Augmented reality technology and possibilities of its use in teaching computer science to junior schoolchildren

Full Text

Постановка проблемы. Существует недостаточное количество подходов к обучению информатике с использованием технологии дополненной реальности обучающихся младших классов. Современный мир обнаруживает активное стремление к динамическому развитию технологической стороны жизни общества, которое неизбежно приводит к трансформационным процессам в области образования. Инновационные модели организации преподавания учебных предметов проникают в практику обучения школьников всех уровней образования, в том числе и учеников начальной школы. Начальная ступень признается одной из основополагающих в ходе формирования личности ребенка, поскольку в данный период дети оказываются наиболее сензитивными в плане освоения новых знаний и обретения навыков, в том числе и основ компьютерной грамотности [1, с. 51]. Современный ребенок уже не мыслит себя вне гаджетов и компьютерных технологий, в связи с чем учебный предмет «Информатика» вызывает у данной категории школьников особый интерес. Однако, как показывает практика, в ходе рутинного выполнения заданий по освоению интерфейса компьютерных программ и возможностей младшеклассники все же нуждаются в поддержании мотивации к изучению дисциплины, а также в определенных условиях для реализации своего познавательного интереса к учебе. Этот факт детерминирует необходимость в методическом, технологическом и дидактическом разнообразии со стороны преподавателя информатики. Помимо формирования чисто предметных знаний и навыков по предмету, информатика призвана решать образовательные задачи иного характера, например, развивать логическое мышление школьников. Именно технологический инструментарий, используемый педагогом на занятиях по информатике с младшеклассниками, позволяет добиться требуемых образовательных результатов по дисциплине. В задачи учителя информатики входит постоянное обновление содержания учебного предмета с учетом последних достижений научно-технического прогресса [2, с. 12]. В частности, одним из таких достижений - продуктов цифровизации является технология дополненной реальности (ТДР). Несмотря на все большее распространение в практике преподавания отдельных учебных предметов, ТДР на современном этапе нуждается в поиске путей и средств ее эффективного включения в процесс обучения младших школьников дисциплинам математического и информационного цикла (по точному замечанию исследователей, ТДР пока еще оказывается «экзотичной» для школы [3, с. 209]), чему и посвящена настоящая статья, имеющая своей целью выявить потенциал указанной образовательной технологии в преподавании информатики и смежных учебных предметов в аудитории школьников 4 класса. Рис. 1. Технология дополненной реальности Источник: фото Ю.Е. Зенкиной. Figure 1. Augmented reality technology Source: photo by Yulia E. Zenkina. Методология. В современной научной литературе по поднятому в работе вопросу обнаруживается немало дефиниций термина «технология дополненной реальности», сформулированных исследователями и практикующими педагогами. Так, в работе В.Н. Таран данная технология включается в ряд интерактивных и определяется как инструмент включения элементов «виртуальной информации в реальную жизнь человека», причем данное внедрение происходит при непосредственном использовании технических средств [4, с. 334]. Средовый подход в трактовке терминологической сущности дополненной реальности применяют Н.Б. Борисова, Ж.В. Чайкина, Ю.С. Большакова и др. Исходя из понятия среды, названные авторы склонны считать дополненную реальность особой средой «с прямым или косвенным дополнением физического мира цифровыми данными», происходящем в режиме реального времени [5, с. 236]. Также важно отметить статью В.П. и О.Р. Олексюк об исследовании потенциала ТДР при изучении информатики в школе. По мнению авторов, эта технология обогащает человеческие ощущения цифровыми данными, смешивая таким образом реальную и виртуальную среду. Она использует виртуальную информацию как дополнительный полезный инструмент, в результате чего создается новая, более информативная и стимулирующая среда [6, с. 308]. Авторы Л. Гриневич, Н. Морзе, В. Вембер и М. Бойко утверждают, что обучение с использованием ТДР может оказывать положительное влияние на развитие пространственного воображения, формирование абстрактных понятий, передачу знаний, приобретение цифровых навыков и опыта [7]. Теоретические исследования необходимости использования средств информационных технологий в учебном процессе представлены в работах В.В. Гриншкуна, О.Ю. Заславской, И.Б. Готской и др. [8]. Применительно к обучению младших школьников информатике и смежным дисциплинам в рамках настоящей работы определим, что технология дополненной реальности - это образовательная технология, реализуемая посредством представления цифровых ресурсов, подчиненных дидактическим целям, в качестве дополнения к объектам реального мира, которая, в отличие от виртуальной реальности, позволяет сохранить тесную связь материала из области учебного предмета с окружающей действительностью. Это отвечает возрастным и психолого-педагогическим условиям развития детей 9-11 лет, которые тяготеют к постижению закономерностей развития окружающего мира. Результаты исследования. О несомненном положительном влиянии использования ТДР в обучении младших школьников свидетельствует тот факт, что данная технология позволяет вносить в занятия элементы геймификации. В этот период дети активно включаются в процесс обучения в условиях применения преподавателем игровых технологий. Примером могут служить веб-квесты, используемые как на уроках объяснения нового материала, так и на контрольных занятиях. В частности, при освоении темы «Компьютер как система» школьники получают возможность виртуально «перемещаться» по отдельным элементам персонального компьютера посредством считывания смартфоном заранее подготовленных педагогом QR-кодов, где зашифрована текстовая и визуальная информация. На экране мультимедийной доски школьникам транслируются объемные изображения основных инструментов ввода и вывода информации, которые за счет 3D-представления можно рассмотреть с различных сторон и изнутри. Кроме того, ТДР способствует развитию логического мышления школьников, в чем особенно нуждаются младшеклассники, поскольку в период начальной школы только начинает происходить переход к абстрактно-логическому мышлению от наглядно-образного [9, с. 92]. Необходимо признать, что основным в образовании дошкольника является процесс организации непосредственной образовательной деятельности, его собственного опыта, который взрослые помогают обобщить и зафиксировать с помощью наглядных средств - эталонов, символов, условных заместителей, моделей [10, с. 54]. К концу начальной школы ученики должны овладеть основами логического и алгоритмического мышления. Логическое мышление развивается на материале всех предметов начальной школы, но традиционно внимание его развитию уделяется на уроках математики. Существуют различные средства, направленные на развитие логического мышления: конструирование, математические игры, занимательные упражнения и т. д. Особое место в данном ряду занимают логические задачи [11, с. 23]. Так, специально заготовленные маркеры (например, в приложениях ARGIN или Clever Books, ARProsv) с иллюстрациями основных элементов компьютера могут послужить материалом для считывания смартфоном. Дети самостоятельно наводят камеру на маркер, на экране появляется изображение элемента компьютера, который им следует назвать и определить его назначение. Для активизации логического мышления обучающимся можно дать задание на разграничение устройств ввода и вывода информации. Рис. 2. Использование приложения ARProsv Источник: фото Ю.Е. Зенкиной. Figure 2. Using the ARProsv application Source: photo by Yulia E. Zenkina. ТДР позволяет познавать окружающую действительность через использование компьютерных и цифровых технологий, формируя у школьников навыки компьютерной и цифровой грамотности. Также дополненная реальность в значительной степени разнообразит образовательный процесс, делая ход освоения математических и информационных дисциплин интересным и увлекательным, что отвечает возрастным и психолого- педагогическим особенностям развития школьников начальных классов. К достоинствам рассматриваемой технологии следует отнести и то, что она дает преподавателю возможность эффективно интегрировать смежные дисциплины, например, информатику и математику. При изучении темы «Алгоритм» в условиях интегрированного урока ТДР позволит ученикам создавать собственные проекты, например, задачи на движение или комбинаторику. В известной задаче «Волк, коза, капуста» с помощью ТДР картинки в книге оживают и начинают взаимодействовать, помогая ученику понять, какие предметы можно соединять между собой. Рис. 3. Задача «Волк, коза, капуста» Источник: создано Ю.Е. Зенкиной. Figure 3. The task “Wolf, goat, cabbage” Source: created by Yulia E. Zenkina. Кроме того, 3D-моделирование и представление объемных геометрических фигур в практике преподавания математики также возможно демонстрировать школьникам посредством ТДР. Через использование функционала просмотра трехмерного изображения ученики изучают геометрические фигуры с различных сторон, могут увидеть их в разрезе и сечении. В рамках дополнительного образования на уроке информатики на базе школы № 1494 г. Москва в 4 классе мною был проведен экспериментальный урок с применением ТДР. В начале урока десяти обучающимся было дано пять задач на комбинаторику на листках (без применения ТДР); в среднем каждый обучающийся решил 1-3 задачи. Далее обучающимся был предложен следующий комплект задач, но уже с применением ТДР. Эти задачи сопровождались картинками, которые можно «оживить» при помощи специального приложения на телефоне или планшете. После считывания запрограммированного кода на экране появляются трехмерные объекты. Они могут перемещаться в пространстве и при взаимодействии выдавать положительный или отрицательный знак. С применением ТДР обучающиеся показали более высокие результаты: в среднем каждый обучающийся смог решить 3-5 задач. Эффективность использования ТДР отражена в диаграмме на рис. 4. Предложенная форма представления учебного материала вызвала большую заинтересованность обучающихся. Можно сделать вывод, что экспериментальный урок подтверждает гипотезу об эффективности использования ТДР на уроках информатики в младших классах благодаря наглядности и свойству вовлекать школьников в процесс обучения. К основным недостаткам применения ТДР в аудитории младшеклассников следует отнести следующие: во-первых, для ее реализации в школе необходимо наличие соответствующей материально-технической базы; Рис. 4. Результат использования технологии дополненной реальности Источник: составлено Ю.Е. Зенкиной. Figure 4. Result of using augmented reality technology Source: compiled by Yulia E. Zenkina. во-вторых, при использовании дополненной реальности преподавателю не всегда удается сохранить баланс между традиционным и инновационным обучением, а излишняя игровизация учебного процесса негативно сказывается на сосредоточении детей, проявлении ими внимания к материалу, осваиваемому на уроке; в-третьих, использование мобильных устройств (планшетов и телефонов) увеличивает время, проводимое школьниками перед экранами, что противоречит здоровьесберегающему принципу образования. Заключение. Таким образом, при условии наличия соответствующего материально-технического оснащения, а также при соблюдении здоровьесберегающих принципов образования и принципов умеренности в игровизации образовательного процесса ТДР обнаруживает большой развивающий потенциал в ходе обучения младших школьников информатике и смежным дисциплинам. В частности, ее несомненными достоинствами являются возможности разнообразия дидактической стороны занятия, активизации логического мышления, внесения в процесс обучения элементов геймификации, что в свою очередь формирует устойчивую мотивацию к овладению новыми знаниями в рамках предмета и за его пределами (при условии интеграции дисциплинарных областей), а также развивает познавательный интерес младшеклассников, активно знакомя их с новейшими цифровыми и информационными инструментами.

About the authors

Yulia E. Zenkina

School No. 1494

Author for correspondence.
Email: zenkinaye@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-6829-4876
SPIN-code: 4978-6199

computer science teacher

1/5 Bolshaya Marfinskaya St, Moscow, 127276, Russian Federation

References

Supplementary files