CC BY
15УДК 372.851
DOI: 10.24412/2222-7520-2023-1 -23-28
Сазыкина Виктория Юрьевна
студентка математического факультета e-mail: [email protected]
Скорнякова Анна Юрьевна
кандидат педагогических наук, доцент, декан математического факультета
e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический
университет», г. Пермь, Россия 614990, г. Пермь, ул. Сибирская, 24
О ПРИМЕНЕНИИ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОБУЧЕНИИ ШКОЛЬНИКОВ СТЕРЕОМЕТРИИ
Victoria Yu. Sazykina
Student of the Faculty of Mathematics
e-mail: [email protected]
Anna Yu. Skornyakova
Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor, Dean of the Faculty of
Mathematics e-mail: [email protected]
Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Perm State Humanitarian Pedagogical University» 614990, Russia, Perm, 24, Sibirskaya Str.
ON THE USE OF AUGMENTED REALITY IN TEACHING STEREOMETRY TO SCHOOLCHILDREN
Аннотация: характеризуется понятие дополненной реальности, технология её реализации в учебном процессе. Акцентируется внимание на возможностях её использования в сфере образования. Приводятся примеры интернет-ресурсов для создания соответствующих объектов, полезных, в частности, при изучении школьниками курса «Стереометрия». Дается алгоритм применения платформы «AR studio» для создания объектов дополненной реальности.
Ключевые слова: дополненная реальность, обучение математике, стереометрия.
© Сазыкина В.Ю., Скорнякова А.Ю., 2023
Abstract: the concept of augmented reality, the technology of its implementation in the educational process is characterized. Attention is focused on the possibilities of its use in the field of education. They give examples of Internet resources for creating appropriate objects that are useful, in particular, when students study the topic "Stereometry". An algorithm for using the "AR studio" platform to create augmented reality objects is given.
Key words: augmented reality, mathematics teaching, stereometry.
В эпоху быстрого технологического развития и необходимости разработки стратегий опережающего обучения цифровая трансформация образования стала неизбежным шагом, открывающим перед нами огромные возможности и вызывающим существенные перемены как в образовании, так и в обществе в целом. Особенности современного этапа развития российского образования согласно указу президента РФ от 21 июля 2020 г. № 474 «О национальных целях развития РФ на период до 2030 г.» предполагают достижение «цифровой зрелости» системы общего образования. Так, к 2030 г. предполагается достичь наличия 70 % доли заданий в электронной форме для учащихся, проверяемых с использованием технологий автоматизированной проверки. Это накладывает дополнительные требования к организации деятельности по решению школьниками различных задач, в том числе из раздела «Стереометрия», изучающего фигуры и объекты в трехмерном пространстве. Последнее требует от учеников умения визуализировать и манипулировать трехмерными объектами, что зачастую вызывает сложности у многих обучающихся. Одним из способов, способствующих повышению эффективности процесса обучения стереометрии школьников является применение в учебном процессе технологий виртуальной реальности (virtual reality, VR) [4] и дополненной реальности (augmented reality, AR), представляющей собой среду, в реальном времени дополняющую видимый нами физический мир цифровыми данными с помощью различных устройств (планшетов, смартфонов и др.) [2, 3].
Дополненная реальность уже много лет используется в медицине, рекламной и военной отраслях, в играх и других сферах жизнедеятельности человека. Основа технологии дополненной реальности - это система оптического трекинга («глазами» становится камера, а «руками» - маркеры). Камера распознает маркеры в реальном мире, «переносит» их в виртуальную среду, накладывает один слой реальности на другой и тем самым создает «дополненный» мир, возможности которого в обучении математике невероятно широки и разнообразны [1], ведь применение AR помогает учащимся лучше усвоить суть математических утверждений и визуализировать абстрактные понятия.
На математическом факультете Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета в рамках написания курсовых и выпускных квалификационных работ студенты создают объекты дополненной реальности, одним из которых является виртуальное пространство для исследования
взаимного расположения геометрических тел за счет манипуляции с ними в процессе решения задач и проверки своих решений в режиме реального времени.
Использование объектов дополненной реальности предоставляет уникальные возможности для сферы образования [2, 3, 5].
1. Позволяет реализовывать технологию наглядного обучения: дает возможность обучающимся визуализировать содержание абстрактных понятий, что делает обучение более наглядным и понятным. Например, могут рассматриваться трехмерные модели молекул, анатомических структур и других сложных объектов.
2. Включить интерактивность в учебный процесс: AR уроки помогают делать викторины, квесты ещё более увлекательными для обучающихся.
3. Организовать виртуальные экскурсии: соприкоснуться с миром 3D посредством совмещения слоя виртуальной реальности с физическим окружением.
4. Подготовить обучающихся к будущей профессии: например, AR может использоваться для обучения навыкам медицинских манипуляций за счет симуляции действительности.
Существует несколько популярных платформ для создания дополненной реальности, таких как ARKit от Apple, ARCore от Google, Vuforia, Unity и др. Охарактеризуем их ниже:
ARKit от Apple - одна из самых популярных платформ для создания AR-приложений. Она предоставляет удобные инструменты для работы с объектами в реальном мире, например, обеспечивает возможность распознавания поверхностей с помощью камеры устройства. Однако она доступна только для устройств Apple, что может быть ограничивающим фактором.
ARCore от Google - аналогично ARKit, ARCore включает инструменты создания AR-приложений. Она доступна для устройств на базе Android, что расширяет аудиторию потенциальных пользователей.
Vuforia - эта платформа специализируется на распознавании изображений и маркеров, что позволяет создавать интерактивные AR-приложения на их основе. Недостатком может являться более ограниченная функциональность по сравнению с ARKit и ARCore.
Unity - предоставляет инструменты не только для создания игр, но и для разработки AR-приложений. Это приложение предлагает широкие возможности кастомизации и поддерживает совместимость с различными платформами, что делает его гибким выбором для разработчиков.
Применение дополненной реальности разнообразно, причем отрасли, использующие AR, постоянно расширяются, и разработка AR-приложений становится все более популярной и востребованной. Применение дополненной реальности при изучении стереометрии, науке о трехмерных объектах, имеет несколько интересных возможностей.
Одним из основных применений технологии дополненной реальности при обучении стереометрии является возможность виртуального моделирования
и визуализации трехмерных объектов (с помощью специальных приложений и устройств, пользователь способен создавать и манипулировать трехмерными моделями в реальном времени). Например, обучающиеся могут использовать дополненную реальность для изучения свойств геометрических фигур и пространственных объектов (различных сечений многогранников, проекций прямых на плоскость и др.), манипулируя с ними виртуально и получая более глубокое понимание их свойств. Кроме того, технологию AR целесообразно использовать при рассмотрении характеристик свойства фигур в пространстве, изучении объемов тел для вычисления соответствующих значений. С помощью специальных датчиков и камер, установленных на устройствах дополненной реальности, можно измерять размеры и расстояния в реальном мире и использовать эти данные при выполнении расчетных заданий. В частности, пользователь может применять дополненную реальность для определения объемов контейнеров или строительных конструкций, имеющих формы известных обучающимся геометрических тел.
В целом, применение дополненной реальности в стереометрии расширяет возможности анализа, визуализации понятий школьного курса геометрии, трехмерных объектов и их взаимного расположения. Использование технологии AR способствует облегчению понимания абстрактного учебного материала, а также роли наличия соответствующих навыков обучающихся для реальной жизни.
Рассмотрим алгоритм создания элемента дополненной реальности с использованием программы «AR studio»:
1) выбрать (создать) главный триггер - объект, сигнализирующий системе о наступлении следующего события (благодаря ему будет считываться и отображаться предлагаемый к изучению материал);
2) подготовить необходимые заготовки (тексты, чертежи, формулы и др.), которые будут использоваться при создании объекта AR;
3) зарегистрироваться в AR studio и создать проект сценария реализации
AR;
4) загрузить главный триггер и создать дополнительную сцену;
5) оформить слайды, разместив на них ранее подготовленные материалы;
6) добавить при необходимости переходы между слайдами;
7) опубликовать и апробировать QR-код для просмотра полученного объекта AR.
Для использования созданного нами объекта дополненной реальности нужно:
1) с помощью камеры телефона навести на QR-код (рис. 1);
2) в браузере нажать «разрешить использовать камеру» и навести на главный триггер, в данном случае «Стереометрия» (см. рис. 1);
3) после нажатия на «Стереометрия с помощью дополненной реальности» высвечивается главная панель приложения с выбором фигур для дальнейшего рассмотрения (рис. 2);
4) после нажатия на главной панели на изображение выбранной пространственной фигуры пользователю становится доступна детальная информация о ней (рис. 3);
5) при нажатии на кнопку «Формула» объект дополненной реальности переводит обучающегося на следующий учебный фрагмент (см. рис. 3);
6) кнопка «Вернуться» служит переходом обратно на главную панель.
Предпросмотр
Сначала отсканируйте СДО-код, затем наведитесь на маркер
СТЕРЕОМЕТРИЯ С ПОМОЩЬЮ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ
Подсказка: Не забудьте опубликовать проект перед предпросмотром
Рис. 1. Начало работы с программой
Рис. 2. Главная панель приложения с выбором фигур
Рис. 3. Информация о выбранной геометрической фигуре
Созданный объект дополненной реальности применялся при проведении занятий со школьниками 10-11 класса в рамках проекта «Открытый университет» в Пермском педагогическом университете.
Таким образом, дополненная реальность в образовании открывает новые возможности для организации учебного процесса, делая его более эффективным, интересным, интерактивным. Использование AR в обучении стереометрии способствует повышению познавательной мотивации и интереса учащихся к изучаемому материалу. Возможность взаимодействия с трехмерными моделями и выполнение заданий с использованием AR создает захватывающую и занимательную образовательную среду, что способствует более эффективному усвоению учебного материала.
Список литературы
1. Завьялов А.В. Применение дополненной реальности в обучении стереометрии // Вестник Бурятского государственного университета. - 2017. -№ 3. - С. 97-103.
2. Кондратьев А.И. Использование дополненной реальности в образовательном процессе // Современные проблемы науки и образования. -2017. - № 2-1. - С. 132-136.
3. Кургузов А.В., Латушкина В.А. Совместное использование дополненной реальности и искусственного интеллекта в образовании // Проблемы современного педагогического образования. - 2020. - № 69-4. - С. 155-158.
4. Силина А.А., Скорнякова А.Ю. О виртуальной реальности и опыте ее применения в обучении студентов // Вестник Пермского государственного гуманитарно-педагогического университета. Серия: Информационные компьютерные технологии в образовании. - 2022. - № 18. - С. 50-61.
5. Сухорукова А.А., Нафикова А.Р. Влияние технологий виртуальной и дополненной реальности на современное школьное образование // Вестник Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы. - 2022. - № 1-4 (62). - С. 89-92.
