Віртуальная рэальнасць і анагліфныя стэрэаскапічныя тэхналогіі
Гэты ўрок прысвечаны тэхналогіям віртуальнай рэальнасці. Гэтыя тэхналогіі адлюстравання заснаваныя на штучных стэрэавыявах і забяспечваюць выгляд з ілюзіямі 3D -глыбіні ў віртуальным асяроддзі. Студэнты завяршаюць занятак, выкарыстоўваючы 3D -акуляры і 3D -выявы.
- Як тэхналогіі VR выкарыстоўваюць чалавечае ўспрыманне глыбіні
- Выкарыстанне стэрэа малюнкаў для стварэння ілюзіі 3D -глыбіні
- Выкарыстоўвайце навуковы метад для параўнання анагліфных тэхналогій
Узроставыя ўзроўні: 11-14
Будаўнічыя матэрыялы (для кожнай каманды)
Неабходныя матэрыялы
- 3D -акуляры (па 1 на каманду): зялёны/чырвоны і чырвоны/блакітны
- Каб зрабіць свае ўласныя 3D -акуляры, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
- 3 ліста празрыстасці
- 2 аркушы белай паперы
- Пастаянныя маркеры чырвоным, зялёным і блакітным (або сінім, калі блакітны недаступны).
- Непастаянны чорны маркер
- Нажніцы
- Кіраўнік
Design Challenge
Вы - каманда інжынераў, якая задаецца выкананнем 4 -х мерапрыемстваў і 1 -і. Вы даведаецеся пра віртуальную рэальнасць, 3D -выявы і тэхналогіі анагліфаў. Вы будзеце абмяркоўваць з класам свае высновы.
Крытэрыі
- Выканайце 4 мерапрыемствы.
- Выканайце 1 выклік.
- Правядзіце абмеркаванне ў класе.
Constraints
- Выкарыстоўвайце толькі прадстаўленыя матэрыялы.
- Раздайце ліст віртуальнай рэальнасці, а таксама некалькі лістоў паперы для эскізавання дызайну.
- Выкарыстоўвайце спасылкі ў раздзеле «Капаць глыбей», каб вывучыць тэхналогіі VR і акуляры для анагліфаў. Падзяліцеся наступным: інфарматыка - гэта навука, і як такая выкарыстоўвае навуковыя вынікі для стварэння тэхналогій. Сістэматычныя эксперыменты перад будаўнічай тэхналогіяй - важная частка дызайну. Разуменне таго, як дзейнічае прыродная з'ява, адбываецца толькі тады, калі ў выніку эксперыменту дасягнуты добрыя вынікі. Гэты ўрок дае студэнтам смак таго, як дызайнеры VR-гарнітураў рабілі выбар пры распрацоўцы сваёй тэхналогіі. Гарнітуры для віртуальнай рэальнасці праецыруюць два розных малюнка, па адным на кожнае вока. Некаторыя тэхналогіі змешваюць фактычны фон з тэхнікай 3D -рэндэрынгу, аналагічнай "анагліфам". Студэнты эксперыментуюць з анагліфнымі акулярамі, каб пачаць разумець складанасць вылічэнняў, звязаных з візуалізацыяй 3D -выявы ўнутры гарнітуры.
- Азнаёмцеся з працэсам інжынернага праектавання, праектаваннем, крытэрыямі, абмежаваннямі і матэрыяламі.
- Растлумачце вучням, што яны выканаюць 4 мерапрыемствы, а потым кінуць выклік. (Рэкамендуецца 1 гадзіна для кожнага)
- Дзейнасць 1: Глядзіце са студэнтамі відэаролік IEEE Career.
- https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
- Абмяркуйце наступныя важныя моманты ў відэа.
- Што трэба для стварэння VR?
- Як гэта інфарматыка?
- Як навуковыя вынікі ўплываюць на дызайн?
- З тэхналогій віртуальнай рэальнасці, паказаных у відэа, якія былі найбольш уражлівымі і чаму?
- Дзейнасць 2: Распаўсюджвайце 3D -акуляры і праглядайце вэб -сайт праз 3D -акуляры
- Дзейнасць 3: Выберыце некалькі прыкладаў 3D -малюнкаў, шукаючы ў Інтэрнэце. Паклапаціцеся, каб абраныя вамі выявы адпавядалі класу і школьнай культуры. Няхай вашы студэнты эксперыментуюць і робяць нататкі:
- Вы можаце бачыць зялёныя/чырвоныя выявы ў чырвоных/блакітных акулярах?
- Якая тэхналогія працуе лепш?
- Што адбудзецца, калі апрануць акуляры ўверх дном? Яны ўсё яшчэ працуюць?
- Чаму ён зялёны/чырвоны і чырвоны/блакітны? Ці мае значэнне парадак колеру?
- Дзейнасць 4: Падзяліце сваіх вучняў на невялікія каманды па 3 ці 4 студэнты ў камандзе, і дайце ім адказаць на пытанні ў вучэбным аркушы 1. Пакіньце ў канцы дастаткова часу, каб адзін з членаў кожнай групы прамовіў «палегчальную размову» максімум на 3 хвіліны. іх высновы. Пакіньце час для кароткага аналізу ўсіх прэзентацый.
- Растлумачце студэнтам, што яны зараз павінны запоўніць а выклік вывучыць тэхніку анагліфаў. (Рэкамендуецца 1 гадзіна). Пацвердзіце, што на працягу першай гадзіны яны даследавалі, а ў гэтую гадзіну яны праводзяць фармальныя эксперыменты.
- Падзяліце сваіх вучняў на каманды (не больш за чатырох вучняў у кожнай). Пераканайцеся, што вы пакінулі прынамсі 10 хвілін у канцы сесіі для абмеркавання вынікаў.
- Распаўсюджвайце ліст 2 і матэрыялы.
- Рабочы ліст 2 прапануе вучням намаляваць просты малюнак. Ніжэй прадстаўлены ўзор чырвонага і зялёнага колераў. Падзяліцеся імі са сваімі студэнтамі або стварыце ўласныя ўзоры.
- Пакажыце вучням вымераць і пазначыць цэнтр малюнка. Коратка абмяркуйце, што гэта значыць.
- Вы можаце даць ім вызначэнне або даць згоду на яго. Звычайна вам трэба вызначыць "цэнтр" выявы. Вы можаце стварыць "абмежавальную рамку" вакол выявы, знайсці сярэдзіны гарызантальнага і вертыкальнага краёў і размясціць невялікую дыскрэтную кропку на скрыжаванні ліній, праведзеных з адпаведных вертыкальных і гарызантальных краёў. (Іншымі словамі, стварыце акно з чатырма вокнамі, але адзначце толькі цэнтр, а не перасякальныя лініі.)
- Пакажыце студэнтам выканаць наступныя крокі (выкладзеныя на працоўным аркушы для студэнтаў):
● Пакладзеце на чарцёж аркуш празрыстасці і з дапамогай аднаго з пастаянных маркераў дайце члену каманды скапіяваць малюнак.
● Выкарыстоўваючы папяровы малюнак і той, які толькі што быў створаны на празрыстасці, намалюйце яшчэ дзве копіі ў кожным з астатніх колераў. Калі вы скончыце, у вас павінна быць чорная выява на белай паперы і паўторныя выявы на плёнках, па адной з іх - чырвоная, зялёная і блакітная (або сіняя). Адкладзеце чорны малюнак у бок.
● Пакладзеце чысты аркуш паперы на стол або стол. Змесціце два з трох малюнкаў празрыстасці зверху так, каб яны дакладна перакрываліся. Паглядзіце на малюнак праз 3D -акуляры з тымі ж кветкамі. Напрыклад, калі вы выбралі зялёны і чырвоны малюнкі, выкарыстоўвайце зялёныя/чырвоныя акуляры.
● Акуратна развядзіце выявы, сочачы за тым, як 3D -малюнак «выскачыць». У якім кірунку вы павінны іх рухаць? Калі выявы з'явяцца, вымерайце адлегласць паміж імі.
● Паўтарыце крокі 3 і 4 для іншых камбінацый, каб у вас былі дадзеныя аб «зялёным/чырвоным», «чырвоным/блакітным». Калі ў вас ёсць час, паспрабуйце злучыць блакітны з зялёным з дапамогай любога набору ачкоў і зафіксуйце вынікі. Члены каманды павінны паказаць камбінацыю, якая лепш за ўсё ім падыходзіць. Звярніце ўвагу, колькі людзей маглі бачыць 3D -эфект для кожнай камбінацыі. Адзначце адлегласць, на якім выява з'явілася для кожнага чалавека.
● Запішыце свае вынікі на стол, які дае ваш настаўнік, каб увесь клас мог зрабіць высновы. Будзьце гатовыя ўнесці свае высновы ў канчатковы аналіз. - Пакуль студэнты працуюць, стварыце на дошцы (або на фліпчарце) сетку, дзе першы слупок вызначае кожную каманду. Меткі для астатніх слупкоў павінны быць:
- пераважная тэхналогія
- лепшая адлегласць для зялёнага/чырвонага
- лепшая адлегласць для чырвонага/блакітнага
- лепшае адлегласць для блакітнага/зялёнага
Нагадаеце сваім студэнтам увесці свае дадзеныя, перш чым яны скончаць працоўную прастору.
- Падчас завяршэння абмяркуйце вынікі, а таксама абмяркуйце розніцу паміж пошукавай і эксперыментальнай дзейнасцю. Папытаеце сваіх студэнтаў зрабіць высновы з сумеснага збору дадзеных. Кіньце ім выклік, як галіна можа паступаць на аснове іх вынікаў.
- Для атрымання дадатковай інфармацыі па гэтай тэме глядзіце раздзел «Капаць глыбей».
Змена часу
Урок можна прайсці ўсяго за 1 клас для старэйшых школьнікаў. Аднак, каб дапамагчы студэнтам не адчуваць прыспешлівасці і забяспечыць поспех студэнтаў (асабліва для малодшых школьнікаў), падзеліце ўрок на два перыяды, даючы студэнтам больш часу на мазгавы штурм, тэставанне ідэй і дапрацоўку іх дызайну. Правядзіце тэставанне і аналіз у наступны класны час.
Падключэнне да Інтэрнэту
- Будаўніцтва светаў у віртуальнай рэальнасці: вывучэнне кар'еры ў галіне інжынерыі і тэхналогій. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
Тэхналогія VR
- Окулус: https://www.youtube.com/user/oculusvr і https://www.oculus.com
- HTC Vive: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc і https://www.vive.com
- Галален: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
- VR перадач: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk і http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
- Playstation VR: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak і https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/
Пагуляйце ў анагліфныя акуляры:
- Як працуюць 3D -акуляры? - Імгненны Egghead № 22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
- Вэб -сайт для прагляду ў 3D -акулярах: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- Зрабіце ўласныя акуляры: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
Відэа для прагляду ў 3d
- 3D зялёны/чырвоны: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
- 3D зялёны/чырвоны: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
- 3D чырвоны/блакітны: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
- 3D чырвоны/блакітны: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY
Рэкамендуемы літаратура
- Просты агляд анагліфаў - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- Чалавечае вока - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
- Успрыманне глыбіні - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
- Стэрэаскапія - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
- Дысплеі на галаве- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
- Анагліф 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D
Пісьменніцкая дзейнасць
Запішыце свае высновы аб тэхналогіі анагліфаў. Гэты ўрок быў прысвечаны зялёнаму/чырвонаму і чырвона -блакітнаму. Што лепш для вас спрацавала і чаму? Гэта не адзіныя альтэрнатывы 3D -ачкоў. Дасьледуйце ў Інтэрнэце, якія іншыя альтэрнатывы існуюць. Пакажыце перавагу тэхналогіі: яна дае лепшы вопыт, танней? Як кінаіндустрыя онлайн/відэа ўплывае на гэта?
Прывядзенне ў адпаведнасць з рамкамі навучальных праграм
Заўвага: Усе планы ўрокаў гэтай серыі адпавядаюць Стандартам камп'ютэрных навук Асацыяцыі настаўнікаў інфарматыкі K-12, Агульнаамерыканскім агульнадзяржаўным стандартам матэматыкі і, калі дастасавальна, таксама Нацыянальным саветам настаўнікаў матэматыкі "Прынцыпы і стандарты для школы" Матэматыка, стандарты Міжнароднай асацыяцыі тэхналагічных адукацый для тэхналагічнай пісьменнасці і Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі ЗША, якія былі распрацаваны Нацыянальным даследчым саветам.
Нацыянальныя стандарты навуковай адукацыі 5-8 класы (10-14 гадоў)
ЗМЕСТ СТАНДАРТ E: Навука і тэхніка
У выніку дзейнасці ўсе вучні павінны развівацца
- Разуменне навукі і тэхнікі
Навуковыя стандарты і практыка наступнага пакалення 6-8 класы (узрост 11-14)
Практыка 2: Стварэнне і выкарыстанне мадэляў
- Распрацуйце і/або выкарыстоўвайце мадэль для атрымання дадзеных для праверкі ўяўленняў аб з'явах у прыродных або спраектаваных сістэмах, у тым ліку тых, што ўяўляюць уваходныя і выходныя дадзеныя, і тых, якія не назіраюцца.
Практыка 5: Выкарыстанне матэматыкі і вылічальнага мыслення
- Выкарыстоўвайце матэматычныя, вылічальныя і/або алгарытмічныя ўяўленні аб з'явах або дызайнерскія рашэнні для апісання і/або падтрымкі прэтэнзій і/або тлумачэнняў
Прынцыпы і стандарты школьнай матэматыкі (усіх узростаў)
Прадстаўніцтва
- Выкарыстоўвайце ўяўленні для мадэлявання і інтэрпрэтацыі фізічных, сацыяльных і матэматычных з'яў
Агульныя асноўныя дзяржаўныя практыкі і стандарты для школьнай матэматыкі
- MATH.PRACTICE.MP4 Мадэль з матэматыкай.
Стандарты тэхналагічнай пісьменнасці - усе стагоддзі
Прырода тэхнікі
- Стандарт 2: Студэнты будуць развіваць разуменне асноўных паняццяў тэхналогіі.
Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 3-6 класы (узрост 11-14)
5.1 Узровень 1: інфарматыка і я (L1)
Грамадскае, глабальнае і этычнае ўздзеянне (ІС)
- Вызначце ўплыў тэхналогій (напрыклад, сацыяльных сетак, кібер -здзекаў, мабільных вылічэнняў і сувязі, вэб -тэхналогій, кібербяспекі і віртуалізацыі) на асабістае жыццё і грамадства.
Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 6-9 класы (узрост 11-14)
- 2 узровень 2: інфарматыка і супольнасць (L2)
- Супрацоўніцтва (CL)
- Супрацоўнічайце з аднагодкамі, экспертамі і іншымі, выкарыстоўваючы практыкі сумеснай працы, такія як праграмаванне ў парах, праца ў камандах праектаў і ўдзел у групавых мерапрыемствах актыўнага навучання.
Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 9-12 класы (узрост 14-18)
5.3. У Кампутарныя навукі ў сучасным свеце (MWJ)
- Вылічальнае мысленне (КТ)
- Выкарыстоўвайце мадэляванне і мадэляванне для прадстаўлення і разумення прыродных з'яў.
Стандарты інфарматыкі CSTA K-12 9-12 класы (узрост 14-18)
5.3.B Канцэпцыі і практыка інфарматыкі
- Вылічальнае мысленне (КТ)
8. Выкарыстоўвайце мадэлі і мадэляванне, каб дапамагчы сфармуляваць, удакладніць і праверыць навуковыя гіпотэзы.
Студэнцкі рэсурс: Падвядзенне вынікаў таго, што вы даведаліся.
Ваш настаўнік паказаў вам некалькі відэа і вэб -сайтаў аб тэхналогіях віртуальнай рэальнасці. На гэтай старонцы стварыце свой уласны рэсурс тэрміналогіі. Працуйце з таварышамі па камандзе, каб дамовіцца аб адказах, або выкарыстоўвайце Інтэрнэт, каб знайсці інфармацыю, якую вы не памятаеце.
- Коратка растлумачце, што такое віртуальная рэальнасць і як яна працуе.
- Стэрэаскапічныя акуляры Anaglyph ствараюць ілюзію "3D". Чаму гэта працуе - гэта значыць, як гэта прымушае вашы вочы?
- Тэхналогія пазначана зялёным/чырвоным, чырвоным/блакітным. Парадак мае значэнне. Чаму?
- Гэта ўрок "вылічэння". Якое дачыненне гэта мае да вылічэнняў?
Рабочы ліст студэнта 1:
Гэты ліст дапаможа вам вывучыць 3D VR і тэхналогію анагліфаў. Ваш настаўнік арганізаваў ваш клас у каманды. Выканайце гэта практыкаванне ў камандзе і будзьце гатовыя да таго, што член вашай каманды прадставіць свае высновы. Гэтая дзейнасць з'яўляецца неафіцыйным даследаваннем.
- Як група, запоўніце старонку рэсурсу. Калі вы не ведаеце адказу на нешта, спытаеце людзей у іншай групе. Калі ніхто ў класе не памятае, зайдзіце ў Інтэрнэт і знайдзіце адказы. Гэты метад пошуку адпаведных рэсурсаў мае вырашальнае значэнне для вылічэнняў. Калі тэхналогіі настолькі новыя і не часта добра дакументаваныя, вельмі важна мець магчымасць праводзіць даследчыя даследаванні.
- Ваша наступная задача - заняцца нефармальным даследаваннем. Ваш настаўнік прадаставіць вам некаторыя выявы альбо на экране кампутара, альбо на паперы. Некаторыя з іх прызначаны як «зялёны/чырвоны», некаторыя - як «чырвоны/блакітны». У вашай групе адкажыце на наступныя пытанні, а потым прыдумайце свае дадатковыя пытанні.
- Ці могуць усе члены вашай групы атрымаць 3D -эфект? Калі не, то чаму?
- Вы можаце бачыць зялёныя/чырвоныя выявы ў чырвоных/блакітных акулярах?
- Якая тэхналогія працуе лепш? Чаму? Вы ўсе згодныя?
- Што адбудзецца, калі апрануць акуляры ўверх дном? Яны ўсё яшчэ працуюць? Калі няма, то чаму?
- У наступную гадзіну вы зробіце фармальнае тэставанне ў 3D -акулярах. Для падрыхтоўкі вам трэба будзе стварыць просты 3D -малюнак. У вашай групе прыміце рашэнне аб тым, які малюнак выкарыстоўваць для эксперыменту. Вам трэба будзе намаляваць малюнак у трох колерах на празрыстасці. Калі ў вас ёсць час, вы можаце пачаць маляваць або проста адзначыць тут прапанаваны малюнак. Ці замалюйце малюнак на адваротным баку паперы. Што трэба памятаць: няхай гэта будзе проста: вам трэба будзе намаляваць малюнак чатыры разы. Падумайце, якія выявы дадуць лепшы эфект.
Рабочы ліст студэнта 2:
Гэты ліст дапаможа вам паэксперыментаваць з 3D -ачкамі.
Матэрыялы па тэме:
- Два кавалкі белай паперы.
- Тры аркушы празрыстасці.
- Тры пастаянныя маркеры, па адным чырвоны, зялёны і блакітны.
- Лінейка.
- Аловак або ручка для запісу вынікаў на гэтай старонцы.
- Нясталы маркер чорнага колеру для запісу на паперы для стварэння арыгінальнага малюнка.
- 3D -акуляры, прынамсі па адным зялёнага/чырвонага і чырвонага/блакітнага колеру.
Галы:
- Для збору дадзеных аб тым, якая тэхналогія пераважная, зялёны/чырвоны ці чырвоны/блакітны.
- Для вызначэння аптымальнай адлегласці для двух малюнкаў. (Ваш клас павінен дамовіцца аб тым, што значыць "адлегласць паміж двума малюнкамі".
Заданне:
- Папрасіце члена вашай каманды намаляваць вельмі просты малюнак на лісце паперы. (Магчыма, вы падрыхтавалі гэта ў першую гадзіну.) Адзначце цэнтр малюнка так, як абмяркоўваў ваш настаўнік. Ваш настаўнік можа даць узоры малюнкаў.
- Пакладзеце на чарцёж ліст празрыстасці і, скарыстаўшыся адным з пастаянных маркераў, скажыце члену вашай каманды.
- Выкарыстоўваючы папяровы малюнак і той, які толькі што створаны на празрыстасці, намалюйце яшчэ дзве копіі ў кожным з астатніх колераў. Калі вы скончыце, у вас павінна быць чорная выява на белай паперы і паўторныя выявы на плёнках, па адной з іх - чырвоная, зялёная і блакітная (або сіняя). Адкладзеце малюнак у чорным колеры.
- Пакладзеце чысты лісток паперы на стол або стол. Змесціце два з трох малюнкаў празрыстасці зверху так, каб яны дакладна перакрываліся. Паглядзіце на малюнак праз 3D -акуляры з тымі ж кветкамі. Напрыклад, калі вы выбралі зялёны і чырвоны малюнкі, выкарыстоўвайце зялёныя/чырвоныя акуляры.
- Акуратна рассуньце выявы, сочачы за тым, калі 3D -малюнак «выскачыць». У якім кірунку вы павінны іх рухаць? Калі выявы з'явяцца, вымерайце адлегласць паміж імі.
- Паўтарыце крокі 4 і 5 для іншых камбінацый, каб у вас былі дадзеныя аб «зялёным/чырвоным», «чырвоным/блакітным». Калі ў вас ёсць час, паспрабуйце злучыць блакітны з зялёным з дапамогай любога набору ачкоў і зафіксуйце вынікі. Члены каманды павінны паказаць камбінацыю, якая лепш за ўсё ім падыходзіць. Звярніце ўвагу, колькі людзей маглі бачыць 3D -эфект для кожнай камбінацыі. Адзначце адлегласць, на якім выява з'явілася для кожнага чалавека.
Запішыце свае вынікі на стол, які дае ваш настаўнік, каб увесь клас мог зрабіць высновы. Будзьце гатовыя ўнесці свае высновы ў канчатковы аналіз.
Пераклад плана ўрока