가상 현실 및 입체 입체 기술
이 수업은 가상 현실 기술에 중점을 둡니다. 이러한 디스플레이 기술은 인공 스테레오 이미지를 기반으로 하며 가상 환경에서 3D 깊이의 환상을 제공합니다. 학생들은 3D 안경과 3D 이미지를 사용하여 활동을 완료합니다.
- VR 기술이 인간의 깊이 인식을 활용하는 방법
- 입체 이미지를 사용하여 3D 깊이의 환상 제공
- 과학적 방법을 사용하여 애너글리프 기술 비교
연령 수준 : 11-14
빌드 재료(팀별)
필수 자료
- 3D 안경(팀당 1개): 녹색/빨간색 및 빨간색/청록색 모두
- 나만의 3D 안경을 만들려면 http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
- 투명 시트 3장
- 흰 종이 2장
- 빨간색, 녹색 및 청록색(또는 청록색을 사용할 수 없는 경우 파란색)의 영구 마커.
- 영구적이지 않은 블랙 마커
- 가위
- 지배자
디자인 도전
당신은 4개의 활동과 1개의 도전 과제를 완료해야 하는 도전 과제가 주어진 엔지니어 팀입니다. 가상 현실, 3D 이미지 및 애너글리프 기술에 대해 배우게 됩니다. 당신은 발견에 대해 학급과 토론을 할 것입니다.
기준
- 4개의 활동을 완료하세요.
- 챌린지 1개를 완료하세요.
- 수업 토론을 합니다.
제약
- 제공된 재료만 사용하십시오.
- 가상 현실 워크시트와 스케치 디자인을 위한 종이 몇 장을 나누어 주십시오.
- "더 깊이 파고들기" 섹션의 링크를 사용하여 VR 기술과 입체 안경을 탐색하십시오. 다음을 공유하십시오.컴퓨터 과학은 과학이며, 따라서 과학적인 결과를 사용하여 기술을 만듭니다. 기술을 구축하기 전에 체계적인 실험은 디자인의 필수적인 부분입니다. 자연 현상이 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 실험에서 좋은 결과를 얻을 때만 발생합니다. 이 수업에서는 VR 헤드셋 디자이너가 기술을 디자인할 때 어떻게 선택했는지에 대한 맛보기를 제공합니다. 가상 현실 헤드셋은 각 눈에 하나씩 두 개의 다른 이미지를 투사합니다. 일부 기술은 실제 배경을 '애너글리프'와 유사한 3D 렌더링 기술과 혼합합니다. 학생들은 헤드셋 내부의 3D 이미지 렌더링과 관련된 컴퓨팅의 복잡성을 이해하기 시작하기 위해 입체 안경을 실험합니다.
- 엔지니어링 설계 프로세스, 설계 과제, 기준, 제약 조건 및 재료를 검토합니다.
- 학생들에게 4가지 활동을 완료한 다음 도전 과제를 완료할 것이라고 설명합니다. (각 1시간 권장)
- 활동 1: 학생들과 함께 IEEE Career 비디오를 시청하십시오.
- https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
- 비디오에서 다음 중요 사항에 대해 토론하십시오.
– VR을 만들려면 무엇이 필요합니까?
– 이 컴퓨터 과학은 어떻습니까?
– 과학적 결과가 디자인에 어떤 영향을 미칩니까?
– 영상에 나오는 VR 기술 중 가장 인상 깊었던 기술과 그 이유는?
- 활동 2 : 3D 안경을 배포하고 3D 안경을 통해 웹 사이트를 봅니다.
- 활동 3 : 온라인에서 검색하여 일부 3D 샘플 이미지를 선택합니다. 선택한 이미지가 교실 및 학교 문화에 적합하도록 주의하십시오. 학생들이 실험하고 메모하게 하십시오.
- 빨간색/청록색 안경으로 녹색/빨간색 이미지를 볼 수 있습니까?
- 어떤 기술이 더 잘 작동하는 것 같습니까?
- 안경을 거꾸로 쓰면 어떻게 될까요? 그들은 여전히 일합니까?
- 왜 녹색/빨간색 및 빨간색/청록색입니까? 색상 순서가 중요합니까?
- 활동 4 : 학생들을 팀당 3~4명의 작은 팀으로 나누고 학생 워크시트 1의 질문에 답하게 하십시오. 마지막에 각 그룹의 한 구성원이 최대 3분의 요약 '간단한 이야기'를 할 수 있도록 충분한 시간을 둡니다. 그들의 발견. 모든 프레젠테이션에 대한 요약 분석을 위한 시간을 둡니다.
- 학생들에게 이제 완료해야 한다고 설명합니다. 과제 애너글리프 기술을 배우기 위해 (1시간 권장). 처음 XNUMX시간 동안은 탐험을 하고 있었고 이 시간에는 정식 실험을 하고 있다는 점을 강조합니다.
- 학생들을 팀으로 나눕니다(각각 최대 10명의 학생). 세션이 끝난 후 결과에 대해 논의할 수 있도록 최소 XNUMX분을 남겨 두십시오.
- 워크시트 2와 자료를 배포합니다.
- 워크시트 2는 학생들에게 간단한 이미지를 그리도록 합니다. 빨간색과 녹색의 샘플이 아래에 나와 있습니다. 이것을 학생들과 공유하거나 자신만의 샘플을 만드십시오.
- 학생들에게 이미지의 중심을 측정하고 표시하도록 지시합니다. 그것이 의미하는 바에 대해 간략히 토론하십시오.
- 그들에게 정의를 내리거나 하나에 동의하게 할 수 있습니다. 일반적으로 이미지의 '중심'을 정의해야 합니다. 이미지 주위에 '경계 상자'를 만들고 수평 및 수직 가장자리의 중간점을 찾고 각각의 수직 및 수평 가장자리에서 그리는 선의 교차점에 작은 개별 점을 배치할 수 있습니다. (즉, XNUMX개의 창을 생성하되 교차하는 선이 아닌 중심만 표시하십시오.)
- 학생들에게 다음 단계를 완료하도록 지시합니다(학생 워크시트에 설명됨).
● 도면 위에 투명 시트를 놓고 영구 마커 중 하나를 사용하여 팀원에게 도면을 복사하도록 합니다.
● 종이 그림과 방금 투명 필름에 만든 그림을 사용하여 나머지 색상으로 각각 두 장씩 더 그립니다. 작업을 마치면 흰색 종이에 검은색 이미지가 있어야 하고 투명 필름에 이미지가 복제되어야 하며 빨간색, 녹색 및 청록색(또는 파란색)이 하나씩 있어야 합니다. 검은색 그림은 옆으로 치워둡니다.
● 빈 종이를 책상이나 탁자 위에 놓으십시오. 세 개의 투명 이미지 중 두 개를 정확히 겹치도록 맨 위에 놓습니다. 같은 색의 3D안경으로 영상을 보세요. 예를 들어 녹색 및 빨간색 이미지를 선택한 경우 녹색/빨간색 안경을 사용합니다.
● 3D 이미지가 '튀는' 시점을 확인하면서 이미지를 부드럽게 분리합니다. 어떤 방향으로 움직여야 합니까? 이미지가 '팝'되면 이미지 사이의 거리를 측정합니다.
● 다른 조합에 대해 3단계와 4단계를 반복하여 '녹색/빨간색', '빨간색/청록색'에 대한 데이터를 얻습니다. 시간이 있으면 안경 중 하나를 사용하여 시안색과 녹색을 결합하고 결과를 기록하십시오. 팀원들은 자신에게 가장 잘 맞는 조합을 명시해야 합니다. 각 조합에 대해 얼마나 많은 사람들이 3D 효과를 볼 수 있는지 확인하십시오. 각 사람에 대해 이미지가 표시되는 거리를 확인합니다.
● 교사가 제공한 테이블에 결과를 기록하여 전체 학급에서 결론을 내릴 수 있도록 합니다. 귀하의 결론을 최종 분석에 기여할 준비를 하십시오. - 학생들이 작업하는 동안 칠판(또는 플립 차트)에 그리드를 만듭니다. 여기서 첫 번째 열은 각 팀을 식별합니다. 나머지 열의 레이블은 다음과 같아야 합니다.
- 선호하는 기술
- 녹색/적색을 위한 최적의 거리
- 빨간색/청록색에 대한 최적의 거리
- 시안색/녹색의 최적 거리
학생들이 작업 공간을 마무리하기 전에 데이터를 입력하도록 상기시킵니다.
- 마무리하는 동안 결과에 대해 논의하고 탐색 활동과 실험 활동의 차이점에 대해서도 논의합니다. 학생들에게 협업 데이터 수집에서 결론을 도출하도록 요청하십시오. 결과에 따라 업계가 어떻게 진행될 것인지에 대해 질문하십시오.
- 주제에 대한 자세한 내용은 "더 깊이 파고들기" 섹션을 참조하십시오.
시간 수정
수업은 고학년 학생의 경우 1회 수업 시간에 완료할 수 있습니다. 그러나 학생들이 서두르지 않도록 하고 학생의 성공을 보장하기 위해(특히 어린 학생의 경우) 수업을 두 기간으로 나누어 학생들에게 브레인스토밍, 아이디어 테스트 및 디자인을 완성할 더 많은 시간을 제공합니다. 다음 수업 시간에 테스트 및 보고를 수행합니다.
인터넷 연결
- 가상 현실에서 세계 구축: 엔지니어링 및 기술 분야의 직업 탐색. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
VR 기술
- 오큘러스: https://www.youtube.com/user/oculusvr 과 https://www.oculus.com
- HTC Vive : https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc 과 https://www.vive.com
- 홀로렌즈: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
- VR 장비: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk 과 http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
- 플레이스테이션 VR: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak 과 https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/
입체 안경으로 재생:
- 3D 안경은 어떻게 작동합니까? – 인스턴트 에그헤드 #22(Scientific American): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
- 3D 안경으로 볼 수 있는 웹사이트: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- 나만의 안경 만들기: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
3D로 볼 동영상
- 3D 녹색/빨간색: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
- 3D 녹색/빨간색: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
- 3D 레드/시안: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
- 3D 레드/시안: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY
추천 도서
- 애너글리프의 간단한 개요 – http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- 인간의 눈 - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
- 깊이 인식 – https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
- 입체경 – https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
- 헤드 마운트 디스플레이 – https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
- 애너글리프 3D – https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D
쓰기 활동
당신의 발견을 애너글리프 기술에 쓰십시오. 이 수업은 녹색/빨간색 및 빨간색/청록색에 중점을 두었습니다. 어느 것이 당신에게 더 효과적이었고 그 이유는 무엇입니까? 이것이 3D 안경의 유일한 대안은 아닙니다. 다른 대안이 무엇인지 온라인으로 조사하십시오. 선호하는 기술에 대한 사례를 만드십시오. 더 나은 경험을 제공합니까, 더 저렴합니까? 영화/온라인 비디오 산업은 어떻게 작동합니까?
커리큘럼 프레임워크에 맞게 조정
참고: 이 시리즈의 모든 수업 계획은 Computer Science Teachers Association K-12 Computer Science Standards, US Common Core State Standards for Mathematics 및 해당되는 경우 National Council of Mathematics' Principles and Standards for School에도 정렬되어 있습니다. 수학, 국제 기술 교육 협회(International Technology Education Association)의 기술 문해력 표준(Standards for Technological Literacy), 미국 국립 과학 교육 표준(US National Science Education Standards)은 국가 연구 위원회(National Research Council)에서 제작했습니다.
국가 과학 교육 기준 5-8학년(10-14세)
콘텐츠 표준 E: 과학 및 기술
활동의 결과로 모든 학생들은
- 과학 기술에 대한 이해
차세대 과학 표준 및 실습 6-8학년(11-14세)
연습 2: 모델 생성 및 사용
- 입력 및 출력을 나타내는 것과 관찰할 수 없는 규모를 포함하여 자연 또는 설계된 시스템의 현상에 대한 아이디어를 테스트하기 위해 모델을 개발 및/또는 사용하여 데이터를 생성합니다.
연습 5: 수학과 컴퓨팅 사고력 사용하기
- 주장 및/또는 설명을 설명 및/또는 지원하기 위해 현상 또는 설계 솔루션의 수학적, 계산적 및/또는 알고리즘적 표현을 사용합니다.
학교 수학의 원칙 및 표준(모든 연령대)
표현
- 표현을 사용하여 물리적, 사회적, 수학적 현상을 모델링하고 해석합니다.
학교 수학을 위한 공통 핵심 주 실습 및 표준
- MATH.PRACTICE.MP4 수학 모델.
기술 문해력 표준 – 모든 연령대
기술의 본질
- 표준 2: 학생들은 기술의 핵심 개념에 대한 이해를 발전시킵니다.
CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 3-6학년(11-14세)
5.1 레벨 1: 컴퓨터 공학과 나(L1)
커뮤니티, 글로벌 및 윤리적 영향(CI)
- 기술(예: 소셜 네트워킹, 사이버 괴롭힘, 모바일 컴퓨팅 및 통신, 웹 기술, 사이버 보안, 가상화)이 개인 생활과 사회에 미치는 영향을 식별합니다.
CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 6-9학년(11-14세)
- 2 레벨 2: 컴퓨터 과학 및 커뮤니티(L2)
- 콜라보레이션(CL)
- 짝 프로그래밍, 프로젝트 팀 작업, 그룹 활동 학습 활동 참여와 같은 협력 사례를 사용하여 동료, 전문가 및 기타 사람들과 협력합니다.
CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 9-12학년(14-18세)
5.3.A 현대 세계의 컴퓨터 과학(MWJ)
- 컴퓨팅 사고력(CT)
- 모델링 및 시뮬레이션을 사용하여 자연 현상을 표현하고 이해합니다.
CSTA K-12 컴퓨터 과학 표준 9-12학년(14-18세)
5.3.B 컴퓨터 과학 개념 및 실습
- 컴퓨팅 사고력(CT)
8. 모델과 시뮬레이션을 사용하여 과학적 가설을 공식화, 수정 및 테스트하는 데 도움이 됩니다.
학생 자료: 배운 내용 요약.
선생님은 가상 현실 기술에 대한 몇 가지 비디오와 웹사이트를 보여주었습니다. 이 페이지에서 자신만의 용어 리소스를 만드십시오. 팀원들과 함께 답변에 동의하거나 인터넷을 사용하여 기억나지 않는 정보를 찾으십시오.
- 가상 현실이 무엇이며 어떻게 작동하는지 간략하게 설명하십시오.
- Anaglyph 입체안경은 '3D'의 환상을 만듭니다. 작동하는 이유는 무엇입니까? 즉, 눈을 속이는 방법은 무엇입니까?
- 기술은 녹색/빨간색, 빨간색/청록색으로 표시됩니다. 순서가 중요합니다. 왜요?
- 이것은 시도 '컴퓨팅' 수업입니다. 컴퓨팅과 어떤 관련이 있습니까?
학생 워크시트 1:
이 워크시트는 3D VR 및 애너글리프 기술 탐색을 안내합니다. 선생님이 수업을 팀으로 구성했습니다. 이 연습을 팀으로 완료하고 팀 구성원이 발견한 내용을 발표할 수 있도록 준비하십시오. 이 활동은 비공식 탐색입니다.
- 그룹으로 리소스 페이지를 완성합니다. 답을 모르는 경우 다른 그룹의 사람들에게 물어보십시오. 반에서 아무도 기억하지 못한다면 인터넷에 가서 답을 찾으십시오. 관련 리소스를 찾는 이 기술은 컴퓨팅에 중요합니다. 기술이 너무 새롭고 잘 문서화되지 않은 경우 배경 조사를 수행할 수 있는 능력이 매우 중요합니다.
- 다음 작업은 비공식 탐색을 수행하는 것입니다. 선생님은 컴퓨터 화면이나 종이에 있는 몇 가지 이미지를 제공할 것입니다. 일부는 '녹색/빨간색'으로, 일부는 '빨간색/청록색'으로 사용됩니다. 그룹 내에서 다음 질문에 답하고 추가 질문을 생각해 보세요.
- 그룹의 모든 사람이 실제로 3D 효과를 얻을 수 있습니까? 그렇지 않다면 왜?
- 빨간색/청록색 안경으로 녹색/빨간색 이미지를 볼 수 있습니까?
- 어떤 기술이 더 잘 작동하는 것 같습니까? 왜요? 모두 동의하십니까?
- 안경을 거꾸로 쓰면 어떻게 될까요? 그들은 여전히 일합니까? 그렇지 않다면 그 이유는 무엇입니까?
- 다음 시간에는 3D 안경으로 공식적인 테스트를 하게 됩니다. 준비하려면 간단한 3D 이미지를 만들어야 합니다. 그룹 내에서 실험에 사용할 이미지를 결정합니다. 투명도에 세 가지 색상으로 이미지를 그려야 합니다. 시간이 있으면 도면 작업을 시작하거나 제안된 이미지를 여기에 메모해 두십시오. 또는 종이 뒷면에 이미지를 스케치하십시오. 명심해야 할 사항: 단순하게 유지하십시오. 이미지를 네 번 그려야 합니다. 어떤 종류의 이미지가 가장 좋은 효과를 줄지 생각해 보세요.
학생 워크시트 2:
이 워크시트는 3D 안경 실험을 안내합니다.
재료:
- 흰 종이 두 장.
- 투명 시트 XNUMX장.
- XNUMX개의 영구 마커(빨간색, 녹색 및 청록색 각각 하나씩).
- 통치자.
- 이 페이지에 결과를 기록하기 위한 연필 또는 펜.
- 원본 이미지를 만들기 위해 종이에 쓰기 위한 검은색의 영구적이지 않은 마커입니다.
- 3D 안경, 녹색/빨간색 및 빨강/청록색 중 하나 이상.
목표 :
- 녹색/적색 또는 빨간색/청록색 중에서 선호하는 기술에 대한 데이터를 수집합니다.
- 두 이미지에 대한 최적의 거리를 결정합니다. (당신의 학급은 '두 이미지 사이의 거리'가 의미하는 바에 동의해야 합니다.
태스크:
- 팀원들에게 종이에 아주 간단한 이미지를 그리게 하십시오. (아마 당신은 이것을 처음 한 시간 안에 준비했을 것입니다.) 교사가 논의한 대로 이미지의 중앙에 표시를 하십시오. 선생님이 샘플 이미지를 제공할 수 있습니다.
- 도면 위에 투명 시트를 놓고 영구 마커 중 하나를 사용하여 팀원에게 도면을 복사하도록 합니다.
- 종이 그림과 투명 필름에 방금 만든 그림을 사용하여 나머지 각 색상으로 두 장을 더 그립니다. 작업을 마치면 흰색 종이에 검은색 이미지가 있어야 하고 투명 필름에 이미지가 복제되어야 하며 빨간색, 녹색 및 청록색(또는 파란색)이 하나씩 있어야 합니다. 검은 색으로 그림을 옆으로 치워 두십시오.
- 빈 종이를 책상이나 탁자 위에 놓습니다. 세 개의 투명 이미지 중 두 개를 정확히 겹치도록 맨 위에 놓습니다. 같은 색의 3D안경으로 영상을 보세요. 예를 들어 녹색 및 빨간색 이미지를 선택한 경우 녹색/빨간색 안경을 사용합니다.
- 3D 이미지가 '튀는' 시점을 관찰하면서 이미지를 부드럽게 분리합니다. 어떤 방향으로 움직여야 합니까? 이미지가 '팝'되면 이미지 사이의 거리를 측정합니다.
- 다른 조합에 대해 4단계와 5단계를 반복하여 '녹색/빨간색', '빨간색/청록색'에 대한 데이터를 얻습니다. 시간이 있으면 안경 중 하나를 사용하여 시안색과 녹색을 결합하고 결과를 기록하십시오. 팀원들은 자신에게 가장 잘 맞는 조합을 명시해야 합니다. 각 조합에 대해 얼마나 많은 사람들이 3D 효과를 볼 수 있는지 확인하십시오. 각 사람에 대해 이미지가 표시되는 거리를 확인합니다.
전체 학급에서 결론을 내릴 수 있도록 교사가 제공한 테이블에 결과를 기록합니다. 귀하의 결론을 최종 분석에 기여할 준비를 하십시오.
수업 계획 번역