Juliána LITECKÁ, Jozef PAVELKA Abstrakt
Príspevok sa zaoberá predstavením 3D interaktívneho obsahu, ako dotvárajúcu súčasť vzdelávania technicky orientovaných predmetov, možnosťami jeho implementácie do vyučovacieho procesu, ako aj spôsobom jeho vytvorenia a prepojenia so softvérovou základňou interaktívnych tabúľ. Cieľom článku je priblížiť novú formu využitia 3D interaktívneho obsahu o rozšírenie možností využitia interaktívnych tabúľ pre pedagogických zamestnancov vo vyučovacom procese. Tieto možnosti tak môžu mať zásadný vplyv na kvalitatívne zlepšenie vyučovacieho procesu a jednoduchšie priblíženie žiakom a študentom prezentovaný edukačný materiál.
Kľúčové slová: interaktívna tabuľa, 3D objekty, importovanie Abstract
The contribution is focused on introduction of 3D interactive content as putting the finishing touches part of education in technical subjects, the possibilities of its implementation in the teaching process, as well as a way of creating a link with the software base of interactive whiteboards. The aim of the article is to bring a new form of using 3D interactive content to extend the possibilities of using interactive whiteboards for teaching staff in the education process. These options may thus have a major impact on the qualitative improvement of the learning process easier and closer to pupils and students presented educational material.
Key words: interactive whiteboard, 3D object, importing Úvod
Súčasný trend v oblasti vzdelávania nadobúda charakter širokospektrálneho využívania interaktívnych tabúľ vo
vyučovacom procese na všetkých typoch základných, stredných a vysokých škôl. Nespornou výhodou využívania interaktívnych tabúľ vo vyučovacom procese sú jednorazové finančné náklady na obstaranie techniky a softvérových licencii s možnosťou
flexibilného využitia pre rôzne druhy zamerania tematických celkov. Hlavným aspektom pri kvalitatívnom hodnotení využívania interaktívnych tabúľ je miera nadobudnutia digitálnych kompetencií učiteľa tak, aby dokázal v čo najväčšej miere funkčne a efektívne využiť ponúknutý potenciál interaktívneho obsahu a práce s ním. Preto je potrebné venovať zvýšenú pozornosť nie len zabezpečeniu finančných zdrojov na zaopatrenie technickej podpory pre vzdelávanie prostredníctvom interaktívnych tabúľ, ale aj možnostiam vzdelávania resp. dovzdelávania pedagogických zamestnancov. Technicky orientované vzdelávanie kladie vysoké požiadavky na názornosť v podobe grafického spracovania názorných ukážok. Špecifickú časť grafického spracovania tvoria 3D modely, ktoré umožňujú jednoduchšie vnemové spoznávanie objektov v trojdimenzionálnom priestore bez možnosti reálne tento objekt uchopiť do rúk. V spojení interaktivity, ktorú umožňujú interaktívne tabule formou aktívneho zapájania žiakov a študentov, a 3D pohybu objektov voči súradnicovému systému, predstavujú tieto modely účinný 3D interaktívny obsah v spojení s kognitívnym nadobudnutím priestorovej predstavivosti viď. Obrázok 1.
Možnosti implementácie 3D interaktívneho obsahu vo vyučovacom procese
V histórii môžeme vidieť, že často krát sa reprezentoval jeden jav javom iným. Pri riešení rôznych praktických problémov nebolo vždy možné mať k dispozícii príslušnú realitu. napr. stádo oviec. Toto sa nahradilo napríklad skupinou kameňov alebo zárezmi na palici. Každý z týchto reprezentantov má svoje výhody. Zárezy na palici sú prehľadnejšie, zatiaľ čo so skupinou kamienkov sa dá manipulovať. Počítanie s kamienkami prevzali Gréci od Kréťanov a zárezy na palici sa našli na "paličke so zárezmi lovca mamutov s Vestoníc", ktorej vek sa odhaduje na 10 - 20 tisíc rokov. Táto palička sa považuje za najstarší doklad o náznakoch matematického myslenia človeka. (Kuřina.1989)
Súčasná doba digitálnych prostriedkov poskytuje takmer neobmedzené množstvo tieto javy sofistikovane nahradzovať virtuálnym obsahom napríklad pomocou interaktívnych tabúľ, dataprojektorov, internetových stránok, elektronických publikácií a pod. Priamo vo vyučovacom procese sa však najvhodnejšie javí využitie interaktívnych tabúľ, ktoré tieto javy umožňujú priblížiť zážitkovou formou pre väčšie množstvo
vzájomne aktívne sa zapájajúcich žiakov a študentov na vyučovacích hodinách.
Jednou z podmienok zmysluplnej výučby prostredníctvom interaktívnej tabule sú kvalitné výučbové materiály. Na trhu alebo na internete sú k dispozícii rozličné výučbové programy alebo interaktívne výučbové materiály, ktoré učitelia môžu využiť. Nemusia sa však obmedzovať len na využívanie hotových produktov, tie často totiž len aktualizujú paradigmu behaviorizmu a akademizmu v prostredí súčasných digitálnych technológií. Učitelia si sami vytvoria podľa vlastných predstáv a potrieb, ale rovnako aj podľa návrhov/myšlienok detí/žiakov/študentov vlastné interaktívne výučbové materiály. Optimálnym bude, ak učiteľ vytvorí podmienky na to, aby boli učiace sa subjekty aktívnymi angažovanými konštruktérmi/dizajnérmi výučbových produktov v digitálnom rozhraní IT. Najjednoduchším spôsobom je využiť možnosti napr. softvéru Microsoft PowerPoint alebo iného prezentačného softvéru. (Kostrub, D. - Severini, E. - Rehúš, M. 2012)
Interaktívny 3D obsah je reprezentovaný svojimi špecifickými vlastnosťami. Ak by pedagóg pri jednoduchých prezentáciách chcel reprezentovať technický problém formou názornej ukážky objektu musel by využiť 2D obrazovú prílohu vo forme rastrovej alebo vektorovej grafiky. Problém nastáva, ak by chcel učiteľ objekt zobraziť z viacerých strán a uhlov. Jednoduchou náhradou by bolo použitie viacero obrázkov jedného a toho istého objektu alebo vytvorenie video animácie, ktorú je možné v ktoromkoľvek momente zastaviť a vrátiť sa tak k reprezentovanému problému. Širšiu možnosť tak ponúkajú 3D modely objektov, ktoré je možné vytvoriť pomocou CAD softvérov a 3D grafických aplikácií a včleniť ich do prezentácie interaktívnej tabule. Špecifickou vlastnosťou 3D modelu je vytvorenie skutočného resp. zjednodušeného objektu vo virtuálnom procese. Tento objekt nie je závislý na časovej slučke preto je možné s ním pracovať bez akéhokoľvek prerušenia. 3D objekty, ktoré sú takto reprezentované je možné otáčať, presúvať, zväčšovať a zmenšovať voči pridelenému súradnicovému systému. Žiaci a študenti tak nadobudnú pocit, že môžu s týmto objektov pracovať ako s reálnym objektom, ktorý by držali v rukách alebo okolo neho obchádzali. Môžu si ho tak pozrieť z každej strany do požadovaných detailov. Ukážka dvoch pohľadov na jednom pracovnom liste v programe SmartNotebook je na Obrázku 2.
(a) Pohľad spredu (b) Pohľad zozadu
Obrázok 2 Príklad voľného otáčania 3D zostavy prevodovky v programe SmartNotebook Tvorba interaktívneho obsahu a jej využitie pomocou
interaktívnych tabúľ
Počítačová 3D grafika predstavuje v informatike označenie pre špeciálnu časť počítačovej grafiky, ktorá pracuje s trojrozmernými objektmi. Základom vytvárania 3D objektov je modelovanie a následné tvarovanie. Prvým možným spôsobom je vytváranie modelov na princípe dát získaných meraním v skutočnom svete a ako druhá možnosť sa ponúka počítačová simulácia. Pri následnej práci s telesami sa pracuje s niekoľkými rôznymi metódami tieňovania, t.j. správnym použitím farieb na povrchu telies tak, aby došlo k požadovanému 3D efektu.
Na trhu je k dispozícii veľké množstvo softvérov zameraných na prácu s 3D grafikou s rôznou úrovňou náročnosti na používateľa a cenou za licencie. Ak uvažujeme mieru poznatkov práce s grafickými softvérmi u učiteľov na stredných a základných školách nemôžeme ju porovnávať s profesionálnymi grafikmi, ktorí takého softvéry využívajú pre svoju prácu v plnom rozsahu. Pri prepojení vzájomných dát je potrebné mať hlavne na zreteli formát súboru, ktorý je podporovaný softvérom pre interaktívny obsah.
V prípade produktu SmartNotebook s využitím nástrojov 3D Tools sú k dispozícii 3 rôzne formáty:
COLLADA (.dae) – výmenný formát pre grafické 3D aplikácie, ktorý je založený na jadre XML.
FBX (.fbx) - bol vyvinutý spoločnosťou Autodesk a poskytuje možnosť výmeny dát medzi rôznymi programami. Jedná sa v podstate o rozšírenie formátu COLLADA. Dokáže uložiť textúry, materiály, animácie, geometriu, svetlá, kamery, jednotky v ktorých bola scéna vytvorená a nastavenia svetelného okolia.
3D Object (.obj) je štandardný formát pre súbory 3D objektov. Objekty predstavujú textové súbory zahŕňajúce polygóny a a voľne tvarovateľnú geometriu (krivky a plochy).
Formáty sú podporované softvérmi: SketchUP, 3ds Max, Maya, Revit, Cinema 4D, Blender a pod.
V rámci produktu SmartNotebook je možné tieto formáty objektov vkladať do pripravenej pracovnej plochy pomocou príkazu Vložiť →3D objekt.
Záver
Článok sa zaoberal možnosťou ako implementovať 3D interaktívny obsah do vyučovacieho procesu pomocou softvéru SmartNotebook a jeho nástrojmi pre včlenenie 3D obsahu do výučbového materiálu. Samotná možnosť včleňovania takéhoto
obsahu je nesporne v súčasnej dobe veľkým prínosom, avšak je potrebné aj poukázať na zásadný problém v tvorbe samotných 3D objektov. Vytváranie formátov, ktoré by predstavovali kvalitatívne vysokú úroveň spracovania v podobe aj simulácií vyžadujú zvädnutie finančne a časovo náročných 3D grafických softvérov. Jednoduchú náhradu vo forme voľne šíriteľnej licencie poskytuje produkt SketchUp od spoločnosti Google, v rámci ktorého si je možné pripraviť jednoduché ukážky 3D objektov a využiť ich najmä pri výučbe priestorovej predstavivosti v technicky orientovaných predmetoch.
Zoznam bibliografických odkazov
KOSTRUB, D., SEVERINI, E., REHÚŠ, M. 2012: Proces výučby a digitálne technológie. 1. vyd. Bratislava/Martin: Alfa print, s.r.o., 2012. ISBN 978-80-971081-6-8.
KUŘINA, F. 1989. Umění vidět v matematice. Praha: SPN. 1989. ISBN 80-04-23753-3.
PAVLENKO, S., HAĽKO, J., LITECKÁ, J. 2011. Vzdelávanie učiteľov v oblasti rozvíjania priestorovej predstavivosti žiakov základných a stredných škôl ako fundament technického myslenia. Prešov: FVT TU. 2011. ISBN 978-80-553-0842-5. ŠEBEŇ, V., ŠEBEŇOVÁ, I., ANDRAŠČIKOVÁ, A. 2013. IKT a systém prípravy budúcich učiteľov. In:Technika a vzdelávanie. Roč. 2, č. 2 (2013), s. 82-83. ISSN 1338-9742.
ŠOLTÉS, J. 2013. Didaktické možnosti využitia interaktívnej tabule v edukácii žiakov na základnej škole. In: Edukacja - technika - informatyka. roč. 4. č. 2. 2013, s. 159-163. ISSN 2080-9069.
ŠTERBÁKOVÁ, K. 2007. Rozširovanie edukačných kompetencií pedagogických pracovníkov. In: Ako sa učitelia učia? Prešov: Metodicko-pedagogické centrum, 2007. s. 262-265. ISBN 978-80-8045-493-7.
Príspevok vznikol za podpory grantovej agentúry KEGA Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu SR z projektu: „Metodika implementácie interaktívnej tabule pri vzdelávaní ku kompetenciám v príprave učiteľov techniky, fyziky a matematiky pre nižšie sekundárne vzdelávanie.
Ing. Juliána Litecká, PhD., prof. PaedDr. Jozef Pavelka, CSc.
Fakulta humanitných a prírodných vied PU v Prešove Ul. 17 novembra č. 1, 081 16 Prešov, Slovenská republika e-mail: [email protected],
GAMIFIKÁCIA AKO ZÁKLADNÝ PRVOK TVORBY UČEBNÝCH POMÔCOK PRE INTERAKTÍVNU TABUĽU