Didaktične smernice

Za učitelji in vodje usposabljanj

Obogatena resničnost – kdaj jo uporabiti in kdaj ne, pri praktičnem in teoretičnem usposabljanju?

Obogatena resničnost - prihaja nova metoda poučevanja in učenja

Stran 3

Obogatena resničnost (AR) kot nova tehnologija je obetavna, ven-dar imajo učitelji z njo malo ali pa sploh nobenih izkušenj. Skušajo si predstavljati njen potencial pri poučevanju in v praktičnih učnih okol-jih. Problem je trenutno visoka cena strojne opreme (AR očala), malo obstoječega učnega gradiva, nobenih uporabnih izkušenj pri merjenju didaktične vrednosti AR simulacij in strah, da učitelj ne bi mogel sam enostavno izdelati prilagojenih vsebin.

Priročnik nudi bralcem praktične nasvete o tem,

• kje je AR uporabna in kje ne? (Parametri odločitve)

• katera AR očala naj izberejo? (Seznam ustreznih specifikacij)

• kakšni so primeri učnih priprav z uporabo AR za poučevanje in praktično usposabljanje.

Rezultati temeljijo na resničnih potrebah učiteljev in vodij usposabljanja na področju poklicnega izobraževanja in usposabljanja (VET - glej prilo-go z rezultati raziskave).

Kaj je obogatena resničnost?

Obogatena resničnost obogati trenutno zaznavanje resničnosti tako, da okolje, ki ga dejansko opazujemo, napolni z digitalnimi podatki in slika-mi. Virtualna oz. navidezna resničnost (VR) nadomešča resnični svet s simuliranim. Kadar pa pride do kombinacije obeh resničnosti (AR in VR), govorimo o prepleteni resničnosti (MR).

Stran 4

Kdaj se uporablja obogatena resničnost?

Obogatena resničnost omogoča uporabnikom fizično in digitalno obdelavo hkrati, s čimer odpravlja po-trebo naših možganov po tem, da ju poveže. To iz-boljšuje sposobnost natančnejše in hitrejše obdela-ve informacij, sprejemanja odločitev in hitrejšega in učinkovitejšega izvajanje nalog.

Poučevanje in učenje s pomočjo obogatene resničnosti se lahko uporablja pri teoretičnem in praktičnem poučevanju, kadar ne gre za izključno tehnološko us-merjen pristop, temveč so v ospredju didaktične vse-bine.

Uporaba obogatene resničnosti omogoča večjo moti-viranost učencev, ki zato hitreje dosežejo boljše učne rezultate. Najprej je treba odgovoriti na naslednja vprašanja v zvezi z uporabo obogatene resničnosti v teoretičnem in praktičnem poučevalnem in učnem okolju:

• Kaj je treba vizualizirati (didaktične potrebe)?

• Katera AR očala so primerna?

• Kako lahko ustvarim ali pridobim ustrezno vizualizacijo?

• Kje lahko izvedem več o uporabi obogatene resničnosti?

Področja uporabe

Obogatena resničnost omogoča različne možnosti, kot so vizualizacija, navodila, interakcije in simulacije napak. Pomaga razumeti obstoječe podatke in infor-macije na vidni ravni, da bi tako zmanjšali čas, npr. kako nekaj deluje ali ne deluje. Poklicno izobraževanje in usposabljanje je na splošno obetavno področje za uporabo obogatene resničnosti.

Pri teoretičnih učnih situacijah lahko obogateno resničnost uporabimo za vizualizacijo informacij. Pri praktičnih pa jo uporabimo za dajanje navodil in simu-lacijo napak. Popravljanje pokvarjenega avtomobilske-ga motorja je tak primer zelo primerne učne situacije. Učenje z navodili, z uporabo AR očal, je način, kako prenesti znanje o popravilu avtomobilskega motorja v ustrezne veščine. Poleg tega je mogoče doseči na-daljnje učne učinke s simuliranjem napak na avtomo-bilskem motorju z očali AR samo digitalno. Odprava digitalnih napak podpira prenos znanja in spretnosti v resnično situacijo popravila avtomobilskega motorja.

Obogatena resničnost pomaga razumeti, kako stvari delujejo. Z vedno večjo dostopnostjo strojne in pro-gramske opreme in učnih materialov lahko pričakujemo, da bomo od znanja, kako na splošno deluje motor z notranjim izgorevanjem, zelo hitro razumeli delovanje motorja Porscheja Panamere.

Za kaj potrebujem obogateno resničnost?

Iskreno povedano – ne potrebujete je, razen če niste ljubitelj novih teh-nologij in želite obogatiti svoje sedanje metode poučevanja in učenja pri teoretičnem in praktičnem usposabljanju, ki spodbuja vaše učence / va-jence. Pri uvedbi novih tehnologij v učna okolja se je treba soočiti s težava-mi, kot je razpoložljivost obogatene resničnosti, saj so stroški zelo visoki, ustvarjanje novih in spreminjanje obstoječih vsebin obogatene resničnosti in izbire pravilnega poučevanja in učenja. Te težave je mogoče premaga-ti, tako da uporabite obogateno resničnost pri samouravnavanju učenja v učnih situacijah za svoje učence / vajence.

Da bi povečali potencial poučevanja in učenja z uporabo obogatene resničnosti v teoretičnem in praktičnem okolju usposabljanja, je treba upoštevati naslednja pravila oz. zapovedi.

Ustreznost uporabe obogatene resničnosti v obstoječih metodah poučevanja in učenja - možnosti uporabe:

• Delovanje vidnih delov strojev

• Delovanje skritih delov strojev

• Delovanje skritih kemičnih, bioloških ali fizikalnih procesov

• Delo z nevarnimi snovmi

• Delo z drago opremo

• Učenje odpravljanja napak na tehnični opremi itd. (Simulacija napake)

• Individualna navodila skupini vajencev ali študentov hkrati

Če drži vsaj ena trditev, je za vas uporaba obogatene resničnosti primerna.

Opredelitev učne vrednosti - vizualizacija splošnih načel, npr. delo-vanje električnega motorja ALI specifičnih procesov, npr. delovanje različnih električnih motorjev, npr. BMW, Tesla itd.

Stran 6

Dopolnjevanje obstoječih metod poučevanja in učenja:

• Demonstracija / simulacija - predstavitev vizualizacij npr. tehničnih ali naravoslovnih načel

• Prenos teoretičnega znanja - Predstavitev vizualiza-cij, npr. tehničnih ali naravoslovnih načel

• Projektno usmerjeno učenje - Navodilo in simulaci-ja nalog

• Ocena kompetenc - Navodila in simulacije napak za testiranje spretnosti

Izbira očal za obogateno resničnost – parametri:

Cena, teža, podprta programska platforma (Unity), združljivost s pisarniško programsko opremo, samostoj-nost oz. ožičenost očal, vidni kot, čas trajanja delovan-ja baterije, uporabnost za pametne telefone ali tablice (stran 7)

Načrtovanje učenja

• Vsestranskost učnih poti je pomembna za zagon za učenje, ki jih ni mogoče primerjati z enoličnim delovanjem stroja.

• Nastavitev učenja: lahko gre za učiteljevo preda-vanje, ki se predvaja preko projektorja na zaslon, ali pa za individualne izkušnje na učnih postajah (ki jih povzroča precej visoka cena AR očal).

Merjenje vpliva na učence - pričakujemo boljšo motivacijo („zabeležena“ z anketo in razgovori) in/ali boljše rezultate testa.

Najboljši način, kako navdušiti učitelje za upo-rabo obogatene resničnosti v teoretičnem in praktičnem okolju - Prednostne oblike: delavnice in pripravljeni učni pripomočki in materiali, manj opazovanje pouka

Stran 7

Katera očala za obogateno resničnost izbrati

Število proizvajalcev AR očal je veliko. Za to, da izberemo prava, je po-trebno, da imajo proizvajalci očal na svojih spletnih straneh ali družabnih omrežjih objavljene izkušnje uporabnikov pri delu z očali in navodila upo-rabnikom v izobraževanju. Žal pa temu dandanes ni tako.

Alternativa AR očalom so lahko tudi pametni telefoni in tablice, prilagojene delu z obogateno resničnostjo. Primerne so za teoretično učenje, saj za delo zahtevajo najmanj eno roko. Pri praktičnem učenju morata biti za delo na voljo obe roki. Za teoretično in praktično učenje hkrati so primernejša AR očala. Glej tudi: Primerjava AR očal v Prilogi 1.

Na kaj je treba biti pozoren pri AR očalih:

• Cena

• Teža

• Podporne programske platforme (Unity ipd.)

• Trajanje baterije

• Zmožnost sledenja premikanju glave („head tracker“)

• Vidno polje (npr. 130°)

• Nadzor (glasovni, tipke itd.)

• Audio

• Kamera / fotoaparat (megapiksli)

• Povezave (wi-fi, mini USB itd.)

• Obstoječi vizualizirani predmeti (npr. v brezplačnih ali plačljivih podat-kovnih bazah)

• Združljivost s standardno pisarniško programsko opremo

• Ali so očala brezžična ali povezana s kablom?

• Podpora kupcem

• Garancija

Stran 9

Seznam proizvajalcev (2018)

Microsoft: Hololens 1 + 2https: / / www.microsoft.com / en-us / hololens

Google: Google Glass 2https: / / x.company / glass /

Meta: Meta 2http: / / www.metavision.com /

Epson: Epson Moverio BT-200https: / / epson.com / For-Work / Wearables / Smart-Glasses / c / w420

Vuzix: Vuzix M100 Smart Glasseshttps: / / www.vuzix.com / Products / m100-smart-glasses

Sony: Sony SmartEyeglasshttps: / / developer.sonymobile.com / products / smarteyeglass /

Daqri: Daqri smart glasseshttps: / / daqri.com / products / smart-glasses /

Magic Leap: Magic Leap One glasseshttps: / / www.magicleap.com /

Strateška uporaba AR očal - 4 primeri rabe v srednješolskem izobraževanju

Za vpeljavo obogatene resničnosti v teoretično in praktično izobraževanje lahko uporabimo model TPACK (Technological Pedagogical Content Knowledge – Poznavanje tehnološko-pe-dagoških vsebin). Ta model temelji na ideji, da sta vsebina (kaj poučuješ) in pedagogika (kako poučuješ) tista temelja, na katerih nameravaš bogatiti svoje poučevanje.

Področje, kjer se prekrivajo vsi trije krogi in kjer gre za kombinacijo vseh treh znanj, je ciljno področje, kjer se združijo tehnologija, pedagogika in znanje.

Poznavanje tehnologije za delo z obogateno resničnostjo pri teoretičnem in praktičnem poučevanju zahteva npr. pravilno rabo strojne opreme za obogateno resničnost ob obstoječi infrastukturi (wi-fi ipd.).

Poznavanje pedagogike pomeni poznavanje metod poučevanja in učenja, npr. učne priprave in preverjanje znanja.

www.tpack.org/ (21.01.2018)

Stran 11

Poznavanje vsebine se nanaša na učiteljevo pozna-vanje predmeta, ki ga poučuje.

Da lahko združimo poznavanje vsebine, tehnologije in pedagogike (TPACK), je treba izbrati ustrezne učne ure, vsebino in didaktične metode.

Naslednji graf prikazuje primere iz avtomobilske indus-trije, arhitekture, kemije in informacijske tehnologije (IT), kjer ima poučevanje določenih principov ali postopkov največ prednosti. Za uporabo obogatene resničnosti v avtomobilski industriji, npr. pri učenju pregledo-

vanja avtomobila, je najboljša metoda za praktično poučevanje učenje preko navodil. Za IT, npr. kako iz-boljšati pomnilnik, so najboljša navodila preko oboga-tene resničnosti. V nasprotju s tem pa se v arhitekturi najbolje obnesejo simulacije. Pri praktičnem pouku v kemijskem laboratoriju imajo največji učinek simulacije napak (pravilne meritve s plinsko kromatografijo).

Če strnemo – prednosti obogatene resničnosti so bolj v učenju preko navodil in simulacije, saj tam obogatijo in ne izničijo obstoječih metod učenja in poučevanja.

Praktičnovadbeno okolje

Teoretičnovadbeno okolje

Navodila Simulacija

RevizijaKontrolni seznami

Prezentacija

Plinska kromatografija

Molekularni procesi

Pregled/popraviloavtomobila

Operacije na električninapeljavi avtomobila

Vizualizacija zgradb

Umeščanje virtualnihobjektov v realno okolje

Struktura računalnika

Nadgradnja delovnegapomnilnika v računalniku

Stran 12

Načrtovanje AR vizualizacije v kemiji (praktični pouk)

• Namen učne ure: Simulacija napak v orodju pri plinski kromatografiji

• Vsebina učne ure: Kako deluje plinska kromatografija – principi meritev in virtualna simulacija različnih napak (različne učne poti).

• Metoda učenja in poučevanja: skupinsko delo / delo po postajah

• Meritve učinkovitosti: krajši kvizi, laboratorijski zapiski, predstavitve

Načrtovanje AR vizualizacije v avtomobilski industriji (praktični pouk)

• Namen učne ure: Navodila za popravilo električnega avtomobilskega motorja

• Vsebina učne ure: Delovanje električnega avtomobilskega motorja - način delovanja, popravilo izbranih delov (z navodili preko AR očal ali navodila na daljavo)

• Metoda učenja in poučevanja: individualno delo / delo po postajah

• Meritve učinkovitosti: krajši kvizi, delovanje motorja

Načrtovanje AR vizualizacije v arhitekturi (teoretični pouk)

• Namen učne ure: Postavljanje virtualnega dizajna v resnično okolje

• Vsebina učne ure: Izdelava dizajna in njegova postavitev v resnično okolje z ustrezno programsko opremo

• Metoda učenja in poučevanja: individualno delo / delo po postajah

• Meritve učinkovitosti: krajši kvizi, predstavitve

Načrtovanje AR vizualizacije pri pouku IT (teoretični pouk)

• Namen učne ure: Sestava računalnika

• Vsebina učne ure: Predstavitev sestave računalnika / komponent

• Metoda učenja in poučevanja: individualno delo / delo po postajah

• Meritve učinkovitosti: krajši kvizi

Vas zanima kaj več o obogateni resničnosti za poučevanje in učenje?

Bi radi dobili več AR vsebin za svoj predmet?

www.AR4VET.com

Rezultati raziskave: Kratek pregled, kaj potrebujemo za obogateno resničnost

Anketa je bila izvedena v jeseni leta 2017 v petih državah Evropske uni-je (Ciper, Finska, Nemčija, Nizozemska in Slovenija) med cca. 100 učitelji in podjetji, vključno z vodilnim kadrom, za področje srednješolskega poučevanja. Potreba po uporabi obogatene resničnosti kot novi metodi poučevanja in učenja se zelo razlikuje med računalniško, avtomobilsko, arhitekturno in kemijsko stroko.

Na začetku (KORAK 1) smo analizirali trenutno uporabo običajne strojne in programske opreme pri teoretičnem in praktičnem pouku. Rezultati so presentljivo pokazali, da ni velike razlike pri uporabi strojne in programske opreme med teoretičnim in praktičnim delom pouka (Graf 1 in 2). Morda gre razlog iskati v tem, da imajo preizkušena oprema in programi skupno rabo pri obeh vrstah pouka. Ta skupna raba obstoječe opreme se kaže v veliki rabi računalnikov, tabel, projektorjev in tudi novejše opreme, kot sta pametni telefon in tablice. Očala za virtualno in obogateno resničnost se uporabljajo samo pri praktičnem pouku.

Os X: izbira, os Y: število odgovorov; enako velja za vse sledeče grafikone

Stran 15

Uporaba standardne programske opreme, kot npr. Microsoft Office / Office 365, skupaj z videi, brskalniki in programi za e-učenje tvorijo pro-gramsko opremo za raziskovanje, vizualizacijo in e-učenje. Za posebne individualne potrebe se lahko uporablja tudi brezplačna programska oprema, kot sta npr. WhatsApp in Kahoot.

Pregled načinov uporabe digitalnih medijev pri poučevanju, pokaže, da prednjačijo raziskave, predstavitve in reševanje nalog. Učne postaje so manj v rabi. (Graf 3). Morda je to posledica dejstva, da je programska oprema dostopna vsem učencem, če le imajo primerne naprave. Učne postaje so primerne za novejše in dražje posebne pripomočke, kot so npr. VR in AR očala.

Stran 16

Uporaba novih metod učenja in poučevanja, kot je npr. obogatena resničnost, zahteva predhodne izkušnje z digitalnimi mediji. Presenet-ljivo je, da je trenutna raba zelo pozitivna in njen vpliv na kvaliteto in rezultate vsekakor opazen. (Graf 4).

Stran 17

Prednosti za učitelje so predvsem v tem, koliko znanja, novih spretnosti in izkušenj z različnimi pripomočki pridobijo. (Graf 5). Znanje in pozna-vanje aplikacije je zelo pomembno, ko se uvaja nova metoda učenja in poučevanja, saj se učinek lahko meri kognitivno in v praksi.

V drugem koraku smo analizirali potencialno dodano vrednost nove strojne opreme, katere uporaba ima didaktično vrednost za potre-be predstavitev, navodil za učenca, simulacijo napak in preverjanja znanja. Dodana vrednost obogatene resničnosti je predvsem na področju simulacije napak, manj pa za predstavitve in dajanje navo-dil, kjer prevladujejo računalniki, pametni telefoni, interaktivne table in tablice. (Graf 6)

Stran 18

Stran 19

Kadar uporabljamo simulacijo napak, se na področju dodatne rabe programske opreme (Graf 7) uporabljajo predvsem igre in ne standardna programska oprema, kot npr. MS Office / Office 365. To kaže, da gre za prazen prostor, kjer bi bila uporaba obogatene resničnosti potencialno dobra možnost. Spekter potreb, kjer bi bila vizualizacija potrebna, je zelo širok. To je predvsem zaradi tega, ker večina učiteljev še nikoli prej ni imela opravka z AR očali. Tako so morali z upora-bo svoje domišljije ugotoviti področja učenja in poučevanja, kjer se lahko pričakuje velika dodana vrednost uporabe nove tehnologije.

Področje Vizualizacija za Prednost-ne metode poučevanja in učenja

Arhitektura Umeščanje virtualnih oblik v realno okoljeMontaža in popravilo z oddaljenimi navodili strokovnjakaPrikaz končnega izgleda stavb

SimulacijaNavodila

Avtomobilska industrija

Pregled in popravilo avtomobilskih motorjevStrukturiranje in lociranje komponent na različnih lokacijah

Navodila

Kemija Delovanje molekularnega procesa intehnične opreme (npr. plinska kromatografija)

Simulacija

IKT Zgradba računalnika, programiranje, baze podatkov, osnove algoritmov

PrezentacijaNavodilaSimulacija

Stran 20

V koraku št. 3 smo analizirali potrebe in oblike poučevanja učiteljev oz. vodij usposabljanja pri uporabi obogatene resničnosti kot nove učne metode. Potrebne so vse oblike usposabljanja, tako delo v živo, kot delo prek spletnih vsebin (Graf 8).

Stran 21

Delavnice, videi in materiali za učenje in poučevanje ter kombinirano učenje (Graf 9) so najpogostejše oblike, kjer je možna uporaba obo-gatene resničnosti. Ta praktični in združevalni pristop kaže, da je treba obogateno resničnost dojemati predvsem haptično in vizualno.

Arthur C. Clarke je nekoč rekel, da je „vsaka dokaj napredna tehnolo-gija podobna čarovniji“. Uporaba obogatene resničnosti pri pouku in pri praktičnem delu je za učitelje še vedno nekaj čudežnega, saj je obo-gatena resničnost nova tehnologija. Pa vendar znamo razvozlati vsako čarovnijo. AR4VET tako želi učitelje naučiti čarati.

The European Commission support for the produc-tion of this publication does not constitute an en-dorsement of the contents which reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein.

kontact

Sächsische Bildungsgesellschaft für Umweltschutz und Chemieberufe Dresden mbHGutenbergstraße 601307 Dresden

Jens Hofmann

Tel +49 351 4445-768Mail learn@ar4vet.comWeb www.AR4VET.com