тренды. По заказу министерства образования и науки республики казахстан с74 Тренды современного образования Алматы
 Скачать 3.34 Mb.
|
|
• Голограммы как продолжение концепции классической фотографии, дают больше возможностей в отображении объектов и событий, делая их более реалистичными. Преимущества • Учителя могут использовать трехмерные визуальные пособия в классе или в сочетании с технологиями дополненной реальности. (Математика — трехмерные фигуры, химия — трехмерные модели химических соединений, история — иллюстрации сражений и исторических объектов, биология — визуализация здоровых и пораженных органов человека.) При этом не обязательно, чтобы объект существовал в реальности, так как с помощью программного обеспечения можно создать голограмму виртуального объекта. • Приложения, связанные с эффектом голографического присутствия: Полноценная трехмерная проекция процессов в режиме реального времени (например трансляция хирургической операции для студентов — будущих хирургов). Использование голографии дает более полный и приближенный к жизни опыт, чем обычная телепередача. Удаленное обучение: • один эксперт может провести презентацию или лекцию в неограниченном количестве классов и для любого количества учеников одновременно; • ученики могут присутствовать на виртуальном уроке (особенно важно для учеников с ограниченными возможностями); • виртуальные экскурсии в реальные или ныне не существующие места и возможность создавать голограммы исторических событий в сочетании с дополненной реальностью предоставляют совершенно новые возможности обучения истории, географии и природоведению. Трудности • Несмотря на то что первые голограммы были созданы более 60 лет назад, они еще не распространены в повседневной жизни или в обучении. Это обусловлено в основном слишком высокими технологическими требованиями (например, необходимостью использовать лазерный луч). Кроме того, быстро развивающаяся технология 3D-печати становится серьезным конкурентом голографии. Реальный объект, которого можно коснуться, дает больше возможностей, чем трехмерное изображение. Голограммы и голография по-прежнему считаются диковинками, и до тех пор, пока технология освещения голографических изображений не станет более доступной, голограммы останутся узким сегментом рынка технологий. ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 246 ГОЛОГРАММЫ Материалы по теме • Компания-поставщик обучающих голограмм (в основном в области анатомии человека) http://voxel.us/index.htm http://voxel.us/ educationalm.htm • Компания-поставщик готовых голограмм и голограмм на заказ http://holorad.com/products • Мику Хацуне — виртуальная поющая голограмма https://www.facebook.com/ HatsuneMikuOfficialPage • Один из примеров голографической конференции https://www.youtube.com/ watch?v=jMCR9xep81E Сопутствующие тенденции Дополненная реальность ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 247 3D-ПЕЧАТЬ VI. Современное образование и техника 3D-ПЕЧАТЬ ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 248 3D-ПЕЧАТЬ 3D-ПЕЧАТЬ > Распечатай свое будущее < Ключевые понятия Технология послойной печати, быстрое создание прототипов, стереолитография, моде- лирование методом наплавления, селективное лазерное спекание, фотополимеры PolyJet, экструзия, создание физического объекта по цифровой модели, создание физического объ- екта по компьютерной модели Кто-нибудь из вас наверняка помнит сериал «Звездный путь». В нем демонстрируется мно- жество приборов будущего, которые постепенно становятся реальностью в наши дни. Один из них — репликатор — устройство, с помощью которого можно воссоздать любой объект, превращая энергию в материю определенным способом. Конечно, репликатор не вошел еще в нашу жизнь, но газеты и телевидение пестрят историями об элементах черепа, напе- чатанных взамен поврежденных, о создании модели плода в утробе матери и об очередном протезе конечности из элементов, распечатанных на 3D-принтере. Уже никого не удивишь обычным принтером в офисе, в школе и даже дома, но с появлением трехмерной печати можно воссоздавать почти любой объект. Для 3D-печати в качестве материала используют пластик, металл и органические вещества. Все чаще и чаще говорят о «печати» органов из живых клеток. Возможности 3D-принтеров безграничны: можно «распечатать» сувениры, украшения, запчасти, бытовые приборы, модели и прототипы новых устройств. При способе плоской печати для того, чтобы распечатать текст или изображение, надо сна- чала ввести их в память компьютера с помощью программы для электронной обработки текста или решения графических задач. Аналогично обстоят дела и в 3D-печати. Прежде всего надо подготовить файл с инструкциями для 3D-принтера. Для этого используют си- стему автоматизированного проектирования (CAD). CAD-файл можно создать вручную в одном из приложений для 3D-моделирования, загрузить из сети Интернет или получить реальный объект, отсканировав его с помощью 3D-сканера. Набор инструкций, собранных в этом файле, отправляют на 3D-принтер, который начинает работать, соблюдая высоту слоя и точность позиционирования печатающего элемента, эффективно и без лишних по- терь создавая необходимую модель. ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 249 3D-ПЕЧАТЬ Технология 3D-печати предвещает невероятные перспективы использования в быту, а также широкие возможности применения в образовании. Это важнейший шаг перехода от двумер- ного мира изображений и мультимедиа в трехмерный мир реальных объектов, созданных или измененных учителем или учеником самостоятельно. Имея возможность распечатать свой проект, ученики наконец-то смогут сразу увидеть свои модели и прототипы и потро- гать их руками. Причины появления • Необходимость создавать не только картины, фильмы и музыку, но и реальные трехмерные объекты. • Постепенное снижение цен на устройства для 3D-печати. Преимущества • Преподаватели могут использовать трехмерные визуальные материалы, что особенно полезно для иллюстрации сложных концепций. (Математика — трехмерные фигуры, химия — трехмерные модели химических соединений и возможность моделирования химических реакций на реальных моделях, биология — модели различных человеческих органов, моделирование патологических изменений и т.д.). • Позволяет вовлечь учеников в процесс, дает им возможность не только увидеть графические представления, но и дотронуться до реальных трехмерных объектов. • Улучшает практическое обучение и обучение действием благодаря использованию реальных объектов, частично созданных для конкретной ситуации. • Используя 3D-печать при изготовлении прототипов, ученики могут создавать реалистичные мини- модели придуманных ими объектов. Это особенно важно при изучении инженерии, архитектуры и искусства. • Дает возможность формировать новые методы обучения и взаимодействия учеников с учителем и между собой, например, вместо рефератов можно создавать модели существующих и действующих устройств или объектов. Это дает больше возможностей для абсолютно интерактивной работы. Трудности • Возможность пиратства идей реальных деталей и элементов, защищенных авторским правом. • Высокая стоимость более современных, реалистичных моделей с полной цветовой палитрой или моделей, сделанных из материалов, обладающих специфическими свойствами, необходимыми для проекта. • Логистические проблемы, связанные с использованием принтера в школе, — большое количество сложных моделей и затратное время для изготовления каждой 3D-модели требуют тщательного заблаговременного планирования. ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 250 3D-ПЕЧАТЬ Материалы по теме • Shapeways ( http://www.shapeways. com ) сайт для продажи и покупки, размещения заказов и поиска дизайнеров для работы над проектами для 3D-принтеров и готовыми моделями. Например, тут можно купить модели геометрических фигур, математические головоломки и дополнительные материалы для уроков • RepRap ( http://www.reprap.org ) — проект по созданию принтера, который смог бы печатать все необходимые детали для создания копии определенного объекта, что способствовало бы развитию и совершенствованию 3D-принтеров • Блог Дэйва Уайта, преподавателя, который использовал 3D-принтеры для учебных проектов с учениками от 11 до 18 лет http://www.bitsfrombytes. com/usd/content/ case-study-education • Образовательный проект Министерства образования Великобритании, направленный на внедрение 3D-принтеров для преподавания STEM (научно-технических предметов) в школах (в проекте приняла участие 21 школа) и для преподавания промышленного и графического дизайна в вузах https://www.gov.uk/ government/uploads/sySTEM uploads/ attachment_data/ file/251439/3D_printers_ in_schools.pdf • Проект, созданный производителями 3D-принтеров, цель которого — установка хотя бы одного 3D-принтера в каждой школе и формирование платформы для обмена опытом и успешными проектами http://www.makerbot.com/academy Сопутствующие тенденции Обучение с использованием открытых источников Релевантно-ориентированное обучение STEM-образование Профессионально-техническое образование ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 251 К УЛЬТ УРА СОЗИД АНИЯ (MAKER CULTURE) VI. Современное образование и техника КУЛЬТ УРА СОЗИДАНИЯ (Maker Culture) ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 252 К УЛЬТ УРА СОЗИД АНИЯ (MAKER CULTURE) КУЛЬТ УРА СОЗИДАНИЯ (Maker Culture) > Сделай сам 2.0 < Ключевые понятия Культурная концепция «Сделай сам», распределенное производство, активные творцы, кра- удфандинг и краудсорсинг, хакерское сообщество, рабочее пространство для совместной работы, творческие хабы, творческие мастерские, мастерские Fab Lab В XXI веке при слове «панк» люди думают о контркультуре, анархии и разрушении. Мало кто знает, что во время второй волны популярности панк-рока, в 1980-х годах, появилась новая позитивная и конструктивная концепция Do It Yourself, что означает «Сделай сам, самостоятельно». Первоначально она касалась создания новых музыкальных групп, публи- кации журналов и организации концертов, но постепенно распространилась и на вопро- сы, не касающиеся панк-культуры. Концепция «Сделай сам» попала на благодатную почву, несмотря на то, что пришла из круга, где ручной труд — это в лучшем случае пришивание пуговицы или приготовление бутерброда. Еще одно сообщество, связанное с этой идеей, это, как ни странно, хакеры. Принято счи- тать, что хакеры только и делают, что взламывают компьютерные системы или базы данных Пентагона, но на самом деле это инженеры-программисты, которые ищут новые способы разработки и улучшения программного обеспечения и делятся исходными кодами друг с другом. «Сделай сам» — часто пишут в сборниках рецептов, самоучителях и справочниках «Как по- менять резину» или «Как испечь черничный пирог». Но что это значит на самом деле? В по- следние несколько лет концепция созидательного труда получила новое развитие у людей, которые сами создают предметы искусства и быта. То есть она уже не ограничена совета- ми такого плана, как «Как удалить пятно?». Теперь это и создание дизайнерской мебели, и изготовление и продажа ювелирных изделий ручной работы. Кроме того, появились и технические специалисты, которые сами разрабатывают программное обеспечение (часто с использованием открытых и бесплатных ресурсов) для принтеров, микрокомпьютеров, дронов, роботов и т.д. Нельзя отрицать, что Интернет оказал огромное влияние на развитие этой идеи: здесь можно делиться своими идеями с другими людьми, создавать виртуальные и реальные сообщества. Яркий пример такого сообщества — сеть творческих мастерских Fabrication Laboratories, где собираются единомышленники, чтобы творить и делиться идеями. ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 253 К УЛЬТ УРА СОЗИД АНИЯ (MAKER CULTURE) В Fab Lab есть все необходимое оборудование для работы своими руками, кроме того, там могут найти техническую поддержку те, кто работает над прототипами новых устройств и изобретений. В Fab Lab проходят семинары, курсы и тренинги в различных областях, свя- занных с образованием. Там же можно принять участие в интересных занятиях и мастер- классах. Культура созидания приобрела еще большую популярность благодаря платформам для краудсорсинга, таким как Kickstarter, где люди, которых заинтересовала та или иная идея, могут поддержать автора и сделать свой вклад в выход продукта на рынок. Причины появления • Естественная потребность человека создавать вещи для практических и художественных целей. • Необходимость проявить свою индивидуальность, потребность заменить объекты массового производства теми, которые созданы самостоятельно. • Необходимость переключиться с изучения абстрактных и нематериальных вещей на приобретение практических навыков, которым в последние десятилетия не уделялось достаточно внимания (например разработка и создание собственных вещей или разработка программного обеспечения). • Повышение цен на услуги и снижение затрат на дизайн и производство собственных продуктов. Преимущества • Образование на открытом воздухе и одновременное получение конкретных и полезных навыков, таких как 3D-моделирование с использованием программного обеспечения с открытым исходным кодом. • Восстановление престижа и популяри- зации профессий, которые постепенно исчезают в современном обществе, например чеканка по металлу. • Популяризация знаний и практических технических навыков у детей и подростков, например, курсы по созданию роботов, использование 3D-принтеров и конструирование байдарок. • Развитие навыков сотрудничества и коммуникации у учеников, вовлеченных в работу над общим проектом. • Источник инноваций и изобретений, которые выходят на рынок и становятся доступными широкому кругу потребителей благодаря таким платформам, как Kickstarter. Трудности • Культура созидания, несмотря на растущую популярность, по-прежнему является узкоспециализированным направлением. • Переход от потребительской культуры к культуре, в которой каждый создает что-то для сообщества (культура участия), требует значительных изменений в мышлении. • Когда люди понимают, что они создают что-то ценное, то они не готовы отдавать это бесплатно. Они хотят получить коммерческую выгоду, что затрудняет взаимодействие. ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 254 К УЛЬТ УРА СОЗИД АНИЯ (MAKER CULTURE) • Есть шутка о том, что инноваторы часто решают проблемы, которых до них не существовало. • Современное созидание часто требует использования дорогостоящих современных технологий. Материалы по теме • Международная ассоциация Fab Lab http://www.FabLabinternational.org/ • Короткое видео о мастерских Fab Lab http://youtu.be/nOPGJ2VBCPo#t=16 • Организация, создавшая компьютер Raspberry Pi — недорогое устройство для обучения основам программирования и электроники http://www.raspberrypi.org/ • Несколько интересных примеров использования Raspberry Pi http://www.itpro.co.uk/mobile/21862/ raspberry-pi-top-10-projects • Организация, которая обеспечивает рабочее место и необходимые инструменты для инновационных технических проектов http ://familab.org • Некоммерческое образовательное сообщество хакеров https://www.noisebridge.net/ • Фонд бесплатного программного обеспечения http://www.fsf.org/ • Инициатива открытого исходного кода (Open Source Initiative) http://opensource.org/ • Крупнейшая финансовая платформа для инновационных проектов, придуманных ее пользователями https://www.kickstarter.com/ Сопутствующие тенденции 3D-печать Взаимное обучение (Peer Learning) STEM-образование Обучение с использованием открытых источников ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 255 ИНТЕРНЕ Т ВЕЩЕЙ VI. Современное образование и техника ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ ТРЕНДЫ СОВРЕМЕННОГО ОБРА ЗОВАНИЯ 256 ИНТЕРНЕ Т ВЕЩЕЙ ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ > Когда утюг разговаривает со стиральной машиной < Ключевые понятия Интернет вещей, межмашинное взаимодействие (M2M), Интернет интеллектуальных устройств; Интернет всего Я только что получил электронное письмо от моего холодильника с просьбой подтвердить покупку моего любимого молока, потому что оно почти закончилось и его не хватит для приготовления каши на завтрак. Я подтвердил заказ, и вечером дрон из магазина привезет мне молоко и другие необходимые продукты, в том числе стиральный порошок, который вчера заказала стиральная машина. Станут ли такие сообщения реальностью в ближайшем будущем? Трудно сказать. Но одно бесспорно — Интернет вещей постепенно становится реальностью. Мы уже живем в мире, где люди не единственные, кто обменивается информацией через Интернет. Каждый год появляется все больше и больше устройств, оснащенных модулями для выхода в Интернет. Счетчики электроэнергии автоматически собирают данные, врачи дистанционно контро- лируют наше здоровье, веб-камеры в режиме реального времени производят мониторинг передвижения субъектов, или могут наблюдать за жизнью в гнезде аистов 24 часа в сут- ки — это всего несколько примеров устройств, использующих Интернет. Интернет появился в 1960-х годах, а Интернет вещей родился где-то между 2008 и 2009 го- дами вместе с распространением планшетов и смартфонов, которые сегодня генерируют большую часть сетевого трафика. По оценкам экспертов, к 2020 году около 6 миллиардов человек будут общаться в Интернете. В то же время к Интернету будет подключено от 50 до 100 миллиардов устройств. Идея Интернета вещей основана на трех важных принципах: каждое устройство может иден- тифицировать себя среди других устройств, каждое устройство общается и взаимодействует с другими устройствами. Способность различных устройств обмениваться информацией, обрабатывать ее и принимать необходимые решения на основе проведенного анализа от- крывает новые возможности в быту, здравоохранении и медицине, а также и в образо- вании. Сегодня мы, возможно, стоим на пороге социальных и технологических перемен, которые, с одной стороны, изменят способ использования Интернета, а с другой стороны изменят наш взгляд на использование устройств и приборов и взаимодействие с ними и с окружающим миром. |