Virtualna stvarnost i stereoskopska tehnologija anaglifa

Građevinski materijali (za svaki tim)

Potrebni materijali

• 3D naočale (1 po timu): zelene/crvene i crvene/cijan
• Za izradu vlastitih 3D naočala, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 lista prozirnosti
• 2 lista bijelog papira
• Trajni markeri u crvenoj, zelenoj i cijan boji (ili plavi ako cijan nije dostupan).
• Trajni crni marker
• Škare
• Vladar

Dizajn Challenge

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 razred.

ograničenja

• Koristite samo isporučene materijale.

1. Podijelite radni list virtualne stvarnosti, kao i neke listove papira za skiciranje dizajna.
2. Upotrijebite veze u odjeljku "Dublje kopanje" za istraživanje VR tehnologija i anaglifskih naočala. Podijelite sljedeće: Informatika je znanost i kao takva koristi znanstvene rezultate za stvaranje tehnologija. Sustavno eksperimentiranje prije izgradnje tehnologije bitan je dio dizajna. Razumijevanje djelovanja prirodnog fenomena događa se tek kada se iz eksperimenta postignu dobri rezultati. Ova lekcija učenicima daje dojam o tome kako su dizajneri VR slušalica odabrali prilikom projektiranja svoje tehnologije. Slušalice za virtualnu stvarnost projiciraju dvije različite slike, po jednu za svako oko. Neke tehnologije miješaju stvarnu pozadinu s tehnikom 3D iscrtavanja analognom 'anaglifima'. Učenici eksperimentiraju s anaglifskim naočalama kako bi razumjeli složenost računarstva uključenog u generiranje 3D slike unutar slušalica.
3. Pregledajte postupak tehničkog dizajna, izazov dizajna, kriterije, ograničenja i materijale.
4. Objasnite učenicima da će dovršiti 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 razgovarajte o sljedećim važnim točkama.
     - Što je potrebno za stvaranje VR -a?
     - Kako je s ovom informatikom?
     - Kako znanstveni ishodi utječu na dizajn?
     - Od VR tehnologija prikazanih u video zapisima koje su bile najupečatljivije i zašto?
6. Aktivnost 2: Distribuirajte 3D naočale i pregledavajte web stranicu kroz 3D naočale
   • 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:
   • Možete li vidjeti zelene/crvene slike s crvenim/cijan naočalama?
   • Koja tehnologija izgleda bolje funkcionira?
   • Što se događa ako čaše stavite naopako? Rade li još?
   • 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 'lakši govor' od najviše 3 minute sažimajući njihovi nalazi. Ostavite vrijeme za sažetu analizu svih prezentacija.
9. Objasnite učenicima da sada moraju ispuniti a Izazov naučiti tehnike anaglifa. (Preporuča se 1 sat). Pojačajte da su tijekom prvog sata istraživali, a u ovom času rade formalne pokuse.
10. Podijelite svoje učenike u timove (svaki ima najviše četiri učenika). Na kraju sesije ostavite najmanje 10 minuta za raspravu 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 porazgovarajte o tome što to znači.
14. Možete im dati definiciju ili ih prihvatiti. Obično ćete morati definirati 'središte' slike. Možete stvoriti 'ograničavajući okvir' oko slike, locirati središnje točke vodoravnih i okomitih rubova te postaviti malu diskretnu točku na sjecištu linija koje se povlače iz odgovarajućih okomitih i vodoravnih rubova. (Drugim riječima, stvorite prozor s 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 na crtež i pomoću jednog od trajnih markera neka član tima kopira crtež.
    ● Koristeći crtež papira i onaj koji je upravo stvoren na prozirnici, nacrtajte još dvije kopije u svakoj od preostalih boja. Kad 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 stol ili stol. Postavite dvije od tri slike prozirnosti na vrh tako da se točno preklapaju. Gledajte sliku kroz 3D naočale istih boja. Na primjer, ako ste odabrali zelenu i crvenu sliku, upotrijebite zelene/crvene naočale.
    ● Lagano odmaknite slike pazeći da 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 "zeleno/crveno", "crveno/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. Zabilježite koliko je ljudi moglo vidjeti 3D efekt za svaku kombinaciju. Zabilježite udaljenost na kojoj je slika iskočila za svaku osobu.
    ● Zapišite svoje rezultate na stol koji vam učitelj daje kako bi cijeli razred mogao donijeti zaključke. Budite spremni doprinijeti svojim zaključcima konačnoj analizi.
16. Dok učenici rade, stvorite rešetku na ploči (ili na preklopnoj ploči), gdje prvi stupac identificira svaki tim. Oznake za preostale stupce trebaju biti:
    • preferirana tehnologija
    • najbolja udaljenost za zeleno/crveno
    • najbolja udaljenost za crvenu/cijan boju
    • najbolja udaljenost za cijan/zelenu

    Podsjetite svoje učenike da unesu svoje podatke prije nego što završe svoj 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 temelju njihovih rezultata.
18. Za više sadržaja o toj temi, pogledajte odjeljak "Dublje kopanje".

Lekcija se može izvoditi za samo 1 sat za starije učenike. Međutim, kako biste učenicima pomogli da se osjećaju požurjeno i kako bi osigurali uspjeh učenika (posebno za mlađe učenike), podijelite lekciju u dva razdoblja dajući studentima više vremena za mozganje, testiranje ideja i doradu njihovog dizajna. Provedite testiranje i izvođenje u slijedećem razrednom terminu.

Internetske veze

• 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 Vive: 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 s anaglifskim naočalama:

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

Videozapisi 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

Preporučena literatura

• 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
• Zasloni na glavi- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglif 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. Što vam je bolje odgovaralo i zašto? Ovo nisu jedine alternative za 3D naočale. Istražite na internetu koje druge alternative postoje. Napravite argument za željenu tehnologiju: pruža li bolje iskustvo, je li jeftinija? Kako filmska/internetska video industrija utječe na to?

Usklađivanje s okvirima kurikuluma

Napomena: Svi planovi lekcija u ovoj seriji usklađeni su sa Udruženjem učitelja računalnih znanosti K-12 Standardi računalnih znanosti, Zajedničkim osnovnim američkim standardima za matematiku, a ako je primjenjivo i s Nacionalnim vijećem učitelja i nastavnika matematike 'Principi i standardi za školu Matematika, Standardi za tehnološku pismenost Međunarodnog udruženja za tehnološko obrazovanje i Američki nacionalni standardi za obrazovanje iz znanosti koje je izradilo Nacionalno vijeće za istraživanje.

Nacionalni standardi obrazovanja za znanost Razredi 5-8 (dobi 10-14)

SADRŽAJ STANDARD E: Znanost i tehnologija

Kao rezultat aktivnosti, svi bi se učenici trebali razvijati

• Razumijevanje znanosti i tehnologije 

Znanstveni standardi i prakse sljedeće generacije 6-8. Razreda (od 11 do 14 godina)

Vježba 2: Izrada i upotreba modela

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

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

Načela i standardi za školsku matematiku (sve dobne skupine)

Zastupstva

• Upotrijebite prikaze za modeliranje i tumačenje fizičkih, društvenih i matematičkih pojava

Uobičajena osnovna državna praksa i standardi za školsku matematiku

• MATH.PRACTICE.MP4 Model s matematikom.

Standardi za tehnološku pismenost - sva vijeka

         Priroda tehnologije

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

CSTA K-12 Standardi računalne znanosti 3-6. Razreda (11-14 godina)

5.1. Razina 1: Računalne znanosti i ja (L1)

Utjecaji na zajednicu, globalno i etički (CI)

2. Identificirati utjecaj tehnologije (npr. Društvenih mreža, cyber maltretiranja, mobilnog računalstva i komunikacije, web tehnologija, cyber sigurnosti i virtualizacije) na osobni život i društvo.

CSTA K-12 Standardi računalne znanosti 6-9. Razreda (11-14 godina)

5. 2 Razina 2: Računalne znanosti i zajednica (L2)

• Suradnja (CL)

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

CSTA K-12 Standardi računalne znanosti 9-12. Razreda (14-18 godina)

5.3.A   Računalne znanosti u suvremenom svijetu (MWJ)

• Računarsko razmišljanje (CT)

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

CSTA K-12 Standardi računalne znanosti 9-12. Razreda (14-18 godina)

5.3.B Pojmovi i prakse računalnih znanosti

• Računarsko razmišljanje (CT)

8. Pomoću modela i simulacija pomozite u formuliranju, usavršavanju i provjeri znanstvenih hipoteza.

Studentski izvori: Sažimanje naučenog.

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

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

2. Anaglyph Stereoskopske naočale stvaraju iluziju '3D -a'. Zašto djeluje - odnosno, kako vam izmami oči?

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

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

Radni list učenika 1:

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

1. Kao grupa, dovršite stranicu resursa. Ako ne znate odgovor na nešto, pitajte ljude iz druge grupe. Ako se nitko u razredu 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 računala 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 efekt? Ako ne zašto?
   2. Možete li vidjeti zelene/crvene slike s crvenim/cijan naočalama?
   3. Koja tehnologija izgleda bolje funkcionira? Zašto? Slažete li se svi?
   4. Što se događa ako čaše stavite naopako? Rade li još? 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: Neka bude jednostavno: sliku ćete morati nacrtati četiri puta. Razmislite o tome kakve će slike dati najbolji učinak.

Radni list učenika 2:

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

Materijali:

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

Golovi:

1. Za prikupljanje podataka o tome koja je tehnologija preferirana, zelena/crvena ili crvena/cijan.
2. Za određivanje optimalne udaljenosti za dvije slike. (Vaš će se razred morati složiti o tome što 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 upotrijebite jedan od trajnih markera neka član vašeg tima kopira crtež.
3. Koristeći crtež papira i onaj koji je upravo stvoren na prozirnici, nacrtajte još dvije kopije u svakoj od preostalih boja. Kad završite, trebali biste imati crnu sliku na bijelom papiru i duplicirane slike na folijama, po jednu crvenu, zelenu i cijan (ili plavu). Crtež ostavite sa strane.
4. Stavite prazan komad papira na stol ili stol. Postavite dvije od tri slike prozirnosti na vrh tako da se točno preklapaju. Gledajte sliku kroz 3D naočale istih boja. Na primjer, ako ste odabrali zelenu i crvenu sliku, upotrijebite zelene/crvene naočale.
5. Lagano odmaknite slike pazeći da li 3D slika "iskače". 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. Zabilježite koliko je ljudi moglo vidjeti 3D efekt za svaku kombinaciju. Zabilježite udaljenost na kojoj je slika iskočila za svaku osobu.

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