ВОЗМОЖНЫЕ ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ВИЗУАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНОЛОГИИ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ

Полный текст

Информатика как общеобразовательная дисциплина основной школы формирует информационную культуру учащихся, включая знания и умения работы с информационными технологиями и различными компьютерными средствами обучения [1]. Поэтому с появлением и развитием новых информационных технологий появляется необходимость модернизации школьной программы по информатике относительно ее содержания. Кроме того, такие технологии могут использоваться для повышения эффективности обучения по уже имеющимся в программе темам [2]. В этих случаях новые информационные технологии, будучи включенными в школьный курс информатики, выступают и в качестве объекта, и в качестве возможных средства обучения [3]. Одной из таких перспективных технологий, которая должна получить широкое распространение в ближайшее время, является технология дополненной реальности. Однако в настоящее время практически отсутствуют научно-методические работы, рассматривающие необходимость совершенствования методической системы обучения школьному курсу информатике за счет внедрения этой технологии [4]. Учитывая выявленные особенности технологии дополненной реальности [5], значимые с точки зрения методики обучения информатике в школе, выделим возможные подходы к созданию и использованию визуальных средств обучения информатике учащихся основной школы с помощью технологии дополненной реальности. Первый подход связан с созданием виртуальной модели, отображаемой на материальном заместителе реального объекта. В данном случае, система дополненной реальности визуально дополняет материальный заместитель реального объекта виртуальным объектом с заданными свойствами. Чаще всего такие визуальные средства обучения используются при проведении лабораторных или практических работ, когда невозможно или нецелесообразно по определенным причинам выполнить задание в реальных условиях. Например, имеется опасность для человека или объекта изучения (из-за хрупкости, уникальности, электроопасности и др.), или отсутствует необходимое оборудование (из-за цены, дефицита, трудозатрат, габаритов и др.) [6]. Примером применения визуальных средств обучения, созданных в рамках первого подхода, может быть лабораторная работа по сборке системного блока персонального компьютера (ПК). В этом случае в качестве компонентов компьютера (материнская плата, процессор, оперативная плата, видеокарта и др.) используются листы бумаги с напечатанными на них специальными кодами (маркеры дополненной реальности) для распознавания их системой дополненной реальности. Школьник, смотря через устройство системы дополненной реальности (например, планшет), видит на рабочем месте вместо маркеров виртуальные компоненты ПК. Манипуляции производятся путем перемещения маркеров дополненной реальности в соответствии с правилами сборки компьютера. Главный недостаток данной деятельности заключается в отсутствии выработки умений работы с реальными компонентами компьютера, так как все действия выполняются с помощью листов бумаги. Поэтому применение данного вида средства обучения нецелесообразно, если есть доступ к компьютерным элементам у каждого школьника, а использование технологии дополненной реальности не даст возможность повысить интенсивность процесса обучения, а именно, сократить время или увеличить объем усвоения учебного материала без потери качества обучения. Существенным недостатком использования данного подхода является отсутствие физической формы объекта и его свойств, которые можно было бы ощутить помимо зрения, например, вес и текстуру объекта. Однако частично исправить данный недостаток можно, используя замещающие типовые объекты с похожей формой, текстурой или весом, в том числе распечатанные на 3D-принтере. Второй подход связан с созданием виртуального информационного слоя на реальном объекте. В данном случае, школьники работают с настоящими объектами, на которых система дополненной реальности отображает виртуальный информационный слой. Например, при рассмотрении строения жесткого диска возможно поместить виртуальный информационный слой на настоящий жесткий диск. На реальном жестком диске, система дополненной реальности отображает виртуальный аналог и обучающиеся могут увидеть структуру самого диска (например, сектора, кластеры) или наблюдать его в работе (рис. 1). Рис. 1. Виртуальная модель строения жесткого диска отображается системой дополненной реальности на реальном жестком диске Данный подход интересен тем, что интерактивный информационный слой добавить на объект в реальном времени невозможно без технологии дополненной реальности. В этом случае система дополненной реальности «дополняет» реальный объект некоторой информацией. Это может быть, как структурная схема объекта, инструкция по применению, так и различные «слои», например, выделение различных функциональных областей микрочипа, находящегося в данной микросхеме, либо указание названий элементов материнской платы (рис. 2). Кроме того, при таком подходе можно выводить как фотографии, картинки, так и видеофрагменты, 3D-модели. Рис. 2. Информационный слой с указанием названий элементов материнской платы отображается на настоящую плату в реальном времени Несмотря на различия данных подходов к применению технологии дополненной реальности для создания и использования визуальных средств обучения, возможно их совмещение в различных соотношениях. Например, при обучении архитектуре ПК в основной школе в реальный корпус системного блока компью- тера, в котором установлена материнская плата, нужно поместить предметы, символизирующие компоненты компьютера для распознавания системой дополненной реальности. После чего, «помещая» тот или иной замещающий объект на материнскую плату, соответствующий виртуальный объект перемещается в нужное место с помощью системы дополненной реальности. Данное упражнение позволит школьникам избежать поломки хрупких компонентов компьютера, подобрать его любую конфигурацию без лишних затрат и минимизировать «рутинные» действия, которые, как правило, отнимают много времени и сил, отвлекая от формирования необходимых знаний и умений (например, установка охлаждающей системы на процессор или оптимизация организации электропитания). Каждый из предложенных подходов имеет свою область применения. Однако из-за сложности технической реализации, второй подход пока менее распространен, чем первый, поскольку создать объект гораздо проще, чем изменить существующий из-за сложности распознавания и позиционирования предметов [7]. Предложенные подходы к созданию и использованию визуальных средств обучения с помощью технологии дополненной реальности позволят повысить эффективность обучения информатике за счет организации самостоятельной деятельности учащихся при овладении сложным теоретическим материалом.

Об авторах

А В Гриншкун

Московский городской педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: grinshkunav@mgpu.info

Гриншкун Александр Вадимович, ассистент кафедры информатизации образования Московского городского педагогического университета.

Шереметьевская ул., 29, Москва, Россия, 127521

И В Левченко

Московский городской педагогический университет

Email: levchenkoiv@mgpu.ru

Левченко Ирина Витальевна, доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры информатики и прикладной математики Московского городского педагогического университета.

Шереметьевская ул., 29, Москва, Россия, 127521

Список литературы