Естественно-интуитивное взаимодействие с компьютером Лекция 3 Возможности использования Intel Perceptual Computing SDK в образованиии. - презентация

1 Естественно-интуитивное взаимодействие с компьютером Лекция 3 Возможности использования Intel Perceptual Computing SDK в образованиии

2 Содержание лекции 3.1. Введение 3.2. Влияние современных технологий на образованиие Современные технологии в дистанционном образованиии Современные технологии и «образованиие через всю жизнь» Необходимость аккуратного использования современных технологий в образованиии 3.3. Возможности использования идей естественно-интуитивного взаимодействия человека с компьютером в дистанционном образовании в дошкольном образованиии и сохранение здоровья обучающихся в создании виртуальных лабораторий интересные идеи Лекция 3.

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.

4 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

5 Введение Современные технологии в образованиии – 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

6 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* Senz3D или новая разработка Intel® RealSense SDK, работающий с камерой Intel® RealSense 3D Camera.

7 Современные технологии в образованиии 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 образованиия для большинства людей в течение всей жизни

8 Современные технологии в образованиии Исключительная важность развития информационных и телекоммуникационных технологий в образованиии. Международная комиссия по вопросам образованиия, науки и культуры при ООН сформулировала два базовых принципа их использования: «образованиие для всех» «образованиие через всю жизнь»

9 Современные технологии в образованиии Принцип «образованиие для всех» способ реализации: организация системы дистанционного образованиия (ДО), ориентированного на удовлетворение образовательных потребностей населения. Дистанционное образованиие позволяет сделать активными географически распределенные информационные ресурсы.

10 Современные технологии в ДО Информационно-образовательная среда для ДО, должна включать: средства передачи данных информационные ресурсы протоколы взаимодействия аппаратно-программное обеспечение организационно-методическое обеспечение

11 Современные технологии в ДО Уровни коммуникаций в процессе дистанционного образованиия: широковещательный наиболее характерный для традиционного массового обучения при этом общение направлено от одного преподавателя ко многим учащимся

12 Современные технологии в ДО Уровни коммуникаций в процессе дистанционного образованиия: транзакционный используется при индивидуальном обучении общение обычно происходит в паре учитель-ученик групповой появляется в процессе группового взаимообучения общение происходит между всеми участниками процесса

13 Современные технологии в ДО Уровни коммуникаций в процессе дистанционного образованиия: транзакционный используется при индивидуальном обучении общение обычно происходит в паре учитель-ученик групповой появляется в процессе группового взаимообучения общение происходит между всеми участниками процесса

14 Современные технологии в ДО Наиболее известные ресурсы дистанционного образованиия: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ»: Coursera: Обзор ресурсов, представляющие интерес преимущественно для программистов: Описание общей стратегии мировой академической среды в деле образованиия:

15 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.

16 Современные технологии в ДО Новая организационная форма образованиия – 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

17 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.

18 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

19 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

20 Виртуальные миры в образованиии Каждый участник может быть представлен своим аватаром, способным отображать поведение участника: движения, мимику, жесты речь. 20 возможностей использования виртуальных миров в обучении:

21 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.

22 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

23 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.

24 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 ( ILIAS ( Sakai (

25 ИКТ и «образованиие через всю жизнь» Современные технологии обладают возможностями глобальной визуализации учебного материала и позволяют в процесс образованиия включать: учебные видеоматериалы мультимедиа технологии, реализуемые на основе специально структурированных баз данных и знаний, электронных пособий и учебников интерактивные мультимедиа презентации.

26 Современные технологии в дошкольном образованиии В образованиии 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

27 Примеры упражнения, обучающие и развивающие игры для детей виртуальная школа для детей html подборка развивающих игр программная система для изучения азов программирования дошкольниками и младшими школьниками.

28 Современные технологии в школе В школьном образованиии грамотно организованное использование современных технологий позволяет: повысить интерес ученика к предмету активизировать его познавательную и мыслительную деятельность повысить мотивацию к учению.

29 Современные технологии в школе Эффективное использование современных технологий этап предъявления учебной информации полезно использовать: обучающие видеоматериалы мультимедийные презентации демонстрации динамики реальных процессов и принципов действия различных технических средств и механизмов

30 Современные технологии в школе Эффективное использование современных технологий этап усвоения учебного материала полезно использовать: компьютеры дополнительное оборудование учебное ПО для организации лабораторных работ, семинарских занятий

31 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

32 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.

33 Примеры общеобразовательных ресурсов электронный образовательный комплекс федеральный портал, на котором собраны федеральные образовательные ресурсы для общего образованиия; Российские общеобразовательные порталы и сайты.

34 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.

35 Примеры виртуальных лабораторий Вытеснение одного металла другим из раствора соли Изучение взаимодействия частиц и ядерных реакций Примеры генетических эксперментов с различными объектами

36 Примеры ПО для расчетов и анализа процессов в исследуемых системах математические пакеты: MathCAD, MATLAB программы анализа электронных схем PSpice программы анализа механических устройств Adams программы анализа систем с механическими, гидравлическими, электрическими и электронными элементами типа ПА9; программы анализа логических схем на основе языка VHDL программы моделирования полей физических величин по методу конечных элементов типа Ansys системы имитационного моделирования AnyLogic, Simulink

37 Необходимость аккуратного использования современных технологий в образован ии 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

38 Необходимость аккуратного использования современных технологий в образован ии 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 образованиия.

39 Необходимость аккуратного использования современных технологий в образован ии 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.

40 Intel Perceptual Computing SDK в образованиии 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 2D/3D объектов.

41 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 3D.

42 Примеры реализации аватара Реализация аватара с использованием камеры Kinect

43 Примеры реализации аватара Реализация аватара с использованием Intel® RealSense

44 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 образованиии.

45 Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образованиии 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.

46 Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образованиии Средства обучения дошкольников основам алгоритмики, например, исполнительная среда Пикто Мир ( в которой для составления программ используются не текстовые команды, а пиктограммы.

47 Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образованиии 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.

48 Идеи естественно-интуитивного взаимодействия в дошкольном образованиии Использовать жестовое управление в развивающих и обучающих играх в любой области знаний: лото пазлы интерактивные карты управление исполнителем при изучении алгоритмики список можно продолжать

49 Возможность визуализации сложных объектов

50 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.

51 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.

52 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.

53 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.

54 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.

55 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 2D/3D объектов, привязать реальным объектам роли и изображать выполнение эксперимента в реальности, а компьютер будет моделировать процесс и результаты.

56 Идеи естественно-интуитивного взаимодействия и организация виртуальных лабораторий Модуль отслеживания двумерных и трехмерных объектов позволяет создавать дополненную реальность, которая может быть использована в образованиии. 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 образованиии: ar-eksperimentov-v-obrazovanii ar-eksperimentov-v-obrazovanii-2353

57 Примеры использования дополненной реальности в образованиии

58 Примеры использования дополненной реальности в образованиии Песочница дополненной реальности позволяет детям создавать своими руками ландшафты из песка, получать при этом горы, ущелья, вулканы, долины и реки.

59 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии 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.

60 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии Мысль I (продолжение). Объединение интерактивной доски камеры Creative* Senz3D (или Intel® RealSense 3D Camera) Intel® Perceptual Computing SDK (или Intel® RealSense SDK) может дать крайне интересные решения

61 Мысль I. Интерактивная доска (Interactive whiteboard) Примеры реализации похожих идей Приложение Digital Blackboard

62 Мысль I. Интерактивная доска (Interactive whiteboard) Примеры реализации похожих идей Приложение Smart ScrumBoard

63 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии 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

64 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии Мысль II (продолжение).

65 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии 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.

66 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии 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® RealSense SDK). Подробности проекта:

67 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии Мысль III. Музыкальные инструменты Stefan Sadchikov, Drummer призер конкурса Intel Perceptual Computing Challenge

68 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии Мысль III. Музыкальные инструменты Drummer еще одна реализация

69 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии Мысль III. Музыкальные инструменты Digital Piano

70 Некоторые мысли о развитии идей естественно- интуитивного взаимодействия в образованиии Мысль III. Терменвокс (Theremin) Подробности: ).

71 Мысль III. Терменвокс (Theremin) Виртуальный терменвокс (Virtual Theremin) с использованием Intel Perceptual SDK

72 Мысль III. Музыкальные инструменты Было бы очень интересно попробовать реализовать приложение с использованием пакета Intel® Perceptual Computing SDK (или Intel® RealSense SDK), позволяющее сформировать начальные навыки игры на различных музыкальных инструментах.

73 Заключение Данный в лекции обзор возможных применений идей естественно-интуитивного взаимодействия с компьютером в образованиии 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 образованиии.