Virtuaalitodellisuus ja Anaglyph Stereoscopic Technology

Rakenna materiaaleja (jokaiselle joukkueelle)

Tarvittavat materiaalit

• 3D -lasit (1 per joukkue): sekä vihreä/punainen että punainen/syaani
• Jos haluat tehdä 3D -lasit itse, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 kalvoa
• 2 arkkia valkoista paperia
• Pysyvät, punaiset, vihreät ja syaanit (tai siniset, jos syaania ei ole saatavilla).
• Ei-pysyvä musta merkki
• Sakset
• Hallitsija

Design Challenge

Olet insinööritiimi, jonka haasteena on suorittaa neljä toimintoa ja yksi haaste. Opit virtuaalitodellisuudesta, 4D -kuvista ja anaglyfitekniikoista. Keskustelet luokan kanssa havainnoistasi.

Kriteeri

• Suorita 4 toimintoa.
• Suorita 1 haaste.
• Pidä luokkakeskustelu.

rajoitteet

• Käytä vain mukana tulevia materiaaleja.

1. Jaa Virtuaalitodellisuus -laskentataulukko ja muutama paperiarkki luonnosten luonnostamiseksi.
2. Käytä "Kaiva syvemmälle" -osiossa olevia linkkejä tutustuaksesi VR -tekniikoihin ja anaglyfi -laseihin. Jaa seuraavat asiat: Tietojenkäsittelytiede on tiede ja käyttää sellaisenaan tieteellisiä tuloksia teknologioiden luomiseen. Järjestelmällinen kokeilu ennen rakennustekniikkaa on olennainen osa suunnittelua. Luonnonilmiön toiminta ymmärretään vain, kun kokeella saavutetaan hyviä tuloksia. Tämä oppitunti antaa opiskelijoille maun siitä, miten VR-kuulokkeiden suunnittelijat tekivät valintoja suunnitellessaan tekniikkaansa. Jotkut tekniikat sekoittavat todellisen taustan 3D -renderointitekniikkaan, joka on analoginen "anaglyfeille". Oppilaat kokeilevat anaglyfilaseja ymmärtääkseen monimutkaisuuden laskennassa, joka liittyy 3D -kuvan muodostamiseen kuulokkeiden sisällä.
3. Tarkista suunnitteluprosessi, suunnitteluhaaste, kriteerit, rajoitukset ja materiaalit.
4. Selitä oppilaille, että he suorittavat 4 tehtävää ja sitten haasteen. (1 tunti suositellaan jokaiselle)
5. Tehtävä 1: Katso IEEE -uravideo oppilaidesi kanssa.
   • https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
   • Keskustele seuraavista videon tärkeistä kohdista.
     - Mitä VR: n luomiseen tarvitaan?
     - Miten tämä tietotekniikka on?
     - Miten tieteelliset tulokset vaikuttavat suunnitteluun?
     - Videoissa näytetyistä VR -tekniikoista vaikuttavimmat ja miksi?
6. Tehtävä 2: Jaa 3D -lasit ja katso verkkosivustoa 3D -lasien kautta
   • http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
7. Tehtävä 3: Valitse joitain 3D -mallikuvia etsimällä verkosta. Varmista, että valitsemasi kuvat sopivat luokkahuoneeseesi ja koulukulttuuriin. Pyydä oppilaita kokeilemaan ja tekemään muistiinpanoja:
   • Näetkö vihreitä/punaisia ​​kuvia punaisilla/syaaneilla laseilla?
   • Mikä tekniikka näyttää toimivan paremmin?
   • Mitä tapahtuu, jos laitat lasit ylösalaisin? Toimiiko ne vielä?
   • Miksi se on vihreä/punainen ja punainen/syaani? Onko värin järjestyksellä väliä?
8. Tehtävä 4: Jaa oppilaasi pieniin 3 tai 4 oppilaan ryhmiin ja pyydä heitä vastaamaan oppilaiden työkirjan 1 kysymyksiin. Jätä lopussa riittävästi aikaa yhden ryhmän jokaiselle jäsenelle, jotta he voivat pitää "keventävän keskustelun", joka kestää enintään 3 minuuttia heidän havaintojaan. Jätä aikaa kaikkien esitysten yhteenvetoanalyysille.
9. Selitä oppilaille, että heidän on nyt suoritettava a Haaste oppia anaglyfitekniikoita. (1 tunti suositeltava). Vahvista, että ensimmäisen tunnin aikana he tutkivat, ja tällä hetkellä he tekevät muodollisia kokeita.
10. Jaa oppilaasi ryhmiin (enintään neljä oppilasta). Pidä istunnon lopussa vähintään 10 minuuttia aikaa keskustella tuloksista.
11. Jaa työkirja 2 ja materiaalit.
12. Tehtävätaulukko 2 pyytää oppilaita piirtämään yksinkertaisen kuvan. Alla on esimerkki punaisesta ja vihreästä. Jaa nämä oppilaillesi tai luo omia näytteitä.
13. Opeta oppilaita mittaamaan ja merkitsemään kuvan keskikohta. Keskustele lyhyesti siitä, mitä se tarkoittaa.
14. Voit antaa heille määritelmän tai pyytää heitä hyväksymään yhden. Yleensä sinun on määritettävä kuvan keskipiste. Voit luoda kuvan ympärille "rajauslaatikon", etsiä vaaka- ja pystysuoran reunan keskipisteet ja sijoittaa pienen erillisen pisteen kulloistenkin pystysuorien ja vaakasuuntaisten reunojen piirtämien viivojen leikkauspisteeseen. (Toisin sanoen luo nelipaneelinen ikkuna, mutta merkitse vain keskikohta, ei leikkaavia viivoja.)
15. Kehota oppilaita suorittamaan seuraavat vaiheet (kuvattu opiskelijan työkirjassa):
    ● Aseta piirtoheitinkalvo piirustuksen päälle ja käytä jotakin pysyviä merkkejä ja pyydä tiimin jäsentä kopioimaan piirustus.
    ● Piirrä paperikuvion ja juuri piirtoheitinkalvoon piirretyn piirtämällä kaksi kopiota jokaiseen jäljellä olevaan väriin. Kun olet valmis, sinulla on oltava musta kuva valkoiselle paperille ja päällekkäiset kuvat kalvoille, yksi punainen, vihreä ja syaani (tai sininen). Laita musta piirustus sivuun.
    ● Aseta tyhjä paperi pöydälle tai pöydälle. Aseta kaksi kolmesta läpinäkyvästä kuvasta päälle niin, että ne ovat päällekkäin. Katso kuvaa 3D -lasien läpi samoilla väreillä. Jos valitsit esimerkiksi vihreän ja punaisen kuvan, käytä vihreää/punaista lasia.
    ● Siirrä kuvat varovasti erilleen ja tarkista, milloin 3D -kuva "ponnahtaa". Mihin suuntaan sinun on siirrettävä ne? Kun kuvat "ponnahtavat", mittaa kuvien välinen etäisyys.
    ● Toista vaiheet 3 ja 4 muille yhdistelmille, jotta saat tietoja "vihreä/punainen", "punainen/syaani". Jos sinulla on aikaa, yhdistä syaani vihreään käyttämällä kumpaakin silmälaseja ja kirjaa tulokset. Tiimin jäsenten tulee kertoa heille parhaiten toiminut yhdistelmä. Huomaa, kuinka moni näki 3D -tehosteen jokaiselle yhdistelmälle. Huomaa etäisyys, jolla kuva ponnahti kullekin henkilölle.
    ● Kirjaa tulokset opettajasi antamaan taulukkoon, jotta koko luokka voi tehdä johtopäätöksiä. Ole valmis antamaan johtopäätöksesi lopulliseen analyysiin.
16. Kun oppilaat työskentelevät, luo taululle (tai fläppitaululle) ruudukko, jossa ensimmäinen sarake yksilöi kunkin ryhmän. Muiden sarakkeiden tarrojen tulee olla:
    • edullinen tekniikka
    • paras etäisyys vihreälle/punaiselle
    • paras etäisyys punaiselle/syaanille
    • paras etäisyys syaanille/vihreälle

    Muistuta oppilaita syöttämään tietonsa ennen työtilansa käärimistä.

17. Keskustelun aikana voit keskustella tuloksista ja keskustella myös tutkivan ja kokeellisen toiminnan välisestä erosta. Pyydä oppilaitasi tekemään johtopäätöksiä yhteistietojen keräämisestä. Haasta heidät siitä, miten toimiala voisi edetä tulostensa perusteella.
18. Lisää aiheeseen liittyvää sisältöä on kohdassa "Kaivaminen syvemmälle".

Oppitunti voidaan suorittaa vain yhden luokan aikana vanhemmille opiskelijoille. Jos haluat kuitenkin auttaa oppilaita tuntemaan kiirettä ja varmistamaan opiskelijoiden menestyksen (etenkin nuoremmille opiskelijoille), jaa oppitunti kahteen jaksoon, jolloin oppilaat saavat enemmän aikaa ajatella, testata ideoita ja viimeistellä suunnittelunsa. Suorita testaus ja selvitys seuraavalla luokkakaudella.

Internet-yhteydet

• Maailman rakentaminen virtuaalitodellisuudessa: uran suunnittelu tekniikassa ja tekniikassa. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology

VR -tekniikka

• Oculus: https://www.youtube.com/user/oculusvr ja https://www.oculus.com
• HTC Vive: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc ja https://www.vive.com
• Hololens: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
• VR -vaihde: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk ja http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
• Playstation VR: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak ja https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/

Pelaa anaglyfilasilla:

• Miten 3D -lasit toimivat? - Instant Egghead #22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
• Verkkosivusto, jota voit tarkastella 3D -lasien kautta: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Tee itse lasit: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses

3D -muodossa katsottavat videot

• 3D vihreä/punainen: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
• 3D vihreä/punainen: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
• 3D punainen/syaani: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
• 3D punainen/syaani: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY

Suositeltavaa luettavaa

• Yksinkertainen katsaus anaglyfeihin - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Ihmissilmä - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
• Syvyysnäkö - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
• Stereoskopia - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
• Päähän asennettavat näytöt- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglyfi 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

Kirjoittaminen

Kirjoita havaintosi anaglyfitekniikasta. Tämä oppitunti keskittyi vihreään/punaiseen ja punaiseen/syaaniin. Mikä toimi sinulle paremmin ja miksi? Nämä eivät ole ainoat vaihtoehdot 3D -laseille. Tutki verkossa muita vaihtoehtoja. Tee kotelo haluamallesi tekniikalle: antaa se paremman kokemuksen, onko se halvempaa? Miten elokuva-/verkkovideoteollisuus vaikuttaa siihen?

Sopeutuminen opetussuunnitelmien kehyksiin

Huomaa: Kaikki tämän sarjan oppituntisuunnitelmat ovat yhdenmukaisia ​​tietojenkäsittelytieteen opettajien liiton K-12 tietojenkäsittelytieteen standardien, Yhdysvaltojen yhteisten ydinvaltion matematiikan standardien ja soveltuvin osin myös kansallisen matematiikan opettajien neuvoston periaatteiden ja standardien kanssa Matematiikka, International Technology Education Associationin standardit teknologista lukutaitoa varten ja Yhdysvaltain kansalliset tiedekasvatusstandardit, jotka National Research Council on laatinut.

Kansalliset tiedekasvatusstandardit Luokat 5-8 (10-14-vuotiaat)

SISÄLTÖSTANDARDI E: Tiede ja tekniikka

Toiminnan tuloksena kaikkien opiskelijoiden tulee kehittyä

• Ymmärtäminen tieteestä ja tekniikasta 

Seuraavan sukupolven tieteelliset standardit ja käytännöt Luokat 6-8 (11-14-vuotiaat)

Harjoitus 2: Mallien luominen ja käyttäminen

• Kehitä ja/tai käytä mallia tietojen tuottamiseen, jotta voit testata ideoita luonnollisten tai suunniteltujen järjestelmien ilmiöistä, mukaan lukien ne, jotka edustavat panoksia ja tuloksia, sekä havaitsemattomissa mittakaavoissa.

Harjoitus 5: Matematiikan ja laskennallisen ajattelun käyttäminen

• Käytä ilmiöiden tai suunnitteluratkaisujen matemaattisia, laskennallisia ja/tai algoritmisia esityksiä väitteiden ja/tai selitysten kuvaamiseen ja/tai tukemiseen

Koulumatematiikan periaatteet ja standardit (kaikenikäiset)

esityksiä

• Käytä esityksiä mallintamaan ja tulkitsemaan fyysisiä, sosiaalisia ja matemaattisia ilmiöitä

Koulumatematiikan yhteiset keskeiset valtion käytännöt ja standardit

• MATH.PRACTICE.MP4 Malli matematiikalla.

Teknisen lukutaidon standardit - kaikki ikäryhmät

         Tekniikan luonne

• Standardi 2: Opiskelija kehittää ymmärryksen tekniikan ydinkäsitteistä.

CSTA K-12 Tietotekniikan standardit, luokat 3-6 (11-14-vuotiaat)

5.1 Taso 1: Tietojenkäsittelytiede ja minä (L1)

Yhteisön, maailmanlaajuiset ja eettiset vaikutukset (CI)

2. Tunnista teknologian (esim. Sosiaalisen verkostoitumisen, verkkokiusaamisen, mobiilitietokoneiden ja -viestinnän, verkkoteknologioiden, kyberturvallisuuden ja virtualisoinnin) vaikutus henkilökohtaiseen elämään ja yhteiskuntaan.

CSTA K-12 Tietotekniikan standardit, luokat 6-9 (11-14-vuotiaat)

5. 2 Taso 2: Tietojenkäsittelytiede ja yhteisö (L2)

• Yhteistyö (CL)

3. Tee yhteistyötä vertaistesi, asiantuntijoiden ja muiden kanssa käyttämällä yhteistyökäytäntöjä, kuten pariohjelmointia, työskentelyä projektiryhmissä ja osallistumista aktiiviseen oppimiseen ryhmässä.

CSTA K-12 Tietotekniikan standardit, luokat 9-12 (14-18-vuotiaat)

5.3.A   Tietojenkäsittelytiede nykymaailmassa (MWJ)

• Laskennallinen ajattelu (CT)

8. Käytä mallintamista ja simulointia kuvaamaan ja ymmärtämään luonnonilmiöitä.

CSTA K-12 Tietotekniikan standardit, luokat 9-12 (14-18-vuotiaat)

5.3B Tietotekniikan käsitteet ja käytännöt

• Laskennallinen ajattelu (CT)

8. Käytä malleja ja simulaatioita auttaaksesi muotoilemaan, tarkentamaan ja testaamaan tieteellisiä hypoteeseja.

Opiskelijaresurssi: Yhteenveto oppimasta.

Opettajasi näytti sinulle joitakin videoita ja verkkosivustoja virtuaalitodellisuustekniikasta. Tällä sivulla voit luoda oman terminologian. Työskentele tiimisi kanssa sopiaksesi vastauksista tai etsi Internetistä tietoja, joita et muista.

1. Selitä lyhyesti, mitä virtuaalitodellisuus on ja miten se toimii.

2. Anaglyph Stereoscopic -lasit luovat illuusion 3D -kuvasta. Miksi se toimii - eli miten se huijaa silmiäsi?

3. Tekniikka on merkitty vihreä/punainen, punainen/syaani. Järjestyksellä on väliä. Miksi?

4. Tämä on kokeilun 'laskennan' oppitunti. Mitä tekemistä sillä on tietojenkäsittelyn kanssa?

Oppilaan työkirja 1:

Tämä laskentataulukko opastaa sinua tutustumaan 3D VR: ään ja Anaglyph -tekniikkaan. Opettajasi on järjestänyt luokkasi ryhmiksi. Suorita tämä harjoitus tiiminä ja valmistaudu siihen, että tiimisi jäsen esittelee havaintosi. Tämä toiminta on epävirallinen etsintä.

1. Täytä ryhmänä resurssisivu. Jos et tiedä vastausta johonkin, kysy toisen ryhmän ihmisiltä. Jos kukaan luokasta ei muista, mene Internetiin ja löydä vastaukset. Tämä tekniikka asiaankuuluvien resurssien löytämiseksi on kriittinen tietojenkäsittelylle. Kun tekniikka on niin uutta eikä useinkaan hyvin dokumentoitua, taustatutkimuksen tekeminen on kriittistä.
2. Seuraava tehtäväsi on tehdä epävirallinen tutkimus. Opettajasi toimittaa sinulle kuvia joko tietokoneen näytöllä tai paperilla. Jotkut on tarkoitettu "vihreiksi/punaisiksi", jotkut "punaisiksi/syaaneiksi". Vastaa ryhmässäsi seuraaviin kysymyksiin ja keksi sitten omia lisäkysymyksiäsi.
   1. Voivatko kaikki ryhmässäsi todella saada 3D -tehosteen? Jos ei, miksi?
   2. Näetkö vihreitä/punaisia ​​kuvia punaisilla/syaaneilla laseilla?
   3. Mikä tekniikka näyttää toimivan paremmin? Miksi? Oletko kaikki samaa mieltä?
   4. Mitä tapahtuu, jos laitat lasit ylösalaisin? Toimiiko ne vielä? Jos ei, miksi ei?
3. Seuraavan tunnin aikana teet muodollisen testauksen 3D -laseilla. Valmistellaksesi sinun on luotava yksinkertainen 3D -kuva. Tee ryhmässäsi päätös siitä, mitä kuvaa haluat käyttää kokeilussa. Sinun on piirrettävä kuva kolmella värillä läpinäkyväksi. Jos sinulla on aikaa, voit aloittaa piirustusten tekemisen tai merkitä tähän ehdotetun kuvasi. Tai luonnostele kuva paperin takaosaan. Muista seuraavat asiat: Pidä se yksinkertaisena: sinun on piirrettävä kuva neljä kertaa. Mieti, millaisilla kuvilla saadaan paras vaikutus.

Oppilaan työkirja 2:

Tämä laskentataulukko opastaa sinua kokeilemaan 3D -laseja. 

Materiaalit:

• Kaksi valkoista paperia.
• Kolme läpinäkyvää arkkia.
• Kolme pysyvää merkkiä, yksi punainen, vihreä ja syaani.
• Viivoitin.
• Kynä tai kynä tulosten tallentamiseen tälle sivulle.
• Ei-pysyvä musta merkintä paperille kirjoittamiseen alkuperäisen kuvan luomiseksi.
• 3D -lasit, vähintään yksi vihreä/punainen ja punainen/syaani.

Maalit:

1. Kerätä tietoja siitä, mikä tekniikka on suositeltavaa, vihreä/punainen tai punainen/syaani.
2. Optimaalisen etäisyyden määrittäminen kahdelle kuvalle. (Luokkaasi on sovittava siitä, mitä kahden kuvan välinen etäisyys tarkoittaa.

Tehtävä:

1. Pyydä tiimisi jäsentä piirtämään yksinkertainen kuva paperille. (Ehkä olet valmistanut tämän ensimmäisen tunnin aikana.) Merkitse kuvan keskikohta opettajasi keskustelun mukaisesti. Opettajasi voi antaa esimerkkikuvia.
   
2. Aseta piirtoheitinkalvo piirustuksen päälle ja käytä yhtä pysyvistä merkinnöistä ja pyydä joukkueen jäsentä kopioimaan piirustus.
3. Piirrä paperikuvion ja juuri piirtoheitinkalvoon piirretyn piirtämällä kaksi kopiota jokaiseen jäljellä olevaan väriin. Kun olet valmis, sinulla on oltava musta kuva valkoiselle paperille ja päällekkäiset kuvat kalvoille, yksi punainen, vihreä ja syaani (tai sininen). Jätä musta piirustus sivuun.
4. Aseta tyhjä paperi pöydälle tai pöydälle. Aseta kaksi kolmesta läpinäkyvästä kuvasta päälle niin, että ne ovat päällekkäin. Katso kuvaa 3D -lasien läpi samoilla väreillä. Jos valitsit esimerkiksi vihreän ja punaisen kuvan, käytä vihreää/punaista lasia.
5. Siirrä kuvat varovasti erilleen ja tarkista, milloin 3D -kuva "ponnahtaa". Mihin suuntaan sinun on siirrettävä ne? Kun kuvat "ponnahtavat", mittaa kuvien välinen etäisyys.
   
6. Toista vaiheet 4 ja 5 muille yhdistelmille, jotta sinulla on tietoja vihreästä/punaisesta, punaisesta/syaanista. Jos sinulla on aikaa, yhdistä syaani vihreään käyttämällä kumpaakin silmälaseja ja kirjaa tulokset. Tiimin jäsenten tulee ilmoittaa yhdistelmä, joka toimi heille parhaiten. Huomaa, kuinka moni näki 3D -tehosteen jokaiselle yhdistelmälle. Huomaa etäisyys, jolla kuva ponnahti kullekin henkilölle.

Kirjaa tulokset opettajasi antamaan taulukkoon, jotta koko luokka voi tehdä johtopäätöksiä. Ole valmis antamaan johtopäätöksesi lopulliseen analyysiin.