Sýndarveruleiki og Anaglyph stereoscopic tækni

Byggja efni (fyrir hvert lið)

Nauðsynlegt efni

• 3D gleraugu (1 í hverju liði): bæði græn/rauð og rauð/blágræn
• Til að búa til þín eigin 3D gleraugu, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
• 3 gagnsæisblöð
• 2 blöð af hvítum pappír
• Varanleg merki í rauðu, grænu og bláu bláu (eða bláu ef blágrænt er ekki fáanlegt).
• Svartur merki sem ekki er varanlegur
• Skæri
• Reglustika

Hönnun áskorun

Þú ert hópur verkfræðinga þar sem áskorunin er að ljúka 4 aðgerðum og 1 áskorun. Þú munt læra um sýndarveruleika, þrívíddarmyndir og anaglyph tækni. Þú munt ræða við bekkinn um niðurstöður þínar.

Viðmiðanir

• Ljúktu við 4 aðgerðir.
• Ljúktu við 1 áskorun.
• Hafa bekkjarumræður.

Þvinganir

• Notaðu aðeins efnið sem fylgir.

1. Réttu út sýndarveruleikavinnublaðið, svo og nokkur blöð til að teikna hönnun.
2. Notaðu krækjurnar í „Digging Deeper“ hlutanum til að kanna VR tækni og anaglyph gleraugu. Deildu eftirfarandi: Tölvunarfræði er vísindi og notar sem slík vísindaleg niðurstöður til að búa til tækni. Kerfisbundnar tilraunir áður en tækni er byggð er ómissandi hluti af hönnun. Skilningur á því hvernig náttúrufyrirbæri virkar gerist aðeins þegar góður árangur næst með tilraun. Þessi lexía veitir nemendum smekk á því hvernig hönnuðir VR heyrnartól tóku ákvarðanir við hönnun tækninnar. Sum tækni blandar raunverulegum bakgrunni við þrívíddarflutningstækni hliðstæða við „anaglyphs“. Nemendur gera tilraunir með anaglyph gleraugu til að byrja að átta sig á margbreytileika tölvunnar sem felst í því að gera þrívíddarmynd í höfuðtólinu.
3. Farið yfir verkfræðihönnunarferli, hönnunaráskorun, viðmið, takmarkanir og efni.
4. Útskýrðu fyrir nemendum að þeir ljúki 4 verkefnum og síðan áskorun. (Mælt er með 1 klst fyrir hvern)
5. Aðgerð 1: Horfðu á IEEE Career myndbandið með nemendum þínum.
   • https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
   • Ræddu eftirfarandi mikilvægu atriði í myndbandinu.
     - Hvað þarf til að búa til VR?
     - Hvernig er þetta tölvunarfræði?
     - Hvaða áhrif hafa vísindaleg niðurstöður á hönnun?
     - Af VR tækninni sem sýnd var í myndböndunum sem voru áhrifamest og af hverju?
6. Aðgerð 2: Dreifðu 3D gleraugum og skoðaðu vefsíðuna í gegnum 3D gleraugu
   • http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
7. Aðgerð 3: Veldu nokkrar 3D sýnishornamyndir með því að leita á netinu. Gættu þess að myndirnar sem þú velur henti kennslustofunni þinni og skólamenningu. Láttu nemendurna gera tilraunir og geymdu athugasemdir:
   • Geturðu séð grænar/rauðar myndir með rauðum/bláum glösum?
   • Hvaða tækni virðist virka betur?
   • Hvað gerist ef þú setur gleraugun á hvolf? Virka þeir enn?
   • Af hverju er það grænt/rautt og rautt/blátt? Skiptir röð litarinnar máli?
8. Aðgerð 4: Skiptu nemendum þínum í lítil lið með 3 eða 4 nemendum í hverju liði og láttu þá svara spurningunum á vinnublaði nemenda 1. Gefðu nægan tíma í lokin til að einn meðlimur í hverjum hópi geti flutt „léttari ræðu“ í mesta lagi 3 mínútur í stuttu máli niðurstöður þeirra. Gefðu þér tíma til yfirlitsgreiningar á öllum kynningunum.
9. Útskýrðu fyrir nemendum að þeir verða nú að ljúka a Áskorun að læra anaglyph tækni. (1 klst mælt). Styrkja að á fyrstu klukkustundinni voru þeir að kanna og á þessum tíma eru þeir að gera formlegar tilraunir.
10. Skiptu nemendum þínum í teymi (hámark fjórir nemendur hver). Gakktu úr skugga um að þú farir að minnsta kosti 10 mínútur í lok fundarins til að ræða niðurstöður.
11. Dreifðu vinnublaði 2 og efnunum.
12. Vinnublað 2 biður nemendur um að teikna einfalda mynd. Sýnishorn af rauðu og grænu er að neðan. Deildu þessu með nemendum þínum eða búðu til þín eigin sýnishorn.
13. Kenndu nemendum að mæla og merkja miðju myndarinnar. Hafa stutta umræðu um hvað það þýðir.
14. Þú getur gefið þeim skilgreiningu eða látið þá samþykkja eina. Venjulega þarftu að skilgreina „miðju“ myndar. Þú getur búið til „takmörkunarreit“ í kringum myndina, fundið miðpunkt lárétta og lóðrétta brúnanna og sett lítinn stakan punkt við gatnamót línanna sem dregin eru frá viðkomandi lóðréttum og láréttum brúnum. (Með öðrum orðum, búðu til fjögurra rúðu glugga en merktu aðeins miðjuna, ekki skurðlínurnar.)
15. Kenndu nemendum að ljúka eftirfarandi skrefum (lýst í nemendavinnublaðinu):
    ● Settu gagnsæisblað yfir teikninguna og notaðu einn af föstu merkjunum til að láta liðsmann afrita teikninguna.
    ● Með því að nota pappírsteikninguna og þann sem var nýbúinn að búa til á gagnsæi, teiknaðu tvö afrit til viðbótar í hverjum litnum sem eftir er. Þegar þú ert búinn ættir þú að hafa svarta mynd á hvítum pappír og afrit af myndum á gagnsæjum, hverri rauð, græn og blágrá (eða blá). Settu svörtu teikninguna til hliðar.
    ● Settu auða pappírinn á borðið eða borðið. Settu tvær af þremur gagnsæismyndunum ofan á svo þær skarist nákvæmlega. Horfðu á myndina í gegnum 3D gleraugu með sömu litum. Til dæmis ef þú valdir grænar og rauðar myndir, notaðu þá grænu/rauðu gleraugun.
    ● Færðu myndirnar varlega í sundur og horfðu á þegar 3D myndin „birtist“. Í hvaða átt þarftu að færa þá? Þegar myndirnar „poppa“ skaltu mæla fjarlægðina milli myndanna.
    ● Endurtaktu skref 3 og 4 fyrir hinar samsetningarnar þannig að þú hafir gögn um „grænt/rautt“, „rautt/blágrænt“. Ef þú hefur tíma skaltu prófa að sameina blágrænt og grænt með því að nota annaðhvort gleraugu og skrá niðurstöðurnar. Liðsmenn ættu að tilgreina samsetninguna sem hentaði þeim best. Taktu eftir því hversu margir gætu séð 3D áhrifin fyrir hverja samsetningu. Takið eftir fjarlægðinni sem myndin birtist fyrir hvern einstakling.
    ● Skráðu niðurstöður þínar á borðið sem kennarinn þinn gefur svo að allur bekkurinn geti dregið ályktanir. Vertu tilbúinn til að leggja niðurstöður þínar að lokagreiningunni.
16. Meðan nemendur eru að vinna skaltu búa til rist á töflunni (eða á flettitöflu), þar sem fyrsti dálkurinn tilgreinir hvert lið. Merkingarnar fyrir dálkana sem eftir eru ættu að vera:
    • valin tækni
    • besta vegalengdin fyrir græn/rauð
    • besta vegalengdin fyrir rauð/blágráan
    • besta vegalengd fyrir blágrænt/grænt

    Minntu nemendur á að slá inn gögnin sín áður en þeir vinna vinnurýmið sitt.

17. Á meðan á lokuninni stendur skaltu ræða niðurstöðurnar og einnig ræða muninn á rannsóknar- og tilraunastarfsemi. Biddu nemendur þína að draga ályktanir af gagnasöfnun þeirra í samvinnu. Skoraðu á þá hvernig iðnaðurinn gæti haldið áfram út frá niðurstöðum þeirra.
18. Fyrir meira efni um efnið, sjá hlutann „Grafa dýpra“.

Kennslustundina er hægt að gera í allt að 1 kennslustund fyrir eldri nemendur. Hins vegar, til að hjálpa nemendum að finna fyrir áhlaupi og til að tryggja velgengni nemenda (sérstaklega fyrir yngri nemendur), skaltu skipta kennslustundinni í tvö tímabil og gefa nemendum meiri tíma til að hugleiða, prófa hugmyndir og ganga frá hönnun þeirra. Framkvæmdu prófanirnar og debriefið á næsta tíma.

Internet tengingar

• Byggja heim í sýndarveruleika: Að kanna feril í verkfræði og tækni. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology

VR tækni

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

Leikið með anaglyph gleraugu:

• Hvernig virka 3D gleraugu? - Augnablik Egghead #22 (Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
• Vefsíða til að skoða í gegnum 3D gleraugu: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Búðu til þín eigin gleraugu: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses

Myndbönd til að skoða í 3D

• 3D grænt/rautt: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
• 3D grænt/rautt: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
• 3D rauður/blágrænn: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
• 3D rauður/blágrænn: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY

Mælt Reading

• Einföld yfirsýn yfir Anaglyphs - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
• Mannlegt auga - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
• Dýptarskynjun - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
• Stereoscopy - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
• Höfuðfestir skjáir- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
• Anaglyph 3D - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D

Ritstörf

Skrifaðu niðurstöður þínar um anaglyph tækni. Þessi kennslustund fjallaði um grænt/rautt og rautt/blátt. Hvort virkaði betur fyrir þig og af hverju? Þetta eru ekki einu valkostirnir fyrir 3D gleraugu. Rannsakaðu á netinu hvaða aðrir kostir eru til. Leggðu fram rök fyrir tækninni sem þú vilt: gefur hún betri upplifun, er hún ódýrari? Hvernig spilar kvikmynda-/myndbandageirinn á netinu inn í það?

Aðlögun að námskrárramma

Athugið: Allar kennsluáætlanir í þessari röð eru í takt við tölvufræðikennarafélagið K-12 tölvunarfræðistaðla, sameiginlegu grunnviðmið Bandaríkjanna fyrir stærðfræði og, ef við á, einnig við meginreglur og staðla skólaráðs kennara í stærðfræði Stærðfræði, viðmið alþjóðatæknimenntunarfélagsins um tæknilæsi og bandarísku vísindamenntunarstaðlar Bandaríkjanna sem framleiddir voru af rannsóknarráði ríkisins.

National Vísindamenntunarstaðlar 5. - 8. bekkur (10-14 ára)

INNIHALDSSTANDAL E: Vísindi og tækni

Sem afleiðing af verkefnum ættu allir nemendur að þroskast

• Skilningur um vísindi og tækni 

Vísindastaðlar og starfshættir næstu kynslóðar 6-8 bekk (11-14 ára)

Æfing 2: Búa til og nota líkön

• Þróðu og / eða notaðu líkan til að búa til gögn til að prófa hugmyndir um fyrirbæri í náttúrulegum eða hönnuðum kerfum, þar með talin þau sem tákna aðföng og framleiðsla, og þau sem eru ekki áberandi.

Æfing 5: Notkun stærðfræði og tölvuhugsunar

• Notaðu stærðfræðilega, reiknilega og/eða reikniritlega framsetningu á fyrirbærum eða hönnunarlausnum til að lýsa og/eða styðja fullyrðingar og/eða skýringar

Meginreglur og staðlar fyrir skólastærðfræði (á öllum aldri)

Framsetning

• Notaðu framsetningu til að módela og túlka líkamleg, félagsleg og stærðfræðileg fyrirbæri

Algengar kjarnaaðferðir og staðlar fyrir skólastærðfræði

• MATH.PRACTICE.MP4 Líkan með stærðfræði.

Staðlar fyrir tæknilæsi - allar aldir

         Eðli tækninnar

• Staðall 2: Nemendur þróa skilning á kjarnahugtökum tækninnar.

CSTA K-12 tölvunarfræðistaðlar bekk 3-6 (á aldrinum 11-14)

5.1 Stig 1: Tölvunarfræði og ég (L1)

Samfélag, alþjóðleg og siðferðileg áhrif (CI)

2. Greindu áhrif tækni (td félagsleg net, neteinelti, farsímaútgáfa og samskipti, veftækni, netöryggi og sýndarvídd) á einkalíf og samfélag.

CSTA K-12 tölvunarfræðistaðlar bekk 6-9 (á aldrinum 11-14)

5. 2 Stig 2: Tölvunarfræði og samfélag (L2)

• Samstarf (CL)

3. Vinna saman með jafnöldrum, sérfræðingum og öðrum með því að nota samvinnuaðferðir eins og forritun para, vinna í verkefnahópum og taka þátt í virku námsstarfi í hópnum.

CSTA K-12 tölvunarfræðistaðlar bekk 9-12 (á aldrinum 14-18)

5.3.A   Tölvunarfræði í nútíma heimi (MWJ)

• Reiknishugsun (CT)

8. Notaðu líkanagerð og uppgerð til að tákna og skilja náttúrufyrirbæri.

CSTA K-12 tölvunarfræðistaðlar bekk 9-12 (á aldrinum 14-18)

5.3.B Hugmyndir og venjur í tölvunarfræði

• Reiknishugsun (CT)

8. Notaðu líkön og uppgerð til að hjálpa til við að móta, betrumbæta og prófa vísindalegar tilgátur.

Auðlind nemenda: Samantekt á því sem þú lærðir.

Kennarinn þinn sýndi þér nokkur myndbönd og vefsíður um sýndarveruleikatækni. Á þessari síðu, búðu til þína eigin auðlind fyrir hugtök. Vinna með liðsfélögum þínum til að koma sér saman um svörin eða nota internetið til að finna upplýsingar sem þú manst ekki.

1. Útskýrðu í stuttu máli hvað sýndarveruleiki er og hvernig hann virkar.

2. Anaglyph Stereoscopic gleraugu skapa tálsýn um „3D“. Hvers vegna virkar það - það er, hvernig lætur það blekkja augun?

3. Tæknin er merkt grænn/rauður, rauður/blágrænn. Skipunin skiptir máli. Hvers vegna?

4. Þetta er reynsla af 'computing' lexíu. Hvað hefur það með tölvumál að gera?

Nemendavinnublað 1:

Þetta vinnublað leiðir þig í gegnum könnun á 3D VR og Anaglyph tækni. Kennarinn þinn hefur skipulagt bekkinn þinn í teymi. Ljúktu þessari æfingu sem teymi og vertu tilbúinn að láta liðsmann þinn kynna niðurstöður þínar. Þessi starfsemi er óformleg könnun.

1. Sem hópur skaltu ljúka auðlindarsíðunni. Ef þú veist ekki svarið við einhverju skaltu spyrja fólk í öðrum hópi. Ef enginn í bekknum man eftir því skaltu fara á Netið og finna svörin. Þessi tækni til að finna viðeigandi úrræði er mikilvæg fyrir tölvumál. Þegar tækni er svo ný, og ekki oft vel skjalfest, er mikilvægt að geta gert bakgrunnsrannsóknir.
2. Næsta verkefni þitt er að gera óformlega könnun. Kennarinn þinn mun útvega þér nokkrar myndir annaðhvort á tölvuskjá eða á pappír. Sumir eru hugsaðir sem „grænir/rauðir“, sumir eru hugsaðir sem „rauðir/blágrænir“. Svaraðu eftirfarandi spurningum innan hópsins og komdu síðan með þínar eigin viðbótarspurningar.
   1. Geta allir í hópnum þínum raunverulega fengið þrívíddaráhrifin? Ef ekki hvers vegna?
   2. Geturðu séð grænar/rauðar myndir með rauðum/bláum glösum?
   3. Hvaða tækni virðist virka betur? Hvers vegna? Eruð þið öll sammála?
   4. Hvað gerist ef þú setur gleraugun á hvolf? Virka þeir enn? Ef ekki, hvers vegna ekki?
3. Á næsta klukkutíma muntu prófa formlega með 3D gleraugu. Til að undirbúa þarftu að búa til einfalda þrívíddarmynd. Innan hópsins þíns skaltu taka ákvörðun um hvaða ímynd þú vilt nota fyrir tilraunina þína. Þú þarft að teikna myndina í þremur litum á gagnsæi. Ef þú hefur tíma geturðu byrjað að gera teikningarnar eða einfaldlega athugað hér fyrirhugaða mynd þína. Eða teiknaðu myndina á bakhlið blaðsins. Hlutur sem þarf að hafa í huga: Hafðu það einfalt: þú verður að teikna myndina fjórum sinnum. Hugsaðu um hvers konar myndir gefa bestu áhrifin.

Nemendavinnublað 2:

Þetta vinnublað leiðir þig í gegnum tilraunir með 3D gleraugu. 

Efni:

• Tvö stykki af hvítum pappír.
• Þrjú gagnsæisblöð.
• Þrír varanlegir merkingar, einn hver rauður, grænn og blágrænn.
• Stjórnandi.
• Blýantur eða penni til að skrá niðurstöður á þessari síðu.
• Ekki varanlegur merki í svörtu til að skrifa á pappír, til að búa til upprunalegu myndina.
• 3D gleraugu, að minnsta kosti eitt hvert af grænu/rauðu og rauðu/bláu bláu.

Markmið:

1. Til að safna gögnum um hvaða tækni er valin, græn/rauð eða rauð/blágræn.
2. Til að ákvarða bestu fjarlægðina fyrir tvær myndir. (Bekkurinn þinn verður að vera sammála um hvað „fjarlægð milli tveggja mynda“ þýðir.

Verkefni:

1. Láttu liðsmann þinn teikna mjög einfalda mynd á blað. (Kannski hefurðu undirbúið þetta á fyrstu klukkustundinni.) Merktu miðju myndarinnar eins og kennari þinn fjallaði um. Kennarinn þinn getur veitt sýnishorn af myndum.
   
2. Settu gagnsæisblað yfir teikninguna og notaðu einn af föstu merkjunum til að láta liðsmann þinn afrita teikninguna.
3. Notaðu pappírsteikninguna og þá sem var nýbúin að búa til á gagnsæi og teiknaðu tvö afrit til viðbótar í hverjum litnum sem eftir er. Þegar þú ert búinn ættir þú að hafa svarta mynd á hvítum pappír og afrit af myndum á gagnsæjum, hverri rauðu, grænu og bláu (eða bláu). Leggðu teikninguna til hliðar í svörtu.
4. Settu auða pappírinn á borðið eða borðið. Settu tvær af þremur gagnsæismyndunum ofan á þannig að þær skarist nákvæmlega. Horfðu á myndina í gegnum 3D gleraugu með sömu litum. Til dæmis ef þú valdir grænar og rauðar myndir, notaðu þá grænu/rauðu gleraugun.
5. Færðu myndirnar varlega í sundur og horfðu á hvenær 3D myndin „birtist“. Í hvaða átt þarftu að færa þá? Þegar myndirnar „spretta“ skaltu mæla fjarlægðina milli myndanna.
   
6. Endurtaktu skref 4 og 5 fyrir hinar samsetningarnar þannig að þú hafir gögn um „grænt/rautt“, „rautt/blágrænt“. Ef þú hefur tíma skaltu prófa að sameina blágrænt og grænt með því að nota annaðhvort gleraugu og skrá niðurstöðurnar. Liðsmenn ættu að tilgreina samsetninguna sem hentaði þeim best. Taktu eftir því hversu margir gætu séð 3D áhrifin fyrir hverja samsetningu. Takið eftir fjarlægðinni sem myndin birtist fyrir hvern einstakling.

Skráðu niðurstöður þínar á borðið sem kennarinn þinn veitir svo að allur bekkurinn geti dregið ályktanir. Vertu tilbúinn til að leggja niðurstöður þínar að lokagreiningunni.