Гольдштейн С.Л. О принадлежности запросно-ответных потоков физической и/или виртуальной реальностям / С.Л.Гольдштейн, Н.А.Свинина // Сб. материалов VII международной НПК «Новые оброзовательные технологии в вузе» - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, ч.2. - 2010. - С. 227-232.

17.           Визуализация информации. Каталог 2010-2011, - М.: Полимедиа, 2010 - 113с.

18.           Валеева Ю.И. 3D-РЕДАКТОР BLENDER//Информационно-коммуникационные технологии в педагогическом образовании. -  2009. -№ 4 (04). - С. 9-13.

19.           Прахов А. BLENDER// 3D-моделирование и анимация. Руководство для начинающих / Санкт-Петербург, 2009.

20.           Ковалев А.С. КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА 3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПАС-3D (ТЕХНОЛОГИИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ И ДЕТАЛЕЙ) (УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ)// Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2013. - № 2. - С. 78.

21.           Харах М.М., Козлова И.А., Славин Б.М. 3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ В ГРАФИЧЕСКОМ ПАКЕТЕ "КОМПАС" // ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ - 2010 / Тезисы докладов Международной молодёжной школы. Институт проблем управления РАН и др.; под редакцией А. Г. Кушнера и В. В. Лычагина. г. Астрахань, 2010. - С. 60.

22.           Мухамедгалиева М.А.УСТРОЙСТВО ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ GOOGLE GLASS // Перспективы развития информационных технологий Труды Всероссийской молодежной научно-практической конференции. Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, Международный научно-образовательный центр КузГТУ-ArenaMultimedia. Кемерово, 2014. - С. 341-342.

23.            Горбунов А.Л., Нечаев Е.Е., Теренци Г.ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ В АВИАЦИИ //Прикладная информатика. - 2012. - № 4. - С. 67-80.

24.           Ядрихинский М.М., Суздалов Н.И., Пухилас Е.М., Адамов А.О., Шутиков С.В. GOOGLE GLASS ОТ КОМПАНИИ GOOGLE //Перспективы развития науки и образования сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 8 частях. - 2013. - С. 159-161.

25.           Дубовицкая Л.В. QR-КОД: ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЦЕЛЯХ ПРОДВИЖЕНИЯ// Реклама: теория и практика. - 2012. - № 3. - С. 154-160.

 

Код для цитирования: Скопировать