
PC2_Lec3_PP.pptx
- Количество слайдов: 73
Естественно-интуитивное взаимодействие с компьютером Лекция 3 Возможности использования Intel Perceptual Computing SDK в образовании
Содержание лекции 3. 1. Введение 3. 2. Влияние современных технологий на образование 3. 2. 1. Современные технологии в дистанционном образовании 3. 2. 2. Современные технологии и «образование через всю жизнь» 3. 2. 3. Необходимость аккуратного использования современных технологий в образовании 3. 3. Возможности использования идей естественно-интуитивного взаимодействия человека с компьютером 3. 3. 1. в дистанционном образовани 3. 3. 2. в дошкольном образовании 3. 3. 3. и сохранение здоровья обучающихся 3. 3. 4. в создании виртуальных лабораторий 3. 3. 5. интересные идеи Лекция № 3.
Введение Образование – целенаправленный процесс, ориентированный на приобщение человека к миру культуры, развитие личностных качеств, приобретение жизненно важных знаний и умений. Неотъемлемая часть современного образовательного процесса – информационные и телекоммуникационные технологии.
Введение Использование современных технологий, в основе которых лежит компьютер, позволяет обеспечить • наглядность • интерактивность • вовлеченность обучающихся в процесс обучения предоставляет учащимся возможности • поиска и систематизации информации • самоконтроля
Введение Современные технологии в образовании – это инструмент. Требования: • удобство в использовании • минимум времени и сил на освоение Возможное решение - способность вычислительных устройств понимать человека через • физический контакт • словесные команды • мимику • жесты
Введение Приложения с элементами естественно-интуитивного взаимодействия могут дать пользователям ощущение присутствия и погружения. Добавить в приложение элементы такого взаимодействия позволяет комплект разработки Intel Perceptual Computing SDK и камера Creative* Senz 3 D или новая разработка Intel® Real. Sense™ SDK, работающий с камерой Intel® Real. Sense™ 3 D Camera.
Современные технологии в образовании Под современными технологиями в первую очередь понимаются информационные и телекоммуникационные технологии. Такие технологии являются средством усиления интеллектуальной деятельности человека, а также являются базовыми технологиями общества, в котором главным капиталом являются знания и умения эти знания использовать. Необходимость постоянного и непрерывного образования для большинства людей в течение всей жизни
Современные технологии в образовании Исключительная важность развития информационных и телекоммуникационных технологий в образовании. Международная комиссия по вопросам образования, науки и культуры при ООН сформулировала два базовых принципа их использования: «образование для всех» «образование через всю жизнь»
Современные технологии в образовании Принцип «образование для всех» способ реализации: организация системы дистанционного образования (ДО), ориентированного на удовлетворение образовательных потребностей населения. Дистанционное образование позволяет сделать активными географически распределенные информационные ресурсы.
Современные технологии в ДО Информационно-образовательная среда для ДО, должна включать: • средства передачи данных • информационные ресурсы • протоколы взаимодействия • аппаратно-программное обеспечение • организационно-методическое обеспечение
Современные технологии в ДО Уровни коммуникаций в процессе дистанционного образования: • широковещательный ü наиболее характерный для традиционного массового обучения ü при этом общение направлено от одного преподавателя ко многим учащимся
Современные технологии в ДО Уровни коммуникаций в процессе дистанционного образования: • транзакционный ü используется при индивидуальном обучении ü общение обычно происходит в паре учитель-ученик • групповой ü появляется в процессе группового взаимообучения ü общение происходит между всеми участниками процесса
Современные технологии в ДО Уровни коммуникаций в процессе дистанционного образования: • транзакционный ü используется при индивидуальном обучении ü общение обычно происходит в паре учитель-ученик • групповой ü появляется в процессе группового взаимообучения ü общение происходит между всеми участниками процесса
Современные технологии в ДО Наиболее известные ресурсы дистанционного образования: • Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ» : http: //www. intuit. ru/ • Coursera: https: //www. coursera. org/ Обзор ресурсов, представляющие интерес преимущественно для программистов: • http: //habrahabr. ru/post/156241/ Описание общей стратегии мировой академической среды в деле образования: • http: //habrahabr. ru/company/lektorium/blog/162793/
Современные технологии в ДО Технологии организации взаимодействия преподавателей и учеников: • аудио-конференции • видеоконференции • компьютерные конференции • форумы • блоги • группы в социальных сетях • средства для индивидуальных консультаций: Skype, Hangouts и др.
Современные технологии в ДО Новая организационная форма образования – виртуальные классы. Плюс такой модели – возможность организации взаимодействия преподавателей и учащихся на всех коммуникационных уровнях. Самодостаточный инструмент: • передачи информации и обучения студентов • проведения индивидуальных и групповых занятий • организации выступлений на большую аудиторию слушателей
Современные технологии в ДО Современные технологии позволяют внести в ДО эффект присутствия, который может помочь повысить эффективность и насыщенность ДО. Варианты использования: • выполнение лабораторных работ на сложном научном оборудовании и экспериментальных установках • представление каждого участника аватаром, отображающим поведение: движения, мимику, жесты и речь.
Интернет-лаборатория "Робототехника" Лаборатория предоставляет возможность, используя технологии сетевого доступа, проводить комплексные удаленные лабораторные практикумы на реальном сложном робототехническом оборудовании. МГТУ им. Н. Э. Баумана http: //lud. bmstu. ru/robot/index. html
Центр дистанционных автоматизированных учебных лабораторий Установки дистанционной лаборатории по курсу «Электроника» Установки дистанционной лаборатории по курсу «Основы теории цепей» и «Радиотехнические цепи и сигналы» NI ELVIS II измерительная лабораторная станция для создания лабораторных работ и лабораторных практикумов КГТУ им. А. Н. Туполева http: //www. kai. ru/univer/labview/index. php
Виртуальные миры в образовании Каждый участник может быть представлен своим аватаром, способным отображать поведение участника: движения, • мимику, • жесты • речь. 20 возможностей использования виртуальных миров в обучении: http: //www. elw. ru/reviews/detail/3289/
Современные технологии в ДО Совместимость компонентов учебного материала и возможность их многократного использования обеспечивает стандарт SCORM (Sharable Content Object Reference Model). SCORM помогает определять технические основы сетевой образовательной среды и является моделью взаимосвязанных технических стандартов, спецификаций и основных принципов.
Современные технологии в ДО Требования к системам, соответствующим SCORM: • доступность: возможность найти необходимые учебные компоненты и получить к ним доступ • адаптируемость: возможность адаптировать учебную программу согласно потребностям отдельных пользователей или организаций • эффективность: возможность повысить производительность, сокращая время и затраты на доставку инструкций
Современные технологии в ДО Требования к системам, соответствующим SCORM: • долговечность: возможность соответствовать новым технологиям без дополнительной и дорогостоящей доработки • интероперабельность: возможность использовать учебные материалы вне зависимости от платформы, на которой они созданы • возможность многократного использования материалов в разных приложениях и контекстах.
Современные технологии в ДО Для разработки собственной системы дистанционного обучения имеет смысл использовать системы управления обучением или LMS (Learning management system). Наиболее известные свободно распространяемые LMS, совместимые со стандартом SCORM: • Moodle (https: //moodle. org/) • ILIAS (http: //www. ilias. de/) • Sakai (http: //sakaiproject. org/).
ИКТ и «образование через всю жизнь» Современные технологии обладают возможностями глобальной визуализации учебного материала и позволяют в процесс образования включать: • учебные видеоматериалы • мультимедиа технологии, реализуемые на основе специально структурированных баз данных и знаний, электронных пособий и учебников • интерактивные мультимедиа презентации.
Современные технологии в дошкольном образовании В образовании дошкольников можно использовать современные технологии: • короткие презентации, • познавательные мультфильмы и кинофильмы, • развивающие компьютерные игры и видеоуроки. Необходимо учитывать возрастные особенности: • соответствие возрасту учебного материала и его подачи • ограниченная продолжительность занятий и развивающих игр
Примеры http: //iqsha. ru/ — упражнения, обучающие и развивающие игры для детей http: //www. solnet. ee/school/index. html — виртуальная школа для детей http: //www. solnet. ee/games/g 1. html — подборка развивающих игр http: //www. piktomir. ru/ — программная система для изучения азов программирования дошкольниками и младшими школьниками.
Современные технологии в школе В школьном образовании грамотно организованное использование современных технологий позволяет: • повысить интерес ученика к предмету • активизировать его познавательную и мыслительную деятельность • повысить мотивацию к учению.
Современные технологии в школе Эффективное использование современных технологий • этап предъявления учебной информации полезно использовать: ü обучающие видеоматериалы ü мультимедийные презентации ü демонстрации динамики реальных процессов и принципов действия различных технических средств и механизмов
Современные технологии в школе Эффективное использование современных технологий • этап усвоения учебного материала полезно использовать: ü компьютеры ü дополнительное оборудование ü учебное ПО для организации лабораторных работ, семинарских занятий
Современные технологии в школе Эффективное использование современных технологий • этап повторения и закрепления усвоенных знаний, умений и навыков полезно использовать тренажеры соответствующих умений и навыков с обращениями к усвоенным знаниям
Современные технологии в школе Эффективное использование современных технологий • этап контроля и самоконтроля полезно использовать системы, способные проверить правильность выполнения контрольных заданий, а также представить результаты с учетом ошибок и затраченного времени и сравнить показатели различных студентов по решению одних и тех же задач. Важно не свести весь контроль к механическому тестированию.
Примеры общеобразовательных ресурсов http: //live-st. ru/items. asp? id=13 — электронный образовательный комплекс http: //www. edu. ru/db/portal/sites/res_page. htm — федеральный портал, на котором собраны федеральные образовательные ресурсы для общего образования; http: //www. alleng. ru/educ. htm — Российские общеобразовательные порталы и сайты.
Виртуальные лаборатории программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты: посредством удаленного доступа к реальной лаборатории, используя программно-аппаратное обеспечение для управления и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации или посредством моделирования всех процессов при помощи компьютера при полном отсутствии реальной лаборатории.
Примеры виртуальных лабораторий Вытеснение одного металла другим из раствора соли Изучение взаимодействия частиц и ядерных реакций Примеры генетических эксперментов с различными объектами http: //www. virtulab. net/ http: //star. mit. edu/genetics /
Примеры ПО для расчетов и анализа процессов в исследуемых системах • • • математические пакеты: Math. CAD, MATLAB программы анализа электронных схем PSpice программы анализа механических устройств Adams программы анализа систем с механическими, гидравлическими, электрическими и электронными элементами типа ПА 9; программы анализа логических схем на основе языка VHDL • программы моделирования полей физических величин по методу конечных элементов типа Ansys • системы имитационного моделирования Any. Logic, Simulink
Необходимость аккуратного использования современных технологий в образовании Важно помнить, что все современные технологии являются лишь одним из инструментов обучения, поэтому необходимы корректные, ориентированные на желаемый результат, целесообразные процедуры их применения. Процедуры, в свою очередь, предполагают наличие умения применять инструмент и желание его применять
Необходимость аккуратного использования современных технологий в образовании Внедрение в образовательную среду компьютерных технологий требует осторожности, поскольку может принести существенный вред при кажущейся полезности. Использование современных технологий не означает полный уход от классических форм обучения, а предполагает разумное сочетание разных технологий образования.
Необходимость аккуратного использования современных технологий в образовании Компьютер с ПО, ориентированным на решение определенной учебной задачи, представляет собой искусственный интеллект некоторого уровня сложности. Этот искусственный интеллект призван облегчить решение рутинных задач, при этом он может создать серьезную проблему в обучении, если мышление обучающегося в этой предметной области менее сложно, чем искусственный интеллект.
Intel Perceptual Computing SDK в образовании SDK позволяет создавать приложения нового поколения, способные: • различать лица • распознавать мимику и жесты • понимать голосовые команды; • распознавать устную речь и синтезировать речь по печатному тексту • отслеживать перемещения 2 D/3 D объектов.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в ДО Идеи естественно-интуитивного могут добавить легкости и непринужденности в общение, обязательное для комфортного обучения. Существуют решения создающие виртуальные классы, в которых каждый участник представлен своим аватаром в этом случае использование камеры и модулей распознавания мимики и жестов позволит сделать аватар намного более реалистичным, чем любой смоделированный в 3 D.
Примеры реализации аватара Реализация аватара с использованием камеры Kinect http: //youtu. be/-U-p. PJs. Qi. MA
Примеры реализации аватара Реализация аватара с использованием Intel® Real. Sense http: //youtu. be/2 l. GNr. Go. GWg. U
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия для людей с ограничениями слуха Может быть использована система распознавания речи для текстового сопровождения речи преподавателя в реальном времени. Возможна разработка системы компьютерного сурдоперевода, в обе стороны, в этом случае потребуется задействовать модули распознавания речи и распознавания жестов. В данном случае речь идет о решении коммуникативных задач в образовании.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образовании В дошкольном возрасте можно и нужно развивать алгоритмический стиль мышления. Под алгоритмом можно понимать план деятельности, оформленный в некоторой формальной системе обозначений, понятной для исполнителя.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образовании Средства обучения дошкольников основам алгоритмики, например, исполнительная среда Пикто. Мир (http: //piktomir. ru/), в которой для составления программ используются не текстовые команды, а пиктограммы.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образовании Использование среды, аналогичной Пикто. Миру плюс • возможности жестового управления пиктограммами или • задание набора жестов и определение для каждого жеста некоторой команды исполнителя Оба варианта позволяют избавить ребенка от необходимости сидеть перед компьютером.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образовании Использовать жестовое управление в развивающих и обучающих играх в любой области знаний: • лото • пазлы • интерактивные карты • управление исполнителем при изучении алгоритмики • список можно продолжать
Возможность визуализации сложных объектов
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и сохранение здоровья Основные опасения – нарушения осанки и зрения. Intel Perceptual Computing SDK позволяет разрабатывать приложения, отслеживающие положение человека перед камерой и расстояние до нее, в случае отклонения от заданных, как оптимальные, положения и расстояния выдать предупреждение.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и сохранение здоровья Основные опасения – нарушения осанки и зрения. С другой стороны взаимодействие с компьютером, не требующее стандартных устройств: клавиатуры и мыши отменяет привязанность к компьютеру. В этом случае основное взаимодействие с камерой, а экран может находиться довольно далеко, что позволяет снизить нагрузку на глаза.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и сохранение здоровья Модуль распознавания лиц Intel Perceptual Computing SDK позволяет анализировать лицо и выявлять некоторые эмоции. Использование: • Сбор информации об эмоциональном состоянии во время занятий для последующего анализа. • Смена деятельности в случае появления негативных эмоций.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и сохранение здоровья Физкультминутка для глаз. Идеи естественно-интуитивного взаимодействия могли бы сделать гимнастику для глаз более интересной. Например, можно создать приложение герой, которого реагировал бы на подмигивания, улыбку и другие мимические жесты, использовать при этом модуль распознавания лиц.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и сохранение здоровья Пальчиковая гимнастика — прекрасное средство для • развития мелкой моторики • стимулирования области мозга, отвечающей за речь Модуль распознавания жестов позволяет создать приложения, для более увлекательного выполнения пальчиковой гимнастики.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и организация виртуальных лабораторий Добавление реалистичности в проведение опытов с помощью модуля: распознавания жестов реализация жестовой манипуляции приборами или материалами, используемыми в опыте и изображенными на экране отслеживания 2 D/3 D объектов, привязать реальным объектам роли и изображать выполнение эксперимента в реальности, а компьютер будет моделировать процесс и результаты.
Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и организация виртуальных лабораторий Модуль отслеживания двумерных и трехмерных объектов позволяет создавать дополненную реальность, которая может быть использована в образовании. Например, с помощью меток можно давать ответы на вопросы на этапе контроля усвоения знаний, а также можно демонстрировать визуальное отображение каких-либо реальных объектов. Примеры дополненной реальности в образовании: http: //arnext. ru/articles/20 ar-eksperimentov-v-obrazovanii-2353.
Примеры использования дополненной реальности в образовании https: //www. youtube. com/watch? v=7 G 3 H 3 Im. CWl. E
Примеры использования дополненной реальности в образовании Песочница дополненной реальности позволяет детям создавать своими руками ландшафты из песка, получать при этом горы, ущелья, вулканы, долины и реки. http: //habrahabr. ru/post/220239/
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль I. Интерактивная доска (Interactive whiteboard) - большой сенсорный экран, присоединенный к компьютеру, информация с которого проецируется на доску с помощью проектора. Инструмент для • ускорения доступа к информации • облегчения ее восприятия • формирования творческой атмосферы в коллективе обучающихся.
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль I (продолжение). Объединение • интерактивной доски • камеры Creative* Senz 3 D (или Intel® Real. Sense™ 3 D Camera) • Intel® Perceptual Computing SDK (или Intel® Real. Sense™ SDK) может дать крайне интересные решения
Мысль I. Интерактивная доска (Interactive whiteboard) Примеры реализации похожих идей Приложение Digital Blackboard https: //www. youtube. com/watch? v=WV 9 K_z 4 l_J 8
Мысль I. Интерактивная доска (Interactive whiteboard) Примеры реализации похожих идей Приложение Smart Scrum. Board https: //www. youtube. com/watch? v=a. LLv 2 z. HE 7 qk
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль II. Biophilia - образовательная программа, разработанная для вдохновения детей на использование собственных творческих способностей в изучении музыки и наук посредством новых технологий. Междисциплинарная программа, использующая набор приложений, помогающих связать вместе различные области знаний, игровое творчество и интерактивную сущность сенсорного экрана
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль II (продолжение). http: //biophiliaeducational. org/about/
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль II (продолжение). Реализация Björk ученые университета Исландии учителями из городской школы Рейкьявика Для детей с синдромом дефицита внимания и гиперактивности, дислексией и другими трудностями обучения.
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль II (окончание). Проект Biophilia может служить примером и дать несколько вдохновляющих идей для разработки аналогичных приложений с использованием идей естественно-интуитивного взаимодействия и пакета Intel® Perceptual Computing SDK (или Intel® Real. Sense™ SDK). Подробности проекта: http: //biophiliaeducational. org/about/.
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль III. Музыкальные инструменты Stefan Sadchikov, Drummer призер конкурса Intel Perceptual Computing Challenge https: //www. youtube. com/watch? v=1 r 9 F 4 Sscrp. I
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль III. Музыкальные инструменты Drummer еще одна реализация https: //www. youtube. com/watch? v=XJs. Hkr. Yeds 4
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль III. Музыкальные инструменты Digital Piano https: //www. youtube. com/watch? v=1 r 9 F 4 Sscrp. I
Некоторые мысли о развитии идей естественноинтуитивного взаимодействия в образовании Мысль III. Терменвокс (Theremin) Подробности: http: //en. wikipedia. org/wiki/Theremin https: //www. youtube. com/watch? v=q. HBPj. NZh. Mk 8).
Мысль III. Терменвокс (Theremin) Виртуальный терменвокс (Virtual Theremin) с использованием Intel Perceptual SDK https: //www. youtube. com/watch? v=ve. NBKPq. Je 7 Y
Мысль III. Музыкальные инструменты Было бы очень интересно попробовать реализовать приложение с использованием пакета Intel® Perceptual Computing SDK (или Intel® Real. Sense™ SDK), позволяющее сформировать начальные навыки игры на различных музыкальных инструментах.
Заключение Данный в лекции обзор возможных применений идей естественно-интуитивного взаимодействия с компьютером в образовании не претендует на полноту, всегда можно найти много идей вокруг себя. Однако есть надежда, что удалось задать некоторое направление для поиска идей по использованию возможностей естественно-интуитивного взаимодействия человека с компьютером в образовании.