Проект дополненной реальности к учебнику геометрии

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Можгинского района «Пычасская средняя общеобразовательная школа»

Творческий проект

ТЕМА: Приложение дополненной реальности к учебнику геометрии

Выполнил: Кириллов Иван

Учащийся 10 класса

Руководитель: Шаньгина В.Е

педагог дополнительного образования

2021-2022 г.

Содержание

Введение 3

I. Этапы создания приложения дополненной реальности. Анкетирование. Программные и технологические решения 5

II. Применение Приложения PychAR 9

III. Обзор приложений дополненной реальности в образовании с применением AR/VR 11

IV. Анализ аналогов приложений дополненной реальности 13

Заключение 14

Литература 15

Приложения:

Приложение 1. Рабочий лист проекта

Приложение 2. QR-код для загрузки приложения

Приложение 3. Обложка учебника

Введение

Дополненная реальность (AR) - это технология, добавляющая в реальный мир цифровые объекты. В нашем случае реальность не становится полностью созданной на компьютере, а всего лишь дополняется новыми моделями и макетами, мы остаемся в том же пространстве где и были, но уже имеем доступ к новой информации. Для погружения в созданную реальность на компьютере придумана другая технология - виртуальная реальность (VR)

Применение технологии AR

1. Навигация

На военных самолётах и вертолётах данные уже выводятся на лобовое стекло, что даёт лётчику возможность постоянно контролировать ситуацию, не отвлекаясь на приборную панель.

1. Дизайн

Дизайнеры могут с помощью данной технологии увидеть ещё на этапе разработки как будет выглядеть их продукт в реальности и могут предоставить заказчику модели в более реальном представлении, чем схемы и чертежи.

1. Медицина

Технология позволит увидеть человеческий орган слой за слоем и с невероятной точностью опознать проблемное место.

1. Образование

AR даст возможность взглянуть под новым углом на обучение. Обычные картинки и схемы можно будет перенести в класс, прямо на рабочее место. Расширится физическое пространство жизни человека объектами, созданными с помощью цифровых устройств и программ, и имеющими характер изображения. Увеличится заинтересованность учеников и понимание материала из-за наличия наглядности .

Актуальность. Сегодня гаджеты невероятно сильно вошли в нашу жизнь и без них невозможно обойтись, поэтому мы можем попытаться увеличить функционал главного гаджета – телефона, с помощью которого сможем проецировать на учебник нужные нам фигуры, модели и планы.

Проблема. Программа геометрии десятого класса - это стереометрия, фигуры уже рассматриваются в трёхмерном измерении и не все учителя могут для каждого ученика предоставить наглядный пример, а если не будут усвоены начала программы, то последующие темы будут непонятны

Цель проекта. Создание приложения для мобильного устройства к учебнику геометрии 10-го класса с использованием технологии дополненной реальности.

Задачи

1. Проанализировать литературу и интернет-источники по данной теме.

2. Исследовать спрос в создании AR-приложения к учебнику.

3. Изучить технологию дополненной реальности, области применения, основные критерии аппаратного и программного обеспечения.

4. Проанализировать материал учебника.

5. Разработать приложение с использованием технологии дополненной реальности, которое позволит с помощью смартфона демонстрировать геометрические фигуры, заданные чертежами в учебнике, в объемном виде.

I. Этапы создания приложения дополненной реальности. Анкетирование. Программные и технологические решения

Тестирование

Для того чтобы понять отношение к самой технологии AR было проведено анкетирование, в котором участвовало 70 человек из школ Можгинского района.

1. Вы знаете что такое AR (дополненная реальность) ?
   
   

2. Считаете ли вы допустимым использование АR в образовании?
   
   

1. Перспективы AR

1. Какие программы с AR вы знаете?

Были названы такие программы как:

• BBC Civilizations AR

• Sketch AR

• Star Walk

• Pokemon GO

• Zome AR

• Яндекс. Карты

Итоги анкетирования

Можно с уверенностью сказать, что технология AR пользуется некоторым спросом, пусть она и не является на данный момент распространённой, но больше половины опрошенных знают о её существовании и считают допустимым использование в образовательных целях.

Программы для создания приложения

Моделирование в «Blender»

Blender - профессиональное свободное программное обеспечение для создания 3D моделей. Является простым способом для создания необходимых моделей. К преимуществам можно отнести то, что программа не требует большой вычислительной мощности, является интуитивно понятной и распространяется бесплатно.

Разработчик: Blender Foundation

Сборка приложения в «Unity»

Unity - это среда для разработки компьютерных игр, в которой объединены различные программные средства. При этом, благодаря удобству использования, Unity делает создание игр максимально простым, а мультиплатформенность движка позволяет охватить как можно большее количество игровых платформ и операционных систем. Чем хорош Unity? Он тоже не требует большой мощности и распространяется бесплатно.

Разработчик: Unity Technologies

AR-инструментарий «Vuforia»

Vuforia - это платформа для создания программ дополненной реальности, предназначенных для мобильных устройств. Является загружаемой директорией для Unity. Распространяется бесплатно.

Разработчик: Qualcomm

PychAR Geometry

Было решено начать создание приложения с меню. Оно было разбито по пунктам учебника и включало в себя соответствующие теоремам модели.

Модели соответствуют тем, которые есть в учебнике не только формой, но и названиями.

В ходе разработки было создано 35 сцен, 16 моделей с плоскостями, прямыми и другими фигурами, выполненные в блендере. Добавлен объект из папки с префабами Vuforia для работы с таргетом и построения на нем объектов( см приложение 2).

II. Применение Приложения PychAR

Данное приложение используется на уроках геометрии в десятом классе в целях демонстрации 3D-моделей к теоремам и аксиомам при изучении первой главы.

Это приложение было предложено протестировать ученикам десятого класса “Пычасской СОШ”, чтобы выявить работоспособность и пользу приложения. Результаты тестирования представлены ниже.

Итоги тестирования приложения

1. Помогла ли вам программа в освоении материала?
   
   
   

2. Программа работает исправно?
   
   
   

Итоги тестирования

Мы выявили, что большинству участвовавших в тестировании программа помогла, но при этом есть и те, кому она не помогла, вероятнее всего новый подход в обучении пока что ещё не очень понятен для учеников.
Программа не запустилась на телефоне с iOS, это проблема связана с тем, что Unity не разрешает создавать приложения для iOS без покупки.

III. Обзор приложений дополненной реальности в образовании с применением AR/VR

Рынок AR приложений развит не так сильно как VR, поэтому мы имеем перевес в обучающих программах в сторону VR.

Программы для VR:

• VR Chemistry LAB

Виртуальная лаборатория по химии, позволяющая проводить эксперименты без реального риска для здоровья и использования дорогостоящих реактивов.

• Виртуальная физическая лаборатория

Программа представляет собой наглядное пособие для подготовки к 13 заданию на ОГЭ.

• VARVARA

Виртуальный тренажёр английского языка, позволяющий в игровой форме провести диалог на выбранном языке

Программы для AR:

• BBC Civilizations AR

Приложение позволяет увидеть артефакты ушедшей эпохи, может заменить музей.

• Star walk

Достаточно навести устройство на небо и на экране появится точная карта звездного неба со всеми объектами в их правильном положении.

• Anatomy AR

Приложение представляет виртуальные модели человеческого тела, смоделированные на основе классических учебников и анатомических работ.

IV. Анализ аналогов приложений дополненной реальности

AR Geometry

Прямым аналогом будет являться приложение AR Geometry от разработчика Oleg K. Markov

	AR Geomtry	PychAR Geometry
Вес приложения (мб)	54	73
Дополнительные загрузки	необходимы	не требуются
На что проецируется модель	На отдельную страницу для каждой темы	На обложку учебника, выбор темы происходит в меню приложения
Библиотека моделей	10 моделей для первой главы	Полностью первая глава

Заключение

В процессе работы над проектом были решены все поставленные задачи, выявлена потребность в AR-разработках, изучена технология дополненной реальности, области применения, основные критерии аппаратного и программного обеспечения создано приложение дополненной реальности к учебнику.

В заключение необходимо отметить, что разработка приложений дополненной реальности является перспективным направлением, призванным предоставить пользователю опыт, который он не может получить в реальной жизни. Такие приложения могут иметь не только игровое и развлекательное, но также социальное и образовательное значение.

Хочется верить, что технология дополненной реальности будет развиваться, а проект сможет увеличить желание изучать не только информатику, но и геометрию.

В дальнейшем можно будет продолжить работу и расширить библиотеку моделей, а так же эта технология может быть использована для создания приложений к другим предметам. AR станет более популярен среди разработчиков и пользователей.

Литература

1. Джозеф Хокинг. Unity в действии. Мультиплатформенная разработка на С#. Пер. с англ. И.Рузмайкиной. – СПб.: Питер, 1016 – 336с.: ил. – (Серия «Для профессионалов»). http://www.a0601.narod.ru/UnityInActon-RUS.pdf

2. Как создать внутри игровое меню в Unity. https://habr.com/ru/post/346370

3. Магазин приложений для андроид https://play.google.com/store/apps?hl=ru

4. Мастерская науки http://formath.ru

5. Создание AR-игры с помощью Vuforia. https://habr.com/ru/post/440592/

6. Статья «VR- и AR-продукты для образования. Самый полный обзор российского рынка» https://vc.ru/education/227841-vr-i-ar-produkty-dlya-obrazovaniya-samyy-polnyy-obzor-rossiyskogo-rynka

7. Центр НТИ ДВФУ VR/AR https://vrnti.ru

Приложение 1

Рабочая карта проекта

Этапы работы	Содержание
Постановка проблемы	На уроках геометрии, при изучении стереометрии, учащиеся затрудняются в представлении трехмерных чертежей, особенно с плоскостями. На первых уроках важно научить читать чертежи, для успешного усвоения материала геометрии
Определение темы	Приложение с дополненной реальности к учебнику геометрии
Определение цели	Создание приложения с дополненной реальностью к учебнику геометрии 10 класса
Определение задач	1. Проанализировать литературу и интернет источники по данной теме 2. Исследовать спрос в создании AR-приложения к учебнику 3. Изучить технологию дополненной реальности, области применения, основные критерии аппаратного и программного обеспечения. 4. Создать приложение 5. Определить дополнительные возможности улучшения приложения
Предполагаемый продукт	Приложение в которое будет перенесён материал учебника геометрии и представлен с дополненной реальностью
Основные этапы	Подготовительный этап Этап создания приложения Этап тестирования и анализа Заключительный этап
Предполагаемые методы	Изучение литературы Поиск в интернете аналогов. Опрос учеников и преподавателей Сборка, анализ, тестирование, выбор оптимального варианта.
Подготовка материалов. Вывод. Представление результатов.	В итоге получено приложение, с наглядным представлением трехмерных моделей, изучаемых в начале курса геометрии 10 класса.
Подготовка защиты.	Выступление перед учащимися 10 класса.

Приложение 2

QR-код для загрузки приложения

Приложение 3

Обложка учебника

Приложение 4

1