Realitat virtual i tecnologia estereoscòpica d'Anaglyph
Aquesta lliçó se centra en les tecnologies de realitat virtual. Aquestes tecnologies de visualització es basen en imatges estèreo artificials i proporcionen una vista amb il·lusions de profunditat 3D en entorns virtuals. Els estudiants realitzen una activitat amb ulleres 3D i imatges 3D.
- Com les tecnologies de la realitat virtual exploten la percepció de la profunditat humana
- L’ús d’imatges estèreo per proporcionar la il·lusió de la profunditat 3D
- Utilitzeu el mètode científic per comparar tecnologies d’anaglifes
Nivells d’edat: 11-14
Materials de construcció (per a cada equip)
Materials requerits
- Ulleres 3D (1 per equip): tant verd / vermell com vermell / cian
- Per fer les vostres pròpies ulleres 3D, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
- 3 fulls de transparència
- 2 fulls de paper blanc
- Marcadors permanents en vermell, verd i cian (o blau si el cian no està disponible).
- Retolador negre no permanent
- Tisores
- Ruler
Disseny de repte
Ets un equip d’enginyers que té el repte de completar 4 activitats i 1 repte. Coneixeràs la realitat virtual, les imatges en 3D i les tecnologies d’anaglifes. Tindràs discussions amb la classe sobre els teus resultats.
Criteris
- Completa 4 activitats.
- Completa 1 repte.
- Feu debats a classe.
Restriccions
- Utilitzeu només els materials proporcionats.
- Repartiu el full de treball de realitat virtual, així com alguns fulls de paper per esbossar dissenys.
- Utilitzeu els enllaços de la secció "Digging Deeper" per explorar les tecnologies de realitat virtual i les ulleres anaglifes. Comparteix el següent: La informàtica és una ciència i, per tant, utilitza els resultats científics per crear tecnologies. L’experimentació sistemàtica abans de construir la tecnologia és una part essencial del disseny. La comprensió del funcionament d’un fenomen natural només es produeix quan s’obtenen bons resultats a partir d’un experiment. Aquesta lliçó ofereix als estudiants una idea de com els dissenyadors d’auriculars de realitat virtual van prendre decisions a l’hora de dissenyar la seva tecnologia. Algunes tecnologies combinen el fons real amb una tècnica de representació 3D anàloga als "anaglifos". Els estudiants experimenten amb ulleres anaglifes per començar a entendre la complexitat de la informàtica que suposa representar una imatge 3D dins dels auriculars.
- Reviseu el procés de disseny d'enginyeria, el repte de disseny, els criteris, les restriccions i els materials.
- Expliqueu als estudiants que completaran 4 activitats i després un repte. (1 hora recomanada per a cada un)
- Activitat 1: Mireu el vídeo IEEE Career amb els vostres estudiants.
- https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
- Comenteu els següents punts importants del vídeo.
- Què es necessita per crear VR?
- Com és aquesta informàtica?
- Com impacten els resultats científics en el disseny?
- De les tecnologies de realitat virtual que es mostren als vídeos, les més impressionants i per què?
- Activitat 2: Distribuïu ulleres 3D i visualitzeu el lloc web mitjançant ulleres 3D
- Activitat 3: Seleccioneu algunes imatges de mostra en 3D cercant en línia. Procureu que les imatges que seleccioneu siguin adequades per a la vostra cultura d’aula i escola. Feu que els vostres alumnes experimentin i anoten notes:
- Podeu veure imatges de color verd / vermell amb ulleres vermelles / cianes?
- Quina tecnologia sembla funcionar millor?
- Què passa si es posen les ulleres al revés? Encara funcionen?
- Per què és verd / vermell i vermell / cian? Importa l’ordre del color?
- Activitat 4: Dividiu els vostres estudiants en equips petits de 3 o 4 estudiants per equip i feu que responguin a les preguntes del full de treball de l’estudiant 1. Deixeu prou temps al final perquè un membre de cada grup doni una "xerrada aclaridora" de 3 minuts com a màxim resumint les seves troballes. Deixeu temps per fer una anàlisi resum de totes les presentacions.
- Expliqueu als estudiants que ara han de completar un Desafiar per aprendre tècniques d’anaglifes. (1 hora recomanada). Reforçar que durant la primera hora estaven explorant i en aquesta hora estan fent experiments formals.
- Dividiu els vostres estudiants en equips (màxim quatre estudiants cadascun). Assegureu-vos de deixar almenys 10 minuts al final de la sessió per discutir els resultats.
- Distribuïu el full de treball 2 i els materials.
- La fitxa 2 demana als alumnes que dibuixin una imatge senzilla. A continuació es proporciona una mostra de vermell i verd. Comparteix-los amb els teus estudiants o crea les teves pròpies mostres.
- Indiqueu als estudiants que mesurin i marquin el centre de la imatge. Feu una breu discussió sobre què significa això.
- Podeu donar-los una definició o fer-los acceptar. Normalment, haureu de definir un "centre" d'una imatge. Podeu crear un "quadre de delimitació" al voltant de la imatge, localitzar els punts mitjans de les vores horitzontals i verticals i col·locar un petit punt discret a la intersecció de les línies dibuixades a partir de les respectives vores verticals i horitzontals. (En altres paraules, creeu una finestra de quatre panells, però només marqueu el centre, no les línies que es creuen).
- Indiqueu als estudiants que completin els passos següents (que es descriuen al full de treball de l’estudiant):
● Col·loqueu un full de transparència sobre el dibuix i, mitjançant un dels marcadors permanents, feu que un membre de l’equip copiï el dibuix.
● Utilitzant el dibuix de paper i el que s’acaba de crear en una transparència, dibuixeu dues còpies més en cadascun dels colors restants. Quan hàgiu acabat, haureu de tenir una imatge en negre sobre paper blanc i duplicar les imatges en transparències, cadascuna amb vermell, verd i cian (o blau). Deixeu de banda el dibuix negre.
● Col·loqueu el tros de paper en blanc a l’escriptori o a la taula. Col·loqueu dues de les tres imatges de transparència a la part superior perquè es superposin exactament. Mireu la imatge a través de les ulleres 3D amb els mateixos colors. Per exemple, si heu triat les imatges de color verd i vermell, feu servir les ulleres de color verd / vermell.
● Separeu suaument les imatges, observant quan la imatge 3D apareix. En quina direcció els heu de moure? Quan les imatges apareguin, mesureu la distància entre les imatges.
● Repetiu els passos 3 i 4 per a la resta de combinacions, de manera que tingueu dades sobre "verd / vermell", "vermell / cian". Si teniu temps, proveu de combinar el cian amb el verd utilitzant qualsevol de les ulleres i anoteu els resultats. Els membres de l’equip haurien d’indicar la combinació que millor els va funcionar. Tingueu en compte quantes persones podrien veure l'efecte 3D per a cada combinació. Tingueu en compte la distància a la qual ha aparegut la imatge per a cada persona.
● Anoteu els vostres resultats a la taula que proporciona el professor per tal que tota la classe pugui treure conclusions. Estigueu preparats per aportar les vostres conclusions a l’anàlisi final. - Mentre els estudiants treballen, creeu una quadrícula al tauler (o en un rotafoli), on la primera columna identifiqui cada equip. Les etiquetes de les columnes restants han de ser:
- tecnologia preferida
- millor distància per verd / vermell
- millor distància per a vermell / cian
- millor distància per cian / verd
Recordeu als estudiants que introdueixin les seves dades abans d’acabar el seu espai de treball.
- Durant la conclusió, discutiu els resultats i també discutiu la diferència entre les activitats exploratòries i experimentals. Demaneu als vostres estudiants que treguin conclusions de la recopilació de dades col·laborativa. Desafieu-los sobre com podria procedir la indústria en funció dels seus resultats.
- Per obtenir més contingut sobre el tema, consulteu la secció "Aprofundir".
Modificació del temps
La lliçó es pot fer en només un període de classe per a estudiants més grans. Tanmateix, per ajudar els estudiants a no sentir-se precipitats i per garantir l'èxit dels estudiants (especialment per als estudiants més joves), dividiu la lliçó en dos períodes donant-los més temps per fer una pluja d'idees, provar idees i finalitzar el seu disseny. Realitzeu les proves i el resum en el següent període de classes.
Connexions a Internet
- Construint mons en realitat virtual: explorant carreres en enginyeria i tecnologia. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
Tecnologia VR
- Oculus: https://www.youtube.com/user/oculusvr i https://www.oculus.com
- HTC Vive: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc i https://www.vive.com
- Hololens: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
- Material VR: 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/
Juga amb ulleres anaglifes:
- Com funcionen les ulleres 3D? - Cap instantani # 22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
- Lloc web per visualitzar mitjançant ulleres 3D: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- Feu les vostres pròpies ulleres: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
Vídeos per visualitzar en 3D
- 3D verd / vermell: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
- 3D verd / vermell: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
- 3D vermell / cian: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
- 3D vermell / cian: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY
lectura recomanada
- Una visió general simple dels anaglifs - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- L'ull humà - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
- Percepció de profunditat - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
- Estereoscòpia - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
- Pantalles muntades al cap - https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
- Anaglif 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D
Activitat d’escriptura
Escriviu les vostres conclusions sobre la tecnologia dels anaglifs. Aquesta lliçó es va centrar en el verd / vermell i el vermell / cian. Què us va funcionar millor i per què? Aquestes no són les úniques alternatives per a les ulleres 3D. Investigueu en línia quines altres alternatives existeixen. Feu un cas a la vostra tecnologia preferida: ofereix una experiència millor, és més barata? Com hi juga la indústria del cinema / vídeo en línia?
Alineació als marcs d’estudis
Nota: Tots els plans de lliçons d'aquesta sèrie estan alineats amb els estàndards d'informàtica de l'Associació de Professors d'Informàtica K-12, els estàndards bàsics comuns dels Estats Units per a matemàtiques i, si escau, també amb els principis i normes del Consell Nacional de Professors de Matemàtiques. Matemàtiques, els estàndards per a l'alfabetització tecnològica de l'Associació Internacional d'Educació Tecnològica, i les Normes Nacionals d'Educació en Ciències dels Estats Units, elaborades pel Consell Nacional de Recerca.
Normes nacionals d’educació científica Cicles 5-8 (edats 10-14)
ESTÀNDARD DE CONTINGUT E: Ciència i tecnologia
Com a resultat de les activitats, tots els estudiants haurien de desenvolupar-se
- Comprensions sobre ciència i tecnologia
Estàndards i pràctiques científiques de nova generació Graus 6-8 (entre els 11 i els 14 anys)
Pràctica 2: Generació i ús de models
- Desenvolupar i / o utilitzar un model per generar dades per provar idees sobre fenòmens en sistemes naturals o dissenyats, inclosos els que representen entrades i sortides, i aquells a escales no observables.
Pràctica 5: Ús de les matemàtiques i el pensament computacional
- Utilitzar representacions matemàtiques, computacionals i / o algorítmiques de fenòmens o dissenyar solucions per descriure i / o donar suport a reclamacions i / o explicacions
Principis i normes de matemàtiques escolars (totes les edats)
Representacions
- Utilitzeu representacions per modelar i interpretar fenòmens físics, socials i matemàtics
Pràctiques i estàndards bàsics d’estat comuns per a matemàtiques escolars
- MATH.PRACTICE.MP4 Model amb matemàtiques.
Normes d’alfabetització tecnològica: totes les edats
La naturalesa de la tecnologia
- Estàndard 2: els estudiants desenvoluparan una comprensió dels conceptes bàsics de la tecnologia.
CSTA K-12 Informàtica Normes Grau 3-6 (edats 11-14)
5.1 Nivell 1: Informàtica i jo (L1)
Impactes comunitaris, globals i ètics (IC)
- Identifiqueu l'impacte de la tecnologia (per exemple, xarxes socials, ciberassetjament, informàtica i comunicacions mòbils, tecnologies web, seguretat cibernètica i virtualització) en la vida personal i la societat.
CSTA K-12 Informàtica Normes Grau 6-9 (edats 11-14)
- 2 Nivell 2: Informàtica i comunitat (L2)
- Col·laboració (CL)
- Col·laboreu amb companys, experts i altres mitjançant pràctiques col·laboratives com ara la programació de parelles, el treball en equips del projecte i la participació en activitats d’aprenentatge actiu en grup.
CSTA K-12 Informàtica Normes Grau 9-12 (edats 14-18)
5.3.A Informàtica al món modern (MWJ)
- Pensament computacional (TC)
- Utilitzeu models i simulacions per representar i comprendre fenòmens naturals.
CSTA K-12 Informàtica Normes Grau 9-12 (edats 14-18)
5.3.B Conceptes i pràctiques d’informàtica
- Pensament computacional (TC)
8. Utilitzeu models i simulacions per ajudar a formular, perfeccionar i provar hipòtesis científiques.
Recurs per a estudiants: resumint el que heu après.
El vostre professor us va mostrar alguns vídeos i llocs web sobre tecnologia de realitat virtual. En aquesta pàgina, creeu el vostre propi recurs de terminologia. Col·laboreu amb els companys per acordar les respostes o utilitzeu Internet per localitzar informació que no recordeu.
- Expliqueu breument què és i com funciona la realitat virtual.
- Les ulleres estereoscòpiques anaglifes creen la il·lusió del '3D'. Per què funciona, és a dir, com us enganya els ulls?
- La tecnologia té l'etiqueta de verd / vermell, vermell / cian. L’ordre és important. Per què?
- Es tracta d’una lliçó d’informàtica. Què té a veure amb la informàtica?
Full de treball de l'estudiant 1:
Aquest full de treball us guia a explorar la RV 3D i la tecnologia Anaglyph. El vostre professor ha organitzat la vostra classe en equips. Completa aquest exercici en equip i prepara’t perquè un membre del teu equip presenti les teves conclusions. Aquesta activitat és una exploració informal.
- Com a grup, completeu la pàgina de recursos. Si no sabeu la resposta a alguna cosa, pregunteu a la gent d’un altre grup. Si ningú de la classe ho recorda, aneu a Internet i cerqueu les respostes. Aquesta tècnica per trobar recursos rellevants és fonamental per a la informàtica. Quan les tecnologies són tan noves i sovint no estan ben documentades, és fonamental poder fer investigacions de fons.
- La vostra pròxima tasca consisteix en explorar de manera informal. El vostre professor us proporcionarà algunes imatges a la pantalla de l'ordinador o en paper. Alguns estan pensats com a "verd / vermell", d'altres estan pensats com a "vermell / cian". Dins del vostre grup, responeu a les preguntes següents i, a continuació, feu les vostres pròpies preguntes addicionals.
- Tothom del vostre grup pot aconseguir efectivament l’efecte 3D? Si no, per què?
- Podeu veure imatges de color verd / vermell amb ulleres vermelles / cianes?
- Quina tecnologia sembla funcionar millor? Per què? Esteu tots d’acord?
- Què passa si es posen les ulleres al revés? Encara funcionen? Si no, per què no?
- A la propera hora faràs proves formals amb ulleres 3D. Per preparar-vos, haureu de crear una imatge 3D senzilla. Al vostre grup, preneu una decisió sobre la imatge que voleu utilitzar per al vostre experiment. Haureu de dibuixar la imatge en tres colors sobre una transparència. Si teniu temps, podeu començar a fer els dibuixos o simplement anotar aquí la vostra imatge proposada. O bé esbossar la imatge a la part posterior del paper. Coses que cal tenir en compte: sigui senzill: haurà de dibuixar la imatge quatre vegades. Penseu en quin tipus d’imatges donarà el millor efecte.
Full de treball de l'estudiant 2:
Aquest full de treball us guia a experimentar amb ulleres 3D.
Materials:
- Dos trossos de paper blanc.
- Tres fulls de transparència.
- Tres retoladors permanents, un de color vermell, verd i cian.
- Una regla.
- Un llapis o un llapis per registrar els resultats en aquesta pàgina.
- Un marcador no permanent en negre per escriure en paper per crear la imatge original.
- Ulleres 3D, com a mínim una de color verd / vermell i vermell / cian.
Gols:
- Per recopilar dades sobre quina tecnologia es prefereix, verd / vermell o vermell / cian.
- Per determinar la distància òptima per a dues imatges. (La vostra classe haurà de posar-se d'acord sobre què significa "distància entre dues imatges".
Tasca:
- Feu que un membre del vostre equip dibuixi una imatge molt senzilla en un tros de paper. (Potser ho heu preparat a la primera hora.) Marqueu el centre de la imatge tal com va comentar el vostre professor. El vostre professor pot proporcionar imatges de mostra.
- Col·loqueu un full de transparència sobre el dibuix i, mitjançant un dels marcadors permanents, feu que un membre del vostre equip copiï el dibuix.
- Utilitzant el dibuix en paper i el que s’acaba de crear en una transparència, dibuixeu dues còpies més en cadascun dels colors restants. Quan hàgiu acabat, haureu de tenir una imatge en negre sobre paper blanc i duplicar les imatges en transparències, cadascuna amb vermell, verd i cian (o blau). Deixeu de banda el dibuix en negre.
- Col·loqueu el tros de paper en blanc a l’escriptori o a la taula. Col·loqueu dues de les tres imatges de transparència a la part superior perquè es superposin exactament. Mireu la imatge a través de les ulleres 3D amb els mateixos colors. Per exemple, si heu triat les imatges de color verd i vermell, feu servir les ulleres de color verd / vermell.
- Desplaceu-vos suaument de les imatges, observant quan apareix la imatge en 3D. En quina direcció els heu de moure? Quan les imatges apareguin, mesureu la distància entre les imatges.
- Repetiu els passos 4 i 5 per a la resta de combinacions, de manera que tingueu dades sobre "verd / vermell", "vermell / cian". Si teniu temps, proveu de combinar el cian amb el verd utilitzant qualsevol de les ulleres i anoteu els resultats. Els membres de l’equip haurien d’indicar la combinació que millor els va funcionar. Tingueu en compte quantes persones podrien veure l'efecte 3D per a cada combinació. Tingueu en compte la distància a la qual ha aparegut la imatge per a cada persona.
Anoteu els vostres resultats a la taula que proporciona el vostre professor perquè tota la classe pugui treure conclusions. Estigueu preparats per aportar les vostres conclusions a l’anàlisi final.
Traducció del pla de lliçons