Virtuelna stvarnost i stereoskopska tehnologija anaglifa

Građevinski materijali (za svaki tim)

Potrebni materijali

• 3D naočare (1 po timu): zelene/crvene i crvene/cijan
• Da biste sami napravili 3D naočare, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 lista transparentnosti
• 2 lista bijelog papira
• Trajni markeri u crvenoj, zelenoj i cijan boji (ili plavi ako cijan nije dostupan).
• Trajni crni marker
• škare
• Vladar

Dizajn izazov

Vi ste tim inženjera koji ima izazov dovršiti 4 aktivnosti i 1 izazov. Naučit ćete o virtualnoj stvarnosti, 3D slikama i tehnologijama anaglifa. Razgovarat ćete s razredom o svojim nalazima.

kriteriji

• Dovršite 4 aktivnosti.
• Dovršite 1 izazov.
• Raspravite na času.

Ograničenja

• Koristite samo dostavljene materijale.

1. Podijelite radni list Virtual Reality, kao i neke listove papira za skiciranje dizajna.
2. Koristite veze u odjeljku "Dublje kopanje" da biste istražili VR tehnologije i naočare za anaglif. Podijelite sljedeće: Informatika je nauka i kao takva koristi naučne rezultate za stvaranje tehnologija. Sustavno eksperimentiranje prije izgradnje tehnologije bitan je dio dizajna. Razumijevanje načina na koji prirodni fenomen funkcionira događa se samo ako se iz eksperimenta postignu dobri rezultati. Ova lekcija učenicima daje dojam o tome kako su dizajneri VR slušalica napravili izbor prilikom dizajniranja svoje tehnologije. Slušalice za virtuelnu stvarnost projektuju dvije različite slike, po jednu za svako oko. Neke tehnologije miješaju stvarnu pozadinu s tehnikom 3D prikazivanja analognom "anaglifima". Učenici eksperimentiraju s anaglifskim naočalama kako bi razumjeli složenost računarstva uključenog u iscrtavanje 3D slike unutar slušalica.
3. Pregledajte postupak inženjerskog dizajna, izazov za dizajn, kriterije, ograničenja i materijale.
4. Objasnite učenicima da će završiti 4 aktivnosti, a zatim izazov. (Preporučuje se 1 sat za svaki)
5. Aktivnost 1: Pogledajte video zapis IEEE karijere sa svojim studentima.
   • https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
   • U videu raspravite sljedeće važne tačke.
     - Šta je potrebno za stvaranje VR -a?
     - Kakva je ova informatika?
     - Kako naučni ishodi utiču na dizajn?
     - Od VR tehnologija prikazanih u video zapisima koje su bile najupečatljivije i zašto?
6. Aktivnost 2: Distribuirajte 3D naočare i pregledajte web stranicu kroz 3D naočare
   • http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
7. Aktivnost 3: Pretražujući na internetu odaberite neke 3D uzorke slika. Vodite računa da slike koje odaberete odgovaraju vašoj učionici i školskoj kulturi. Neka vaši učenici eksperimentiraju i vode bilješke:
   • Mogu li se vidjeti zelene/crvene slike sa crvenim/cijan čašama?
   • Koja tehnologija izgleda bolje funkcionira?
   • Šta se dešava ako čaše stavite naopako? Rade li još uvijek?
   • Zašto je zelena/crvena i crvena/cijan? Je li redoslijed boje bitan?
8. Aktivnost 4: Podijelite svoje učenike u male timove od 3 ili 4 učenika po timu i zamolite ih da odgovore na pitanja na učeničkom radnom listu 1. Ostavite na kraju dovoljno vremena da jedan član svake grupe održi 'laganiji govor' od najviše 3 minute rezimirajući njihovi nalazi. Ostavite vrijeme za sažetu analizu svih prezentacija.
9. Objasnite učenicima da sada moraju završiti a izazov naučiti tehnike anaglifa. (Preporučuje se 1 sat). Pojačajte da su tokom prvog sata istraživali, a u ovom času rade formalne eksperimente.
10. Podijelite svoje učenike u timove (najviše četiri učenika svaki). Ostavite najmanje 10 minuta na kraju sesije kako biste razgovarali o rezultatima.
11. Podijelite radni list 2 i materijale.
12. Radni list 2 traži od učenika da nacrtaju jednostavnu sliku. U nastavku se nalazi uzorak crvene i zelene boje. Podijelite ih sa svojim učenicima ili stvorite vlastite uzorke.
13. Uputite učenike da izmjere i označe središte slike. Ukratko razgovarajte o tome šta to znači.
14. Možete im dati definiciju ili ih prihvatiti. Obično ćete morati definirati 'središte' slike. Možete stvoriti 'ograničavajući okvir' oko slike, locirati sredine vodoravnih i okomitih rubova i postaviti malu diskretnu točku na sjecištu linija koje se povlače iz odgovarajućih okomitih i vodoravnih rubova. (Drugim riječima, napravite prozor sa četiri prozora, ali označite samo središte, a ne linije koje se sijeku.)
15. Uputite učenike da dovrše sljedeće korake (navedene na učeničkom radnom listu):
    ● Postavite prozirni list preko crteža i pomoću jednog od trajnih markera neka član tima kopira crtež.
    ● Koristeći crtež papira i onaj koji je upravo kreiran na prozirnici, nacrtajte još dvije kopije u svakoj od preostalih boja. Kada završite, trebali biste imati crnu sliku na bijelom papiru i duplicirane slike na folijama, po jednu crvenu, zelenu i cijan (ili plavu). Odložite crni crtež sa strane.
    ● Stavite prazan komad papira na sto ili sto. Postavite dvije od tri slike prozirnosti na vrh tako da se točno preklapaju. Gledajte sliku kroz 3D naočare istih boja. Na primjer, ako ste odabrali zelenu i crvenu sliku, upotrijebite zelene/crvene naočale.
    ● Pažljivo razdvojite slike, pazeći kada 3D slika „iskoči“. U kojem smjeru ih morate pomicati? Kad se slike pojave, izmjerite udaljenost između slika.
    ● Ponovite korake 3 i 4 za ostale kombinacije, tako da imate podatke o "zelenoj/crvenoj", "crvenoj/cijan". Ako imate vremena, pokušajte kombinirati cijan sa zelenom koristeći bilo koji set čaša i zabilježite rezultate. Članovi tima trebaju navesti kombinaciju koja im je najbolje odgovarala. Zapazite koliko je ljudi moglo vidjeti 3D efekt za svaku kombinaciju. Zabilježite udaljenost na kojoj je slika iskočila za svaku osobu.
    ● Zapišite svoje rezultate na sto koji vam predaje učitelj kako bi cijeli razred mogao donijeti zaključke. Budite spremni doprinijeti svojim zaključcima konačnoj analizi.
16. Dok učenici rade, stvorite rešetku na tabli (ili na tabli), gdje prva kolona identifikuje svaki tim. Oznake za preostale stupce trebaju biti:
    • preferirana tehnologija
    • najbolja udaljenost za zeleno/crveno
    • najbolja udaljenost za crveno/cijan
    • najbolja udaljenost za cijan/zelenu

    Podsjetite svoje učenike da unesu svoje podatke prije nego što završe radni prostor.

17. Tijekom završetka razgovarajte o rezultatima, a također i o razlici između istraživačkih i eksperimentalnih aktivnosti. Zamolite svoje učenike da izvuku zaključke iz zajedničkog prikupljanja podataka. Izazovite ih kako bi industrija mogla napredovati na osnovu njihovih rezultata.
18. Za više sadržaja o temi, pogledajte odjeljak "Dublje kopanje".

Lekcija se može izvoditi za samo 1 čas za starije učenike. Međutim, da biste učenicima pomogli da se osjećaju požurivano i kako bi osigurali uspjeh učenika (posebno za mlađe učenike), podijelite lekciju u dva razdoblja dajući učenicima više vremena za mozganje, testiranje ideja i doradu njihovog dizajna. Sprovedite testiranje i brifing u narednom periodu nastave.

Internet Connections

• Izgradnja svjetova u virtualnoj stvarnosti: istraživanje karijera u inženjerstvu i tehnologiji. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology

VR tehnologija

• Oculus: https://www.youtube.com/user/oculusvr i https://www.oculus.com
• HTC Live: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc i https://www.vive.com
• Hololeni: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
• VR oprema: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk i http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
• PlayStation VR: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak i https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/

Igrajte se sa anaglifskim čašama:

• Kako funkcionišu 3D naočare? - Instant Egghead #22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
• Web lokacija za gledanje kroz 3D naočare: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Napravite svoje čaše: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses

Video za gledanje u 3D

• 3D zelena/crvena: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
• 3D zelena/crvena: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
• 3D crvena/cijan: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
• 3D crvena/cijan: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY

Preporučeno čitanje

• Jednostavan pregled anaglifa - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Ljudsko oko - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
• Percepcija dubine - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
• Stereoskopija - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
• Ekrani na glavi- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglyph 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

Aktivnost pisanja

Zapišite svoja otkrića o anaglifskoj tehnologiji. Ova lekcija se fokusirala na zeleno/crveno i crveno/cijan. Šta vam je bolje uspjelo i zašto? Ovo nisu jedine alternative za 3D naočare. Istražite na internetu koje druge alternative postoje. Napravite argument za željenu tehnologiju: pruža li bolje iskustvo, je li jeftinija? Kako filmska/mrežna video industrija utječe na to?

Usklađivanje sa okvirnim programima

Napomena: Svi planovi lekcija u ovoj seriji usklađeni su sa Udruženjem nastavnika računarskih nauka K-12 Standardi računarske nauke, Zajedničkim osnovnim američkim standardima za matematiku, a ako je primjenjivo i sa Nacionalnim savetom principa i standarda za nastavnike matematike za školu Matematika, Standardi za tehnološku pismenost Međunarodnog udruženja za tehnološko obrazovanje i Američki nacionalni standardi za naučno obrazovanje koje je izradilo Nacionalno istraživačko vijeće.

Nacionalni standardi naučnog obrazovanja Razredi 5-8 (uzrast 10-14 godina)

SADRŽAJ STANDARD E: Nauka i tehnologija

Kao rezultat aktivnosti, svi učenici bi se trebali razvijati

• Razumijevanje nauke i tehnologije 

Naučni standardi i prakse sljedeće generacije 6-8. Razreda (uzrast 11-14 godina)

Praksa 2: Izrada i upotreba modela

• Razviti i / ili koristiti model za generiranje podataka za testiranje ideja o pojavama u prirodnim ili dizajniranim sistemima, uključujući one koji predstavljaju ulaze i izlaze i one na neprimjetnim skalama.

Vježba 5: Korištenje matematike i računskog razmišljanja

• Koristite matematičke, računske i/ili algoritamske prikaze pojava ili dizajnerska rješenja za opisivanje i/ili potkrepljivanje tvrdnji i/ili objašnjenja

Principi i standardi za školsku matematiku (svi uzrasti)

Zastupanja

• Koristite reprezentacije za modeliranje i tumačenje fizičkih, društvenih i matematičkih pojava

Uobičajena osnovna državna praksa i standardi za školsku matematiku

• MATH.PRACTICE.MP4 Model sa matematikom.

Standardi za tehnološku pismenost - sva doba

         Priroda tehnologije

• Standard 2: Studenti će razviti razumijevanje osnovnih pojmova tehnologije.

CSTA K-12 Standardi računarske nauke od 3. do 6. razreda (uzrast 11-14 godina)

5.1 Nivo 1: Računarstvo i ja (L1)

Uticaji na zajednicu, globalno i etički (CI)

2. Identificirajte utjecaj tehnologije (npr. Društvenih mreža, cyber maltretiranja, mobilnog računarstva i komunikacije, web tehnologija, cyber sigurnosti i virtualizacije) na lični život i društvo.

CSTA K-12 Standardi računarske nauke od 6. do 9. razreda (uzrast 11-14 godina)

5. 2 Nivo 2: Računarske nauke i zajednica (L2)

• Suradnja (CL)

3. Surađujte s vršnjacima, stručnjacima i drugima koristeći zajedničke prakse poput programiranja u paru, rada u projektnim timovima i sudjelovanja u aktivnostima grupnog aktivnog učenja.

CSTA K-12 Standardi računarske nauke od 9. do 12. razreda (uzrast 14-18 godina)

5.3.A   Računarske nauke u savremenom svijetu (MWJ)

• Računarsko razmišljanje (CT)

8. Koristite modeliranje i simulaciju za predstavljanje i razumijevanje prirodnih fenomena.

CSTA K-12 Standardi računarske nauke od 9. do 12. razreda (uzrast 14-18 godina)

5.3.B Koncepti i prakse računarstva

• Računarsko razmišljanje (CT)

8. Pomoću modela i simulacija pomozite u formulisanju, usavršavanju i provjeri naučnih hipoteza.

Studentski resursi: Sažimanje naučenog.

Vaš učitelj vam je pokazao neke video zapise i web stranice o tehnologiji virtualne stvarnosti. Na ovoj stranici stvorite vlastiti terminološki izvor. Radite sa saigračima kako biste se dogovorili oko odgovora ili koristite Internet za lociranje informacija kojih se ne sjećate.

1. Ukratko objasnite šta je virtualna stvarnost i kako funkcionira.

2. Anaglyph Stereoskopske naočale stvaraju iluziju '3D'. Zašto radi - odnosno, kako vam izmamljuje oči?

3. Tehnologija je označena zeleno/crveno, crveno/cijan. Redoslijed je bitan. Zašto?

4. Ovo je lekcija o "računanju". Kakve to veze ima sa računarstvom?

Radni list učenika 1:

Ovaj radni list vodi vas kroz istraživanje 3D VR -a i Anaglyph tehnologije. Vaš učitelj je organizirao vaš razred u timove. Obavite ovu vježbu kao tim i budite spremni da član vašeg tima predstavi vaše nalaze. Ova aktivnost je neformalno istraživanje.

1. Kao grupa, dovršite stranicu resursa. Ako ne znate odgovor na nešto, pitajte ljude iz druge grupe. Ako se niko iz razreda ne sjeća, idite na internet i pronađite odgovore. Ova tehnika pronalaženja relevantnih resursa ključna je za računanje. Kad su tehnologije tako nove, a nisu često dobro dokumentirane, ključno je biti u mogućnosti provesti pozadinsko istraživanje.
2. Vaš sljedeći zadatak je malo neformalno istraživanje. Vaš učitelj će vam dati neke slike na ekranu računara ili na papiru. Neki su zamišljeni kao „zeleni/crveni“, neki kao „crveni/cijan“. Unutar svoje grupe odgovorite na sljedeća pitanja, a zatim smislite svoja dodatna pitanja.
   1. Mogu li svi u vašoj grupi zaista dobiti 3D efekat? Ako ne zašto?
   2. Mogu li se vidjeti zelene/crvene slike sa crvenim/cijan čašama?
   3. Koja tehnologija izgleda bolje funkcionira? Zašto? Slažete li se svi?
   4. Šta se dešava ako čaše stavite naopako? Rade li još uvijek? Ako ne, zašto ne?
3. U sljedećih sat vremena obavit ćete formalno testiranje s 3D naočalama. Za pripremu ćete morati stvoriti jednostavnu 3D sliku. Unutar svoje grupe donesite odluku koju ćete sliku koristiti za svoj eksperiment. Morat ćete nacrtati sliku u tri boje na prozirnici. Ako imate vremena, možete početi crtati ili jednostavno zabilježiti svoju predloženu sliku. Ili skicirajte sliku na poleđini papira. Stvari koje treba imati na umu: Budite jednostavni: sliku ćete morati nacrtati četiri puta. Razmislite o tome koja će slika dati najbolji efekat.

Radni list učenika 2:

Ovaj radni list vodi vas kroz eksperimentiranje s 3D naočalama. 

materijali:

• Dva komada bijelog papira.
• Tri lista transparentnosti.
• Tri trajna markera, po jedan crvene, zelene i cijan boje.
• Vladar.
• Olovka ili olovka za bilježenje rezultata na ovoj stranici.
• Nestabilni marker u crnoj boji za pisanje na papiru za stvaranje originalne slike.
• 3D naočare, najmanje jedna zelena/crvena i crvena/cijan.

Ciljevi:

1. Za prikupljanje podataka o tome koja je tehnologija poželjnija, zelena/crvena ili crvena/cijan.
2. Za određivanje optimalne udaljenosti za dvije slike. (Vaš razred će se morati složiti o tome šta znači "udaljenost između dvije slike".

Zadatak:

1. Neka član vašeg tima nacrta vrlo jednostavnu sliku na komadu papira. (Možda ste ovo pripremili u prvom satu.) Označite središte slike kako je raspravljao vaš učitelj. Vaš učitelj može dati uzorke slika.
   
2. Postavite prozirni list na crtež i pomoću jednog od trajnih markera neka vaš član kopira crtež.
3. Koristeći crtež papira i onaj koji je upravo stvoren na prozirnici, nacrtajte još dvije kopije u svakoj od preostalih boja. Kada završite, trebali biste imati crnu sliku na bijelom papiru i duplicirane slike na folijama, po jednu crvenu, zelenu i cijan (ili plavu). Odložite crtež crnom bokom.
4. Stavite prazan komad papira na sto ili stol. Postavite dvije od tri slike prozirnosti na vrh tako da se točno preklapaju. Gledajte sliku kroz 3D naočare istih boja. Na primjer, ako ste odabrali zelenu i crvenu sliku, upotrijebite zelene/crvene naočale.
5. Lagano razdvojite slike, pazeći kada će 3D slika "iskočiti". U kojem smjeru ih morate pomicati? Kad se slike pojave, izmjerite udaljenost između slika.
   
6. Ponovite korake 4 i 5 za ostale kombinacije, tako da imate podatke o "zelenoj/crvenoj", "crvenoj/cijan". Ako imate vremena, pokušajte kombinirati cijan sa zelenom koristeći bilo koji set čaša i zabilježite rezultate. Članovi tima trebaju navesti kombinaciju koja im je najbolje odgovarala. Zapazite koliko je ljudi moglo vidjeti 3D efekt za svaku kombinaciju. Zabilježite udaljenost na kojoj je slika iskočila za svaku osobu.

Zapišite svoje rezultate na tablicu koju vam učitelj daje kako bi cijeli razred mogao donijeti zaključke. Budite spremni doprinijeti svojim zaključcima konačnoj analizi.