Virtuali realybė ir anaglifo stereoskopinė technologija
Ši pamoka skirta virtualios realybės technologijoms. Šios ekrano technologijos yra pagrįstos dirbtiniais stereofoniniais vaizdais ir suteikia vaizdą su 3D gylio iliuzijomis virtualioje aplinkoje. Mokiniai užbaigia veiklą naudodami 3D akinius ir 3D vaizdus.
- Kaip VR technologijos išnaudoja žmogaus gylio suvokimą
- Stereofoninių vaizdų naudojimas 3D gylio iliuzijai sukurti
- Norėdami palyginti anaglifo technologijas, naudokite mokslinį metodą
Amžiaus lygiai: 11-14
Sukurti medžiagas (kiekvienai komandai)
Reikalingos medžiagos
- 3D akiniai (po 1 komandai): žalia/raudona ir raudona/žalsvai mėlyna
- Norėdami patys pasidaryti 3D akinius, http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
- 3 skaidrių lapai
- 2 balto popieriaus lapai
- Nuolatiniai raudonos, žalios ir žalsvai mėlynos spalvos žymekliai (arba mėlyni, jei žalsvai mėlynos spalvos nėra).
- Nenuolatinis juodas žymeklis
- Žirklės
- Valdovas
Dizaino iššūkis
Esate inžinierių komanda, turinti iššūkį atlikti 4 užduotis ir 1 iššūkį. Sužinosite apie virtualią realybę, 3D vaizdus ir anaglifų technologijas. Jūs turėsite diskusijų su klase apie savo išvadas.
Kriterijai
- Užbaikite 4 veiklas.
- Užpildykite 1 iššūkį.
- Vykdykite diskusiją klasėje.
Suvaržymai
- Naudokite tik pateiktas medžiagas.
- Išdalinkite virtualios realybės darbalapį ir keletą popieriaus lapų, skirtų eskizams piešti.
- Naudokite skyriuje „Kasimas giliau“ esančias nuorodas, kad ištirtumėte VR technologijas ir anaglifinius akinius. Pasidalykite šiais dalykais: Kompiuterių mokslas yra mokslas ir todėl naudoja mokslinius rezultatus kurdamas technologijas. Sistemingi eksperimentai prieš statant technologiją yra esminė dizaino dalis. Suprasti, kaip veikia gamtos reiškinys, atsiranda tik tada, kai eksperimento metu pasiekiami geri rezultatai. Ši pamoka suteikia mokiniams skonį, kaip VR ausinių dizaineriai pasirinko kurdami savo technologiją. Virtualios realybės ausinės projektuoja du skirtingus vaizdus, po vieną kiekvienai akiai. Kai kurios technologijos sujungia faktinį foną su 3D atvaizdavimo technika, analogiška „anaglifams“. Studentai eksperimentuoja su anaglifo akiniais, kad pradėtų suprasti skaičiavimo sudėtingumą, susijusį su 3D vaizdo atvaizdavimu laisvų rankų įrangoje.
- Peržiūrėkite inžinerinio projektavimo procesą, projektavimo iššūkį, kriterijus, apribojimus ir medžiagas.
- Paaiškinkite mokiniams, kad jie atliks 4 užduotis, o tada iššūkį. (Rekomenduojama 1 valanda kiekvienam)
- 1 veikla: Žiūrėkite IEEE karjeros vaizdo įrašą su savo mokiniais.
- https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
- Vaizdo įraše aptarkite šiuos svarbius dalykus.
- Ko reikia norint sukurti VR?
- Kaip sekasi šis kompiuterių mokslas?
- Kaip mokslo rezultatai daro įtaką dizainui?
- Iš vaizdo įrašuose rodomų VR technologijų, kurios buvo įspūdingiausios ir kodėl?
- 2 veikla: Paskirstykite 3D akinius ir peržiūrėkite svetainę per 3D akinius
- 3 veikla: Pasirinkite kai kuriuos 3D pavyzdinius vaizdus ieškodami internete. Pasirūpinkite, kad pasirinkti vaizdai atitiktų jūsų klasės ir mokyklos kultūrą. Leiskite savo mokiniams eksperimentuoti ir užsirašykite:
- Ar galite matyti žalius/raudonus vaizdus su raudonais/žalsvai mėlynais akiniais?
- Kuri technologija, atrodo, veikia geriau?
- Kas atsitiks, jei akinius uždėsite aukštyn kojom? Ar jie vis dar veikia?
- Kodėl jis žalias/raudonas ir raudonas/žydras? Ar svarbu spalvų tvarka?
- 4 veikla: Padalinkite savo mokinius į mažas komandas po 3 ar 4 mokinius kiekvienoje komandoje ir paprašykite jų atsakyti į klausimus, pateiktus 1 mokinio darbalapyje. Pabaigoje palikite pakankamai laiko, kad vienas kiekvienos grupės narys galėtų trumpai aptarti ne ilgiau kaip 3 minutes jų išvados. Palikite laiko apibendrinti visų pristatymų analizę.
- Paaiškinkite mokiniams, kad jie dabar turi užpildyti a Iššūkis išmokti anaglifų technikų. (Rekomenduojama 1 val.). Patvirtinkite, kad per pirmąją valandą jie tyrinėjo, o šią valandą jie atlieka formalius eksperimentus.
- Padalinkite savo mokinius į komandas (daugiausiai po keturis mokinius). Sesijos pabaigoje būtinai palikite bent 10 minučių rezultatams aptarti.
- Išdalinkite 2 darbalapį ir medžiagas.
- 2 darbalapyje prašoma mokinių nupiešti paprastą vaizdą. Žemiau pateikiamas raudonos ir žalios spalvos pavyzdys. Pasidalykite jais su savo mokiniais arba sukurkite savo pavyzdžių.
- Nurodykite mokiniams išmatuoti ir pažymėti vaizdo centrą. Trumpai aptarkite, ką tai reiškia.
- Galite suteikti jiems apibrėžimą arba paprašyti, kad jie sutiktų. Paprastai turėsite apibrėžti vaizdo „centrą“. Aplink vaizdą galite sukurti „ribojimo langelį“, surasti horizontalių ir vertikalių kraštų vidurio taškus ir įdėti nedidelį atskirą tašką ties atitinkamų vertikalių ir horizontalių kraštų brėžinių linijų sankirtoje. (Kitaip tariant, sukurkite keturių stiklų langą, bet pažymėkite tik centrą, o ne susikertančias linijas.)
- Nurodykite mokiniams atlikti šiuos veiksmus (aprašytus studentų darbalapyje):
● Uždėkite skaidrės lapą virš piešinio ir naudodami vieną iš nuolatinių žymeklių paprašykite komandos nario nukopijuoti piešinį.
● Naudodami popieriaus piešinį ir ką tik sukurtą skaidrę, nupieškite dar dvi kopijas visomis likusiomis spalvomis. Kai baigsite, ant balto popieriaus turėtumėte turėti juodą vaizdą, o ant skaidrių - dvigubus vaizdus, po vieną raudoną, žalią ir žalsvai mėlyną (arba mėlyną). Atidėkite juodą piešinį.
● Padėkite tuščią popieriaus lapą ant stalo ar stalo. Ant viršaus uždėkite du iš trijų skaidrumo vaizdų, kad jie tiksliai sutaptų. Pažvelkite į vaizdą per tos pačios spalvos 3D akinius. Pavyzdžiui, jei pasirinkote žalią ir raudoną vaizdus, naudokite žalius/raudonus akinius.
● Švelniai perkelkite vaizdus, stebėdami, kada 3D vaizdas „pasirodys“. Kokia kryptimi turite juos perkelti? Kai vaizdai „pasirodo“, išmatuokite atstumą tarp vaizdų.
● Pakartokite 3 ir 4 veiksmus kitiems deriniams, kad turėtumėte duomenų apie „žalią/raudoną“, „raudoną/žalsvą“. Jei turite laiko, pabandykite derinti žalsvai mėlyną spalvą su žalia spalva naudodami bet kurį akinių rinkinį ir įrašykite rezultatus. Komandos nariai turėtų nurodyti jiems geriausiai tinkantį derinį. Atkreipkite dėmesį, kiek žmonių galėjo matyti 3D efektą kiekvienam deriniui. Atkreipkite dėmesį į atstumą, kuriuo kiekvienam žmogui pasirodė vaizdas.
● Užrašykite savo rezultatus ant mokytojo pateiktos lentelės, kad visa klasė galėtų padaryti išvadas. Būkite pasirengę prie savo išvadų prisidėti prie galutinės analizės. - Kol mokiniai dirba, lentoje (arba lentelėje) sukurkite tinklelį, kuriame pirmasis stulpelis nurodo kiekvieną komandą. Likusių stulpelių etiketės turėtų būti:
- pageidaujama technologija
- geriausias žalios/raudonos spalvos atstumas
- geriausias atstumas raudonai/žydrai
- geriausias žalsvai mėlynos/žalios spalvos atstumas
Priminkite savo mokiniams įvesti savo duomenis prieš baigiant darbo vietą.
- Užbaigimo metu aptarkite rezultatus, taip pat aptarkite skirtumą tarp tiriamosios ir eksperimentinės veiklos. Paprašykite savo mokinių padaryti išvadas iš savo bendro duomenų rinkimo. Užginčykite juos, kaip pramonė galėtų elgtis, remdamasi jų rezultatais.
- Daugiau informacijos šia tema rasite skyriuje „Kasimas giliau“.
Laiko keitimas
Pamoka vyresniems mokiniams gali būti atliekama vos per 1 klasės laikotarpį. Tačiau norėdami padėti studentams nesijausti skubotiems ir užtikrinti mokinių sėkmę (ypač jaunesniems studentams), padalykite pamoką į du laikotarpius, suteikdami studentams daugiau laiko galvoti, išbandyti idėjas ir užbaigti jų dizainą. Atlikite testavimą ir trumpą informaciją kitame klasės laikotarpyje.
Interneto ryšys
- Pasaulių kūrimas virtualioje realybėje: inžinerijos ir technologijų karjeros tyrinėjimas. https://ieeetv.ieee.org/careers/building-worlds-in-virtual-reality-exploring-careers-in-engineering-and-technology
VR technologija
- „Oculus“: https://www.youtube.com/user/oculusvr ir https://www.oculus.com
- „HTC Vive“: https://www.youtube.com/watch?v=qYfNzhLXYGc ir https://www.vive.com
- Hololenai: https://www.microsoft.com/microsoft-hololens
- „VR Gear“: https://www.youtube.com/watch?v=o1MK-zkM3qk ir http://www.samsung.com/us/mobile/virtual-reality/
- „Playstation VR“: https://www.youtube.com/watch?v=cw6x80Qdzak ir https://www.playstation.com/en-us/explore/playstation-vr/
Žaisk su anaglifo akiniais:
- Kaip veikia 3D akiniai? - Momentinis kiaušinio galvutė #22 („Scientific American“): https://youtu.be/sc47Yna8rZE
- Svetainė, kurią galima peržiūrėti per 3D akinius: http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- Pasidaryk pats akinius: http://www.wikihow.com/Make-Your-Own-3D-Glasses
Vaizdo įrašai, kuriuos galima peržiūrėti 3D formatu
- 3D žalia/raudona: https://www.youtube.com/watch?v=QalbbipAW2w
- 3D žalia/raudona: https://www.youtube.com/watch?v=YuAAhnBfi54
- 3D raudona/žalsvai mėlyna: https://www.youtube.com/watch?v=fScKyTiMNwc
- 3D raudona/žalsvai mėlyna: https://www.youtube.com/watch?v=bWD5K9x3GmY
Rekomenduojama literatūra
- Paprasta anaglifų apžvalga - http://www.math.brown.edu/~banchoff/Yale/project14/glasses.html
- Žmogaus akis - https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye
- Gylio suvokimas - https://en.wikipedia.org/wiki/Depth_perception
- Stereoskopija - https://en.wikipedia.org/wiki/Stereoscopy
- Prie galvos montuojami ekranai- https://en.wikipedia.org/wiki/Head-mounted_display
- „Anaglyph 3D“ - https://en.wikipedia.org/wiki/Anaglyph_3D
Rašymo veikla
Parašykite savo išvadas apie anaglifo technologiją. Šioje pamokoje daugiausia dėmesio buvo skiriama žaliai/raudonai ir raudonai/žydrai. Kas jums geriau sekėsi ir kodėl? Tai ne vienintelės 3D akinių alternatyvos. Tyrinėkite internete, kokios dar yra alternatyvos. Pasirūpinkite savo pasirinkta technologija: ar tai suteikia geresnės patirties, ar ji pigesnė? Kaip tai veikia filmų/internetinių vaizdo įrašų pramonė?
Derinimas su ugdymo turinio sistemomis
Pastaba: Visi šios serijos pamokų planai yra suderinti su Informatikos mokytojų asociacijos K-12 kompiuterių standartais, JAV bendraisiais pagrindiniais matematikos valstybiniais standartais ir, jei taikoma, su Nacionaline matematikos mokytojų tarybos principų ir mokyklų standartais. Matematika, Tarptautinės technologinio švietimo asociacijos technologinio raštingumo standartai ir JAV nacionaliniai mokslo švietimo standartai, kuriuos parengė Nacionalinė tyrimų taryba.
Nacionaliniai gamtos mokslų standartai 5–8 klasės (10–14 m.)
TURINIO E STANDARTAS: Mokslas ir technologijos
Dėl veiklos visi studentai turėtų tobulėti
- Supratimas apie mokslą ir technologijas
Naujos kartos mokslo standartai ir praktika 6–8 klasės (11–14 m.)
2 praktika: modelių generavimas ir naudojimas
- Sukurkite ir (arba) naudokite modelį duomenims generuoti, kad patikrintumėte idėjas apie natūralių ar suprojektuotų sistemų reiškinius, įskaitant tuos, kurie atspindi įvestis ir išvestis, ir tuos, kurių mastas yra nepastebimas.
5 praktika: matematikos ir skaičiavimo naudojimas
- Naudokite matematinius, skaičiavimo ir (arba) algoritminius reiškinių ar dizaino sprendimų vaizdus, kad apibūdintumėte ir (arba) paremtumėte teiginius ir (arba) paaiškinimus
Mokyklinės matematikos (visų amžiaus grupių) principai ir standartai
Atstovavimai
- Naudokite reprezentacijas, kad modeliuotumėte ir interpretuotumėte fizinius, socialinius ir matematinius reiškinius
Bendra pagrindinė valstybinė mokyklų matematikos praktika ir standartai
- MATH.PRACTICE.MP4 Modelis su matematika.
Technologinio raštingumo standartai - visų amžių
Technologijos prigimtis
- 2 standartas: studentai supras pagrindines technologijos sampratas.
CSTA K-12 informatikos standartų 3–6 klasės (11–14 metų)
5.1 1 lygis: informatika ir aš (L1)
Bendruomenės, pasaulinis ir etinis poveikis (PI)
- Nustatykite technologijų (pvz., Socialinių tinklų, elektroninių patyčių, mobiliųjų kompiuterių ir komunikacijų, žiniatinklio technologijų, kibernetinio saugumo ir virtualizacijos) poveikį asmeniniam gyvenimui ir visuomenei.
CSTA K-12 informatikos standartų 6–9 klasės (11–14 metų)
- 2 2 lygis: informatika ir bendruomenė (L2)
- Bendradarbiavimas (CL)
- Bendradarbiaukite su bendraamžiais, ekspertais ir kitais, naudodamiesi tokiomis bendradarbiavimo praktikomis kaip porų programavimas, darbas projektų komandose ir dalyvavimas grupėje aktyviai mokantis.
CSTA K-12 informatikos standartų 9–12 klasės (14–18 metų)
5.3.A Kompiuterių mokslas šiuolaikiniame pasaulyje (MWJ)
- Kompiuterinis mąstymas (KT)
- Naudokite modeliavimą ir modeliavimą, kad pavaizduotumėte ir suprastumėte gamtos reiškinius.
CSTA K-12 informatikos standartų 9–12 klasės (14–18 metų)
5.3.B Kompiuterių mokslo koncepcijos ir praktika
- Kompiuterinis mąstymas (KT)
8. Naudokite modelius ir modeliavimą, kad padėtumėte suformuluoti, patikslinti ir išbandyti mokslines hipotezes.
Studentų ištekliai: apibendrinkite tai, ką išmokote.
Jūsų mokytojas parodė keletą vaizdo įrašų ir svetainių apie virtualios realybės technologiją. Šiame puslapyje sukurkite savo terminijos šaltinį. Dirbkite su komandos draugais, kad sutartumėte dėl atsakymų, arba naudokitės internetu, kad surastumėte informaciją, kurios neprisimenate.
- Trumpai paaiškinkite, kas yra virtualioji realybė ir kaip ji veikia.
- „Anaglyph“ stereoskopiniai akiniai sukuria „3D“ iliuziją. Kodėl tai veikia - tai yra, kaip apgauna akis?
- Technologija pažymėta žalia/raudona, raudona/žalsvai mėlyna spalva. Tvarka svarbi. Kodėl?
- Tai pamoka „skaičiavimo“ pamoka. Ką tai turi bendro su skaičiavimu?
1 mokinio darbalapis:
Šis darbalapis padės jums tyrinėti 3D VR ir „Anaglyph“ technologiją. Jūsų mokytojas suskirstė jūsų klasę į komandas. Užbaikite šį pratimą kaip komanda ir būkite pasirengę, kad jūsų komandos narys pristatys savo išvadas. Ši veikla yra neoficialus tyrinėjimas.
- Kaip grupė, užpildykite išteklių puslapį. Jei nežinote kažko atsakymo, paklauskite kitos grupės žmonių. Jei niekas klasėje neprisimena, eikite į internetą ir raskite atsakymus. Ši tinkamų išteklių paieškos technika yra labai svarbi kompiuterijai. Kai technologijos yra tokios naujos ir dažnai nėra gerai dokumentuotos, labai svarbu atlikti pagrindinius tyrimus.
- Kita jūsų užduotis yra atlikti neoficialų tyrimą. Jūsų mokytojas pateiks keletą vaizdų kompiuterio ekrane arba ant popieriaus. Kai kurie yra skirti „žaliai/raudonai“, kai kurie - „raudonai/žalsvai“. Savo grupėje atsakykite į šiuos klausimus, tada sugalvokite papildomų klausimų.
- Ar visi jūsų grupės nariai iš tikrųjų gali gauti 3D efektą? Jei ne kodėl?
- Ar galite matyti žalius/raudonus vaizdus su raudonais/žalsvai mėlynais akiniais?
- Kuri technologija, atrodo, veikia geriau? Kodėl? Ar visi sutinkate?
- Kas atsitiks, jei akinius uždėsite aukštyn kojom? Ar jie vis dar veikia? Jei ne, kodėl gi ne?
- Kitą valandą atliksite formalų testavimą su 3D akiniais. Norėdami pasiruošti, turėsite sukurti paprastą 3D vaizdą. Savo grupėje nuspręskite, kokį vaizdą naudoti eksperimentui. Turėsite piešti vaizdą trijų spalvų skaidrumu. Jei turite laiko, galite pradėti piešti piešinius arba tiesiog pažymėti čia savo siūlomą vaizdą. Arba eskizuokite vaizdą popieriaus gale. Ką reikia nepamiršti: Būkite paprastas: vaizdą turėsite piešti keturis kartus. Pagalvokite, kokie vaizdai duos geriausią efektą.
2 mokinio darbalapis:
Šis darbalapis padės jums eksperimentuoti su 3D akiniais.
Medžiagos:
- Du balto popieriaus lapeliai.
- Trys skaidrių lapai.
- Trys nuolatiniai žymekliai, po vieną raudonos, žalios ir žalsvai mėlynos spalvos.
- Liniuotė.
- Pieštukas ar rašiklis rezultatams įrašyti į šį puslapį.
- Nenuolatinis juodos spalvos žymeklis, skirtas rašyti ant popieriaus, kad būtų sukurtas originalus vaizdas.
- 3D akiniai, bent po vieną žalios/raudonos ir raudonos/žalsvai mėlynos spalvos.
Tikslai:
- Rinkti duomenis, kuri technologija pageidaujama, žalia/raudona arba raudona/žalsvai mėlyna.
- Norint nustatyti optimalų dviejų vaizdų atstumą. (Jūsų klasė turės susitarti, ką reiškia „atstumas tarp dviejų vaizdų“.
Užduotis:
- Paprašykite savo komandos nario ant popieriaus lapo nupiešti labai paprastą vaizdą. (Galbūt tai paruošėte pirmą valandą.) Pažymėkite atvaizdo centrą taip, kaip aptarė jūsų mokytojas. Jūsų mokytojas gali pateikti pavyzdinius vaizdus.
- Uždėkite skaidrės lapą virš piešinio ir naudodami vieną iš nuolatinių žymeklių paprašykite savo komandos nario nukopijuoti piešinį.
- Naudodami popierinį piešinį ir ką tik sukurtą skaidrę, nupieškite dar dvi kopijas visomis likusiomis spalvomis. Kai baigsite, ant balto popieriaus turėtumėte turėti juodą vaizdą, o ant skaidrių - dvigubus vaizdus, po vieną raudoną, žalią ir žalsvai mėlyną (arba mėlyną). Atidėkite piešinį juodai.
- Padėkite tuščią popieriaus lapą ant stalo ar stalo. Ant viršaus uždėkite du iš trijų skaidrumo vaizdų, kad jie tiksliai sutaptų. Pažvelkite į vaizdą per tos pačios spalvos 3D akinius. Pavyzdžiui, jei pasirinkote žalią ir raudoną vaizdus, naudokite žalius/raudonus akinius.
- Švelniai perkelkite vaizdus, stebėdami, kada 3D vaizdas „pasirodys“. Kokia kryptimi turite juos perkelti? Kai vaizdai „pasirodo“, išmatuokite atstumą tarp vaizdų.
- Pakartokite 4 ir 5 veiksmus kitiems deriniams, kad turėtumėte duomenų apie „žalią/raudoną“, „raudoną/žalsvą“. Jei turite laiko, pabandykite derinti žalsvai mėlyną spalvą su žalia spalva naudodami bet kurį akinių rinkinį ir įrašykite rezultatus. Komandos nariai turėtų nurodyti jiems geriausiai tinkantį derinį. Atkreipkite dėmesį, kiek žmonių galėjo matyti 3D efektą kiekvienam deriniui. Atkreipkite dėmesį į atstumą, kuriuo kiekvienam žmogui pasirodė vaizdas.
Užrašykite savo rezultatus ant mokytojo pateiktos lentelės, kad visa klasė galėtų padaryti išvadas. Būkite pasirengę savo išvadomis prisidėti prie galutinės analizės.
Pamokos plano vertimas