ВВЕДЕНИЕ 5
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
«ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ» ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ИНФОРМАТИКЕ 10
1.1 Технология «Дополненная реальность» и ее особенности 10
1.2 Сферы использования технологии «Дополненная реальность» 15
1.3 Дидактические возможности использования технологии «Дополненная
реальность» в образовательном процессе по информатике 19
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО ИНФОРМАТИКЕ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ «ДОПОЛНЕННАЯ РЕАЛЬНОСТЬ» 24
2.1 Анализ учебно-методических комплектов по теме «Архитектура и
структура персонального компьютера» 24
2.2 Реализация технологии «Дополненная реальность» в электронном
приложении «RealEye» 29
2.3 Особенности организации образовательного процесса по информатике по теме «Архитектура и структура компьютера» с использованием электронного приложения «RealEye» 36
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 43
Информатика, относящаяся к предметам общематематического и естественно-научного цикла, в школьном курсе, способствует понять и освоить современные информационно-коммуникационные технологии, с которыми мы сталкиваемся повсеместно, позволяет получить первоначальные представления о структурах и принципах их работы.
Архитектура и структура компьютера, является сложным разделом в понимании обучающимися, а главная сложность его преподавания - отсутствие наглядности.
Исходя из вышесказанного, мы предлагаем, для демонстрации устройств компьютера использовать технологию «Дополненная реальность»,предоставляющую пользователю широкие возможности. Данная работа посвящена рассмотрению технологии «Дополненная реальность» как средства организации обучения информатике. Решение этой проблемы имеет теоретическое и практическое значение.
Данная технология очень широко применяется во многих сферах человеческой деятельности, например, (киноиндустрия, маркетинг,архитектура, авиация и т.д.). В настоящее время в свете широкой информатизации, компьютеризации, использования новых информационных технологий возникает объективная потребность в совершенствовании средств обучения информатике. Изученная нами литература по теме, позволила сделать вывод о неприменимости данной технологии в образовательных целях. Именно поэтому, нами было разработано электронное приложение «RealEye», основанное на принципе работы технологий дополненной реальности. Используя данное приложение, демонстрация и объяснение материала по всем школьным дисциплинам, может быть построена на основе ЭИ-модели, например, информатика: составные части компьютера; физика: физические объекты, процессы, явления, опыты, воссоздавая их форму и подражая материалу, из которого они сделаны. Так же есть возможность, в случае
необходимости получать полное представление об изучаемом объекте, рассматривая его с различных ракурсов, с различных точек, при различных освещениях. Увеличение возможностей вычислительной техники является сегодня стимулом для расширения потенциала визуализации, ставшей неотъемлемой частью для многих отраслей человеческой деятельности.
Использование средств ИКТ должно соответствовать текущему уровню технического прогресса, визуальным и программным возможностям современных достижений в области информационно-коммуникационных технологий. В большинстве случаев результат деятельности обучаемого зависит от того, насколько информативно и интересно выстроен процесс передачи знаний, в какой мере реализованы его потребности в познании и какими средствами достигнута его дальнейшая направленность на углубление своих знаний.
Как известно, мысль, представленная в наглядной графической форме, значительно увеличивает свою силу - именно поэтому новые тенденции, наблюдаемые сегодня в технологии визуализации, представляют особый интерес. Кроме качественного изменения форм представления информации сегодня в визуализации заметны и такие новые веяния, как интеграция с различными приложениями из других областей, возникают технологии интерактивной визуализации и анимации больших наборов многомерных массивов, данных в реальном масштабе времени, расширенные методы построения интерфейса и многое другое. Большое значение для визуализации информации имеет эффективность технологии, поскольку сама визуализация не решает задачу, а служит вспомогательным набором средств и понятий со своим объектным миром.
Изученная нами литература (Балагуров А.А. «Дополненная реальность (Augmented Reality) в образовании», Бова В.В. Образовательные информационные системы на основе мобильных приложений с дополненной реальностью, Петрова О.А «Дополненная реальность для целей образования», Духанов Д.С. «Применение технологии дополненной реальности в образовании»), позволила сделать вывод о малой применимости технологии «Дополненная реальность» в образовательном процессе в вузе и школе.
Тема выпускной квалификационной работы: «Дополненная реальность»: инновационная технология организации образовательного процесса по информатике.
Объект исследования - образовательный процесс по информатике.
Предмет исследования - особенности организации обучения информатике с использованием технологии «Дополненная реальность».
Цель выпускной квалификационной работы - исследование возможности технологии «Дополненная реальность» и разработка электронного
приложения для организации обучения по теме «Архитектура и структура компьютера» на основе технологии «Дополненная реальность».
В соответствии с целью определены следующие задачи исследования:
1. Проанализировать научную и учебно-методическую литературу по теме выпускной работы.
2. Раскрыть основные понятия технологии «Дополненная реальность» и выявить ее особенности
3. Рассмотреть сферы использования технологии «Дополненная реальность»
4. Выявить дидактические возможности использования технологии «Дополненная реальность» в образовательном процессе по информатике
5. Проанализировать учебно-методические комплексы по теме «Архитектура и структура компьютера»
6. Реализовать технологию «Дополненная реальность» в электронном приложении «RealEye»
7. Выделить особенности организации образовательного процесса по теме «Архитектура и структура компьютера» с использованием электронного приложения «RealEye».
Методологическая основа исследования - научные работы выдающихся международных, отечественных ученных, педагогов; статьи о разработках в области технологии «Дополненная реальность»; публикации, диссертации о возможностях, предоставляющих использование информационных технологий в образовательном процессе.
Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: теоретический анализ литературы различных авторов по данной теме, изучение методик преподавания «Архитектуры и структуры компьютера»; моделирование объектов; сравнение традиционных средств обучения с электронными средствами ИКТ; классификация ИКТ по тем или иным критериям; обобщение; эвристический и исследовательский методы включают конструирование, планирование, решение поисковых задач (М.Н. Скаткин, И.Я. Лернер); Логический подход в качестве основания предусматривает логику изложения материала учителем и логику восприятия его учащимися (А.Н. Алексюк); Кибернетический подход, при котором основанием выступает способ управления познавательной деятельностью и характер установления обратной связи, предлагает выделение методов алгоритмизации и программного обучения (Т.А. Ильина).
Практическая значимость заключается в том, что раскрывается положительный опыт применения технологии «Дополненная реальность», представленная электронным приложение «RealEye» в различных отраслях человеческой деятельности, включая и в образовательном процессе при изучении дисциплины «информатика», раздела «Архитектура и структура компьютера». Разработаны трехмерные модели устройств системного блока персонального компьютера.
В первой главе рассматриваются общие теоретические сведения о технологии «Дополненная реальность», ее особенности и преимущества по сравнению с аналогичными технологиями, история становления и главные реализованные на сегодняшний день проекты с применением данной технологии.
Во второй главе рассматриваются учебно-методические комплексы по информатике по теме «Архитектура и структура компьютера», дидактические возможности технологии «Дополненная реальность». А также этапы разработки электронного приложения «RealEye».
В списке использованных источников имеются личные публикации по теме выпускной квалификационной работы в сборниках и журналах международных, всероссийских, региональных уровнях: Дидактические возможности организации обучения физике с использованием 3DS Max (2014 г.); Электронное приложение «RealEye» как средство обучения (2014 г.); «Дополненная реальность»: инновационная технология организации образовательного процесса по информатике (2015 г.); Дидактические возможности организации обучения с использованием трехмерной графики, на примере технологии «Дополненная реальность» (2015 г.).
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, основной части, заключения, списка использованной литературы, приложения.
Трехмерная графика, как область компьютерной графики имеет очень большое значение в жизни современного общества. Она становится обыденным явлением, благодаря широкому применению в различных отраслях деятельности человека.
В ходе нашей работы мы ставили перед собой цель исследовать возможность применения трехмерной графики в организации образовательного процесса по информатике в разделе «Архитектура и структура компьютера», а также выявить дидактические возможности технологии «Дополненная реальность» на примере электронного приложения «RealEye».
Для реализации первой задачи, анализируя научную литературу по теме «Дополненная реальность» авторов О.П. Белова, В.В. Бова, И.В. Бойченко, А.В. Гриншкун, нами были изучены определения, рассмотрены ее особенности, освещены процессы роста и становления данной технологии.
«Дополненная реальность» на сегодняшний день применяется во многих областях человеческой деятельности: военном деле, киноиндустрии, рекламе, туризме, развлечении. Именно за счет активного развития мобильных и портативных устройств, круг применимости этой технологии будет расширяться.
В ходе реализации третьей задачи, нами были выделены основные дидактические возможности технологии «Дополненная реальность»: реализация интерактивного диалога; визуализация учебной информации; моделирование реальных и виртуальных явлений; возможность хранения большого объема информации.
Проанализировав литературу по методике преподавания информатики, а именно раздела «Архитектура и структура компьютера» авторов И. Г. Семакин, Л. А. Залогова, Угринович Н.В. нами были выявлены такие понятия как: Общее устройство компьютера (система, объект, устройство, системный блок, монитор, материнская плата, процессор, оперативная память, долговременная память, система охлаждения и т.д.); внешние устройства; Адресация в памяти; Команды процессора и их выполнение; Внешние запоминающие устройства; Устройства ввода и отображения данных. А также было произведено сравнение образовательных стандартов базового и профильного курсов.
Реализовывая пятую задачу, нами были выделены дидактические возможности использования технологии «Дополненная реальность» в образовательном процессе: реализация интерактивного диалога, визуализация учебной информации, возможность моделирования реальных и виртуальных физических процессов, и явлений, хранение больших объемов информации, автоматизация управления учебной деятельностью. Произведен анализ традиционных методов, форм и средств организации обучения информатике.
Приложение имеет простой и удобный интерфейс, в котором легко может работать даже новичок без всяких инструкций. Универсальная программная оболочка для операционной системы Windows была разработана в среде объектно-ориентированного программирования Boorland Delphi 7, с подключением всех необходимых расширений (например, Shockwave Flash Player). Позволяет работать в автоматическом и ручном режимах (в данном случае можно подгружать любые модели, не предусмотренные автоматическим режимом).
Выявлено, что описанная технология является инструментом, предоставляющим возможность учителю демонстрировать изучаемые объекты в доступной форме, школьнику - в значительной степени, облегчает понимание процессов, объектов и явлений. Установлено так же, что изученная нами технология «Дополненная реальность» до сих пор не получила широкого использования в организации образовательного процесса. В связи с этим кажется целесообразным предпринимать попытки организовать обучение школьных предметов с использования компьютера и среды трехмерного моделирования.
Таким образом, изучив литературу, разработав электронное приложение «RealEye», выявив её дидактические возможности, нам удалось решить все поставленные задачи.
Результаты данной работы были представлены в следующих научнопрактических мероприятиях:
• Всероссийская молодежная школа-конференция «Лобачевские чтения 2014» - 1 место;
• Всероссийский конкурс методических разработок по информационным технологиям «Информационные технологии в образовании: новые возможности» - 1 место;
• 54 Международная научая студенческая конференция МНСК-2016 г. Новосибирск «Информационные технологии» - 1 место;
• Реализован проект «Дополненная реальность»: инновационная технология организации образовательного процесса, при финансовой поддержке Красноярского краевого фонда научной и научно-технической деятельности.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
