3D технологии в образовательном процессе

3D-ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ

                                        История появления:

В 1838 году англичанин Чарльз Уитстоун изобрёл демонстрационный прибор, принцип работы которого основывался на разнице восприятия изображения правым и левым глазом. Теоретически, новое приспособление позволяло видеть различные предметы не плоскими, а в объёме. Это нововведение очень широко применяется сейчас в работе физиков, архитекторов, биологов, химиков, преподавателей…

                   3D-технологии в образовании

          При усвоении содержания образования, или учебного материала, согласно операционной концепции интеллекта Ж. Пиаже, любая информация воспринимается человеком, проходит четыре этапа:

-сенсорно- моторный (чувственное восприятие);

-символьный этап (образное свертывание чувственно-логической информации);

- логический этап (дискурсивно-логическое осмысление информации);

 -лингвистический этап (аккомодация информации в сознании через слово-образ, проработанный на предыдущих этапах).

          Этот естественный путь прохождения информации приводит к накоплению голографических единиц мышления. При обычной лекционной форме проведения занятия, а также в традиционных печатных учебниках физиологически необходимый, сенсорно-моторный этап восприятия информации практически отсутствует, поскольку учебный материал представляется на лексическом уровне с некоторым обращением к символьному этапу (плакаты или иллюстрации). В этом кроется одна из причин трудности восприятия информации. Без необходимого первого этапа восприятие не может быть полноценным. Соблюдение естественного порядка восприятия и обработки информации ведет к экономии времени в учебном процессе. Когда учебный материал, помимо традиционных форм, представляется и с помощью визуальных образов, в процесс восприятия вовлекаются различные каналы (слух, зрение и др.). Это позволяет заложить учебную информацию в долговременную память, ключом извлечения ее служит любой из сигналов, направленный в мозг (например, слово или образ).

         Образное визуальное представление об объекте можно получить изучением самого объекта или его физической модели, а также их отображениями, полученными мультимедийными средствами (электронными плакатами, видеосюжетами, анимацией и др.) в т.ч. компьютерными (виртуальными) 3D изображениями. Важной особенностью трехмерных моделей является возможность изменять свойства, как составных элементов модели, так и всей модели в целом, в зависимости от потребностей разработчика. Благодаря этому, имеется возможность изменять расположение отдельных элементов в пространстве, менять их внешний вид, использовать дополнительные объекты и т.д. Появляется возможность показа не только статической графики, но и сложной пространственной анимации, а также процессов (в том числе и скрытых), проходящих как с объектом, так и внутри него. А это ведет не только к значительному повышению наглядности материала, но и к существенной экономии времени при обучении. Кроме того, современные технологии позволяют получить на основе такой модели фотореалистичную графику, по качеству не уступающую фото и видео материалам.

         В отличие от плоских изображений, компьютерную 3D модель, для её изучения, можно повернуть на экране под разными углами, рассмотреть с разных сторон (сверху, снизу, сбоку), выполнить разрезы для анализа внутренних поверхностей. Компьютерные 3D модели, в процессе изучения, можно как разбирать на отдельные элементы, так и собирать в единое изделие.

        Преимущества обучения с использованием информационных технологий в виде применения 3D-моделей очевидны. В отличие от плоских статических изображений такие модели интерактивны: можно выбрать любую точку обзора, сделать любые преобразования, прилагая минимум усилий. Интерактивность компьютерных 3D-моделей означает, что обучающимся и преподавателям предоставляется возможность активного взаимодействия с этими средствами. Интерактивность означает наличие условий для учебного диалога-взаимодействия, одним из участников которого является компьютерная модель.

          3D лаборатория, оснащенная доступными, простыми и недорогими системами позволит и преподавателям и обучающимся воспроизводить при помощи компьютерных программ объемные модели одним лишь нажатием кнопки.

Для эффективного обучения многие образовательные учреждения заказывают разработку собственных уникальных проектов, которые позволяют обогатить учебный процесс, сделать его легкодоступным для восприятия и понимания, а также очень интересным.

 

Эффективность учебного процесса

3D технология существенно совершенствует процесс обучения по многим дисциплинам, к которым относятся такие непростые предметы, как архитектура и дизайн, машиностроение и химия, археология и география, медицинское моделирование и биология, изобразительное искусство и многое, многое другое. Совершенствуется процесс обучения и получения углубленных, новых знаний обучающихся  инженерных дисциплин.

Дополненная реальность и ее широкие возможности

- 3D лаборатория активно вводится в систему обучения, поскольку:

помогает вовлечь обучающихся в научную и исследовательскую работу, делает процесс обучения интересным и понятным;

- помогает понять тонкости будущей профессии еще на стадии обучения;

- стимулируют творческую деятельность каждого обучающегося;

- существенно повышает уровень подготовки специалистов.

Примеры применения 3D технологий в образовании:

- Показ сложных тем и уроков, тематические уроки и лекции

- Создание обучающимися собственных VR приложений и 3D роликов

- Написание обучающимися 3D проектов, презентаций и работ

- Специальные технологии для развития (например, развитие творческих способностей)

- Здоровье сберегающие технологии (в которых обучение совмещается с улучшением здоровья)

- Привлечение внимания обучающихся к урокам, повышение концентрации и внимания, улучшение восприятия материала.

         Использование таких возможностей обязательно найдет свое применение на уроках биологии, где например, можно будет продемонстрировать внутренние органы человека и процессы, происходящие в них вплоть до мельчайших подробностей, когда можно будет увидеть движение тромбоцитов и лейкоцитов по венам.

         Во время занятий по химии появится возможность более детализированно показать реакционные способности и свойства химических элементов и их неорганических соединений.

         На уроках по изучению физики обучающиеся смогут наглядно посмотреть, как различные силы могут влиять друг на друга, или как преломляются световые лучи, проходящие через линзу.

         На уроках геометрии, конвертируя объекты из двумерной плоскости в трехмерную и оперируя ими, станет легче объяснять сложные элементы.

         Во время занятий по географии обучающиеся  будут чувствовать себя так, как будто они находятся в глубине океана, когда им преподаватель  будет показывать соответствующие видеоролики. Вот основные учебные предметы, где востребовано использование 3D технологий, но также данную технологию можно использовать и в большинстве остальных учебных программ. 
         Следует отметить, что кроме основных преимуществ, которые можно получить от использования данной технологии, существуют и дополнительные, например, такие как вовлеченность обучающихся  в процесс за счет использования новых технологий.
          Для реализации материально-технических условий подходит любой учебный кабинет образовательного учреждения, в который необходимо установить проектор с поддержкой технологии 3D, экран или доску для проекцирования изображений, совместимые с проектором 3D очки, компьютер для воспроизведения 3D контента и учебных фильмов.
Следует отметить, что при реализации проекта очень важную роль играет выбор контента. При выборе учебных фильмов стоит обратить внимание на качество материала, количество и продолжительность тем.

Основными результатами при использовании 3D должны стать:
Для педагогов:
 - сокращение времени, необходимого для объяснения учебного материала;

-рационализация труда преподавателя с помощью ИКТ;

- повышение интереса обучающихся к предмету.
Для обучающихся:
- умение воспринимать информацию;

- развитие пространственного воображения;

- повышает мотивацию к обучению;

- умение анализировать;

- облегчает систематизацию знаний;

- способствует усвоению большего объема информации, что положительно сказывается на результатах тестов и экзаменов.

Для образовательного учреждения:
- усвоение учебного материала;

-обновление материально-технического оснащения;

-использование инновационных подходов в образовательном процессе.

Таким образом, применение учебных курсов в формате 3D в образовательном процессе позволит

-обогатить преподавание новыми приемами,

-продемонстрировать трудновыполнимые в реальных условиях явления и опыты,

-облегчить понимание и восприятие абстрактных понятий и объектов.

 В то же время нетрадиционные источники информации и новые формы работы способствуют формированию личного интереса обучащихся к приобретению новых знаний.