ЗАСТОСУВАННЯ 3D ТЕХНОЛОГІЙ НА ЗАНЯТТЯХ З ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ

ЗАСТОСУВАННЯ 3D ТЕХНОЛОГІЙ 
НА ЗАНЯТТЯХ З ФІЗИЧНОЇ КУЛЬТУРИ

Простота – найвища форма складності 

Apple

Одним з найважливіших стратегічних завдань модернізації освіти України є забезпечення якісного фізичного виховання учнів на рівні міжнародних стандартів. Розв'язання цього завдання можливе за умови зміни педагогічних методик та впровадження інноваційних технологій навчання.

Відомо, що інформаційні технології стрімко розвиваються: комп’ютер став доступним високопродуктивним робочим інструментом, проте його дедалі частіше заміняють різні модифікації інноваційних пристроїв [15, 21]. Водночас це призводить до становлення принципово нової освітньої системи, яка може забезпечити надання освітніх послуг.

Підвищення якості освіти повинно здійснюватися через впровадження та використання інноваційних технологій, які орієнтовані не тільки на передачу готових знань, але й на формування комплексу особистісних якостей учнів [21,    16]. Потребує в розробці  нових технологій навчання на основі широкої комп’ютеризації та інформатизації педагогічних систем зумовили такі світові тенденції:

-           інформатизація та автоматизація всіх галузей науки, техніки і технологій;

-           зміна професійної структури суспільства і поглядів людини на працю;

-           інформаційна інтеграція освіти у світову систему.

Сьогодні 3D-технології міцно влаштувалися в світі комп'ютерної індустрії. Тривимірне моделювання стало невід'ємною частиною інженерного проектування різноманітних технічних пристроїв, архітектурно-ландшафтного дизайну і, звичайно ж, сфери розваг. Нещодавно, в 2009-2010 рр. на ринку з'явилися 3D-телевізори домашнього користування, укомплектовані спеціальними окулярами для створення стереоскопічного ефекту. Це дало змогу використовувати сучасні технології, як створення, так і використання 3D зображень і 3D відеофільмів у практиці освітньої діяльності. Причому пропоновані варіанти спираються на використання вільно розповсюджуваного програмного забезпечення і самостійно виготовлені пристосування для роботи з фото і відео. Що дуже важливо, учні самі, під керівництвом викладача, зможуть створювати 3D відеоролики і 3D фотографії. Тим самим вони отримують навички роботи з новітніми технологіями, навчаться створювати найпростіші пристосування для перегляду тривимірних об'єктів, будуть створювати красиві презентації, прикрашати сторінки сайтів та блогів, працювати з проектами та отримають унікальний  життєвий досвід.

Завдяки великому інтересу до 3D технологій доступність відповідного обладнання надала потужний поштовх до розвитку цього напрямку не тільки у вузькоспеціалізованих галузях, але тепер і в освітніх установах, в першу чергу, в школах, гімназіях та ліцеях. Незважаючи на це, багато хто до цих пір до кінця не усвідомлює, наскільки корисним, наочним і продуктивним може стати використання таких технологій в освітньому процесі.

Наочність 3D дозволяє учням вникнути в принцип дії. Складні поняття легше засвоюються, якщо їх розбити на зображення. Завдяки графічній візуалізації учні можуть сприймати об'єкти більшої складності, оскільки анімація дозволяє їм бачити структурні компоненти і розуміти принцип роботи. Використання 3D в навчальному процесі призводить до позитивних зрушень в моделях поведінки і спілкування, а також до поліпшення взаємодії в аудиторії.

Звичайно ж, використовувати тільки технології 3D на уроці не доцільно, а найбільший ефект досягається лише тоді, коли в сукупності будуть працювати всі інструменти: смартфони, планшети, фаблети, медіа-центри, проектор, телевізор, відеокамери, хмарні сховища і, звичайно ж, тривимірне зображення (Рис. 1).

Рис. 1. Поєднання 3D технологій з різними пристроями

Учні та молодь взагалі часто користуються різними технологічними пристроями. Як стало зрозуміло з недавнього європейського дослідження, проведеного під керівництвом А. Бемфорд («LiFE: Learning in Future Education. Evaluation of Innovations in Emerging Learning Technologies»), 90,1% учнів мають комп'ютер, 85,3% володіють хоча б одним мобільним телефоном, а у 74,6% є портативні ігрові консолі. Цілком природно, що учні часто користуються Інтернетом: більше 91% з них використовують мережеві технології не менше години в день. Що ж стосується досвіду «спілкування» з 3D, то 90% учнів дивилися тривимірні фільми, причому більшість дивилася їх не менше трьох. Бесіди з учнями показують гарну обізнаність про новинки 3D фільмів і виявляються досить поінформованими споживачами 3D-продуктів, що є в даний момент на ринку. На заняттях практично всі позитивно відгукуються про 3D і були б раді, якби 3D зустрічалося їм у житті та навчанні частіше. Для сучасних учнів виявляються досить важливими технології, оскільки цифрове середовище для них «рідне», технології часом змінюють погляд на життя.

У рамках проекту Learning in Future Education («Навчання в освіті майбутнього»), або LiFE, група дослідників, очолювана професором, доктором наук А. Бемфорд, директором Міжнародного дослідницького агентства, провела детальне вивчення впливу технології 3D на навчання. Дане дослідження є одним з небагатьох, що звернуло увагу на можливість та вплив впровадження 3D технологій в освіту. Приклади впровадження таких технологій у фізичне виховання взагалі відсутні. Саме це визначило тему нашого дослідження.

Сучасна освіта стає глобальною, тому освітні установи повинні модернізувати підхід до освіти. При чому застосування 3D технологій, інтерактивності та мобільності стає вимогою. Звичайно, зараз виготовлено недостатньо 3D матеріалів для освіти. Щоб відповідати освітньому тренду, необхідно розвиватися й в інших перспективних технологіях.

Однією з перспективних освітніх технологій є віртуальні 3D тренажери. Схоже, що вже через кілька років візуальне та інтерактивне подання інформації стане нормою для мобільних пристроїв. І освіта повинна встигати за технологіями учнів. Віртуальні 3D тренажери - це інтерактивні 3D програми-моделі технічних пристроїв або процесів, з вбудованими завданнями і сценаріями, з можливістю дистанційного навчання та контролю. Вони не тільки володіють перевагою об'ємного подання інформації, але й дозволяють учню взаємодіяти з віртуальним середовищем.

Інший освітньою технологією, яка привносить нові властивості в освітній процес, є 3D доповнена реальність. Цей термін був запропонований дослідником Томом Коделом в 1990 році. Існує кілька визначень доповненої реальності: дослідник Рональд Азума в 1997 році визначив доповнену реальність як систему, яка поєднує віртуальне і реальне; взаємодіє в реальному часі; працює в 3D. Доповнена реальність - це додавання до вступників з реального світу відчуття уявних об'єктів, зазвичай допоміжно-інформативної властивості.

Доповнена реальність має цілком визначені характеристики, а саме:

1.   Моделювання в реальному часі. Система доповненої реальності повинна видавати користувачу «картинку», звук, а також імітації інших відчуттів, якщо такі передбачені, у відповідь на вчинені дії. При цьому система повинна коректно суміщати віртуальні об'єкти і процеси з реальними.
2.   Інтерактивність. У «віртуальному всесвіті» користувач не повинен бути виключно пасивним спостерігачем.

Доповнена реальність характеризує досить широкий спектр рішень і вже

активно використовується в освіті. Одним з нових напрямків застосування доповненої реальності стали 3D тренажери доповненої реальності.

Сьогодні на часі саме практичне застосування інтегрованих технологій для досягнення максимального освітнього ефекту. Ефективність віртуальних тренажерів оцінюється як досить висока. Люди запам'ятовують 20% того, що вони бачать, 40% того, що вони бачать і чують, і 70% того, що вони бачать, чують і роблять, всі ці можливості реалізовані у віртуальних тренажерах. Таким чином, віртуальні 3D тренажери і доповнена 3D реальність є гарним технологічним доповненням до 3D стереоефекту і дозволяє більш ефективно використовувати техніку і технології.

Тривимірні технології прокладають собі дорогу й в області організації навчальних занять, де їх величезний потенціал як засобу викладання очевидний.  Прикладами використання таких технологій можуть бути:

-           показ складних тем та уроків, тематичні уроки та лекції;

-           створення учнями власних VR додатків і 3D роликів;

-           написання учнями 3D проектів, презентацій і робіт;

-           спеціальні технології для розвитку;

-           здоров'язберігаючі технології (в яких навчання поєднується з поліпшенням здоров'я);

-           залучення уваги учнів до уроків, підвищення концентрації та уваги, поліпшення сприйняття матеріалу

Але, на наш погляд, наведені приклади в одиничних випадках використовуються в навчальному процесі окремих дисциплін. Стосовно ж фізичного виховання такі приклади відсутні (Рис. 2).

Рис.2. Приклади використання 3D технологій в окремих дисциплінах

Розглядаємо можливість виправлення такої ситуації у поєднанні 3D технологій з динамічно керованими моделями. [14].

Ефективність такого поєднання полягає, на нашу думку, в наступному:

-           з’являється можливість перегляду, вивченню та аналізу техніко-тактичних дій учнів та спортсменів;

-           здійснюється перегляд та вивчення м’язової системи людини;

-           створення та використання комплексів вправ;

-           розміри 3D моделей стають більш реалістичними та природними (Рис. 3).

Рис. 3. Різні форми використання 3D технологій в процесі фізичного виховання.

У нашому випадку ми використовуємо поляризаційні окуляри, закріплюючи їх на голові за допомогою резинки. Їх перевага – це легкість, безпечність та низька вартість (Рис. 4).

Рис. 4. Використання тривимірних зображень
за допомогою дистанційного WІ-FІ управління на уроках фізичної культури

Але вони мають і певні недоліки – виникання втоми в очах та дискомфорт при активних рухах. Тому на допомогу можуть прийти растрові технології – паралексний бар'єр і лентікулярні лінзи. Вони допомагають зробити перегляд тривимірного контенту більш зручним та привабливим. Саме тому можливість перегляду 3D без окулярів є дуже привабливою - позбутися всіх мінусів і при цьому зберегти позитивні сторони.

Відсутність наукових розробок, відставання та невміння сприймати нові технології, в тому числі 3D, – все це призводить до слабкої зацікавленості в змінах та несприйманню світових трендів і відсутності їх впровадження. Потрібні наукові заклади в розробці методик використання 3D у процесі фізичного виховання та проведення навчальних експериментів.

Сьогодні в освіті потрібно впровадити три тренди:

-           планшетизація;

-           мобільність;

-           3D візуалізація.

Саме третій тренд займає центральне місце в навчальному процесі. Він поєднує 3D стерео технології, інтерактивність та мобільність. Інтерактивність та дистанційність суттєво підвищують ефект сприйняття, зацікавленості учнів і зручність навчання.

Очікувані результати використання 3D технологій у навчальному процесі можна викласти дуже стисло. Завдяки 3D технологіям:

-           розвивається просторове мислення;

-           прискорюється процес освоєння матеріалу (рухів);

-           з’являється зацікавленість до предмету;

-           матеріал стає доступним, а процес навчання цікавим;

-           вчитель може оптимізувати роботу.

3D технології – унікальний і, безсумнівно, затребуваний у майбутньому життєвий досвід. За такими технологіями майбутнє.