ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ В КУРСЕ "АЛГОРИТМИКА ДЛЯ ДОШКОЛЬНИКОВ" Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

тезисы;;;;;;:

УЧАСТНИКОВ КОНФЕРЕНЦИИ

¥. ОНЛАЙН

ФОРМАТ ^

ЕССЕ 2020

— Дополненная реальность в курсе «Алгоритмика для дошкольников»

БЕСШАПОШНИКОВ Никита Олегович

Организация: ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН Регион: Россия, Москва

ЛЕОНОВ Александр Георгиевич

Организация: ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, МПГУ Регион: Россия, Москва

МАТЮШИН Максим Андреевич

Организация: ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН Регион: Россия, Москва

Ключевые слова: пиктоМир, дополненная реальность, нейронные сети, Алгоритмика, нейротабулятор.

Применение алгоритмов генерации дополненной реальности в паре с алгоритмами распознавания рукотворных объектов открывает новые методические возможности в преподавании курса «Алгоритмики для дошкольников». В стандартном курсе «Алгоритмитки» в качестве методического пособия используется робот-игрушка «Ползун» и квадратные мягкие коврики, по которым он передвигается. В данной ситуации ребенок составляет программу для него на мобильном устройстве, а «реальный» робот-двойник передвигается по «реальному» полю [1]. При использовании дополненной реальности робот-игрушка становится «дополненным» объектом, и ребенок в данном случае наблюдает за его передвижениями через экран мобильного устройства. При этом уменьшается число и стоимость необходимых учебных пособий, и исчезают проблемы реального робота (необходимость подзарядки аккумулятора, сбои из-за дефектов сочленения ковриков).

На начальном этапе этого освоения курса «Алгоритмики для дошколят» [2] важнейшую роль играют:

Учебные пособия:

1. Игровое поле, составленное из разноцветных сочленяющихся квадратных мягких ковриков со стороной 30-33 сантиметра.

2. Реальный робот-игрушка, перемещающийся по игровому полю повинуясь командам, подаваемым в форме слышимых детьми звуковых сигналов.

3. Кубики с нанесенными на их грани пиктограммами команд робота и кубики с изображенными на гранях наборами от 1 до 6 точек Алгоритмы (работают с конфигурациями объектов, входящих в пособия):

4. Распознавание структуры программы управления роботом [3], составленной из кубиков по правилам языка «Пикто» [4] и загрузка этой программы в учебную бестекстовую систему программирования «ПиктоМир» [5].

тезисы !!!!!!! формат

УЧАСТНИКОВ КОНФЕРЕНЦИИ ЕССЕ 2020

5. Распознавание комбинаторной структуры игрового поля из ковриков [6].

6. Построенной дополненной реальности с «виртуальным» роботом-игрушкой и визуализация работы составленного алгоритма в двух вариантах:

а) Тотальная виртуальность — и коврики и робот показываются как «дополненные»;

б) Реальные коврики и виртуальный робот-Ползун — распознаются «реальные» коврики, а «дополненный» робот движется по ним.

Точное позиционирование «дополненного» объекта существенно зависит от точности нахождения координат интересуемого места расположения на плоской картинке, получаемой с камеры мобильного устройства. Для обеспечения достаточной точности размещения виртуального робота была разработана архитектура системы для мобильных устройств, которая выполняет функции обнаружения мягких ковриков посредством каскада нейронных сетей, а затем размещает и точно позиционирует на них трехмерные модели объектов из системы «ПиктоМир» в дополненной реальности.

Работа основана на результатах по гранту РФФИ № 18-07-00901 «Исследование и разработка системы распознавания элементов рукотворного интерьера на базе нейронных сетей для построения дополненной реальности и выработки алгоритмов взаимодействия управляемых объектов с реально-виртуальным окружением».

Список литературы:

1. Кушниренко А. Г., Малый А. А., Левин А. А, Леонов А. Г. Кушниренко А. Г., Леонов А. Г., Райко М. В. Методические указания по проведению цикла занятий «Алгоритмика» в подготовительных группах дошкольных образовательных учреждений с использованием свободно распространяемой учебной среды ПиктоМир., https://www.niisi.ru/piktomir/ Алгоритмика%20для%20дошкольников.%2019.09.2019.pdf

2. Бесшапошников Н. 0., Дьяченко М. С., Кушниренко А. Г., Прокин К. А., Леонов А. Г., Матюшин М. А., Кузьменко М. А. Применение методов распознавания в практикумах по программированию. Четырнадцатая конференция «Свободное программное обеспечение в высшей школе», 2019, 61-64

3. Бесшапошников Н. 0, Леонов А. Г. Пиктограммный язык программирования «Пикто»., Вестник кибернетики, издательство СурГУ (Сургут), том 28, № 4

4. Кушниренко А. Г., Леонов А. Г., Ройтберг М. А. Знакомим дошкольников и младших школьников с азами алгоритмики с помощью систем ПиктоМир и Кумир, Труды НИИСИ РАН. Т. 5. № 1. М., 2017. С. 134-137

5. Бесшапошников Н. 0., Леонов А. Г., Матюшин М. А. Вопросы упорядочивания объектов на изображении с использованием нейросетевых и эвристических алгоритмов., Вестник кибернетики. — 2018. — Т. 32, № 4