Jovanovi, Marko
2015
Degree Grantor / Ustanova koja je dodijelila akademski / struni stupanj: University of Rijeka, Faculty of Humanities and Social Sciences / Sveuilište u Rijeci, Filozofski fakultet u Rijeci
Permanent link / Trajna poveznica: https://urn.nsk.hr/urn:nbn:hr:186:855497
Rights / Prava: In copyright
Repository / Repozitorij:
Repository of the University of Rijeka, Faculty of Humanities and Social Sciences - FHSSRI Repository
inenjerskom obrazovanju
Završni rad
inenjerskom obrazovanju
Završni rad
Rijeka, 2015.
ZADATAK ZA ZAVRŠNI RAD
Naslov završnog rada: Mogunosti primjene raunalne animacije u inenjerskom
obrazovanju
Kratak opis zadatka: Istraiti suvremene trendove u primjeni raunalne animacije u
odgojno-obrazovnom procesu i utjecaj animacije na procese uenja i
pouavanja. Na temelju istraivanja osmisliti okvirni koncept i mogunosti
primjene animacije u inenjerskom obrazovanju.
Zadatak uruen pristupniku: 12. rujna 2015 . godine
Ovjera prihvaanja završnog rada od strane mentora: ____________________
Završni rad predan: 14.09.2015
Datum obrane završnog rada: ____________________
2. mentor -____________________________
3. lan - ______________________________
Konana ocjena: ____________________
Izjavljujem da sam Završni rad izradio samostalno, koristei se vlastitim znanjem,
literaturom i izvorima sa interneta, koju sam veim dijelom samostalno preveo sa engleskog
jezika.
U radu mi je pomagao savjetima i uputama mentor završnog rada prof. Damir Purkovi na
emu sam mu izuzetno zahvalan.
Saetak
Tema završnog rada nosi naziv „Mogunosti primjene raunalne animacije u
inenjerskom obrazovanju“ u kojem sam istraivši suvremene trendove u primjeni raunalne
animacije u odgojno-obrazovnom procesu i utjecaj animacije na procese uenja i
pouavanja, ponajviše u inenjerstvu, dao obol u shvaanju i korištenju raunalne animacije u
obrazovanju.
Kako bi se utjecaj animacije u obrazovanju inenjera mogao shvatiti, bilo je potrebno
napisati osnovno o samom inenjerstvu kao izuzetno vanoj vještini u svijetu u kojem ivimo.
Jedna od glavnih inovacija edukacijske tehnologije je pojava novih naina
prezentiranja gradiva, kao što su animacije, multimedija i virtualna stvarnost. Svaka inovacija
pozdravljena je sa mnogo entuzijazma i raznih popratnih istraivanja, no kako su istraivanja
pokazala nejednakost rezultata, entuzijazam je nestao, a nastala su mnoga pitanja na koja sam
u ovom radu pokušao odgovoriti.
Prikladna primjena raunalnih animacija moe doprinijeti oplemenjivanju
kontekstualne nastave, kao segment koji moe upotpuniti jaz izmeu suhoparne teorijske
podloge i praktinih tehniko-tehnoloških vještina. U tom smislu u radu se iznose podjele,
uvjeti i ogranienja primjene raunalne animacije u metodikom i tehnikom smislu.
Prikazana su kognitivna, afektivna, perepcijska, strateška i mnoga druga obiljeja i utjecaji
koji su, u primjeni animacije u obrazovanju, meusobno povezani, a zbog kojih je potrebno
još mnogo istraivanja novim metodologijama na ovom podruju znanosti.
Sadraj
Opisna animacija ................................................................................................................................. 6
Interaktivna animacija ......................................................................................................................... 6
Ekspresivna obiljeja ......................................................................................................................... 13
Afektivna i motivacijska obiljeja ...................................................................................................... 16
Strategijska obiljeja ......................................................................................................................... 17
Metakognitivna obiljeja ................................................................................................................... 18
Retorika obiljeja ............................................................................................................................. 18
Slika 5.5 3D animacija u graditeljskom inenjerstvu. .............................................................. 26
Zakljuak ................................................................................................................................... 27
Literatura .................................................................................................................................. 28
Tradicionalno studiranje inenjerstva, odnosno tehnike sastojalo se ili se još uvijek
sastoji od „naoruavanja“ studenta cijelim „arsenalom“ fundamentalnog znanja koje e ga
pripremiti za ivot, no ne i za „stvarnost“, odnosno posao u struci - u inenjerstvu. Poanta je
bila negdje izmeu pripremanja prvostupnika, pa ak i magistara za daljnju akademsku
karijeru istraivaa ili inenjera i rada u poduzeu gdje e ih starije kolege – „majstori“, po
principu šegrtovanja, nauiti kako se inenjerski posao stvarno radi.
Predmet ovog rada je izbor alata, odnosno (ne)korištenje raunalne animacije u obrazovanju
jer veoma je relevantno znanje koje se studentima nudi i koje oni ponesu sa fakulteta u svome
„arsenalu“.
Tehniko odgojno-obrazovno podruje i tehniko obrazovanje u cjelini svoju pravu
odgojno-obrazovnu vrijednost moe i mora iskazati danas, u uvjetima izraenog
komunikacijskog hendikepa mlaih generacija i stoga bitno narušenog razvoja
metakognitivnih sposobnosti mladih. Naime, današnji rapidni rast tehniko-tehnoloških
spoznaja i dinamika radno-socijalnih odnosa determiniraju kompetencije koje uenici trebaju
stei tijekom obrazovanja, zbog ega do izraaja dolazi potreba za razvojem samosvijesti i
samouinkovitosti, a posebno samoreguliranog uenja, potrebnih za brzu prilagodbu novom
tehniko-tehnološkom okruju koje se svakim danom nezadrivo razvija. [1], [2], [3],
Od pojave raunala animacija igra sve vaniju ulogu u uionicama. Mnoštvo sadraja
je razvijeno za razne oblike profesionalnog treninga i usavršavanja. Od slikovnih galerija do
kompliciranih numerikih simulacija, animacija nam omoguuje dopunsko iskustvo kod
uenja što je posebno bitno i potrebno kod edukacije inenjera jer kako da student koji nikada
nije bio u npr. tvornici, ili ak u malo bolje opremljenoj tehnikoj radionici vizualizira npr.
stroj, turbinu ili energetski sustav - ono o emu ui, ono za što e dobiti titulu inenjera.
Tradicionalnim edukacijskim metodama uglavnom je nedostajao efektivan nain
oslikavanja sadraja, dok animacija te nedostatke nadoknauje upotrebom novih softwerskih i
hardwerskih tehnika.
Animacijski sadraj moe se podijeliti na dvije temeljne vrste animacija uz još jednu,
zasad, u manjoj mjeri upotrebljavanu o kojima sam, izmeu ostalih objašnjenja animacijskih
vještina, kao i softverskih i hardverskih problema na koje raunalna animacija u obrazovanju
nailazi, pisao u ovom radu.
opisna animacija– korisnici gledaju opisni sadraj na ekranima
interaktivna animacija - korisnici mogu djelovati sa sadrajem na višoj razini
kvizovi - korisnici se testiraju o specifinom sadraju [4].
2
Inenjerstvo
Inenjerstvo je disciplina, vještina i profesija koja se bavi primjenom nauke, odnosno
korištenjem znanosti i tehnike za potrebe ovjeanstva. To je ostvareno znanjem iz teorije i
iskustvom i primjenjeno kroz projektiranje upotrebljivih objekata, procesa i sustava.
Inenjerstvo je bitno za razvoj društva. Drave s razvijenim inenjerstvom odskau od
drava u razvoju, koje esto imaju ogranieno i slabo razvijeno inenjerstvo. Projekti u
inenjerstvu variraju od pojedinanih do divovskih skupnih projekata.
Smatra se da je inenjerstvo projektiranje rješenja praktinih problema. Znanstvenici
postavljaju pitaju "zašto?" i istrauju da bi odgovorili na ovo pitanje. Sa druge strane,
inenjeri nastoje znati kako da bi riješili problem, i kako njihovo rješenje moe biti
primjenjeno. Drugim rijeima, znanstvenici istrauju fenomene, za koje inenjeri stvaraju
rješenja problema ili poboljšanje postojeih rješenja. Inenjerska istraivanja imaju drugaiji
karakter od znanstvenih istraivanja. esto rade na poljima gdje su osnovna fizika i kemija
dobro razumljivi, ali su problemi suviše kompleksni da bi bili egzaktno riješeni. Zadatak
inenjera je da istraivanjem pronau idealna rješenja koja e riješiti problem.
Inenjeri su osobe obrazovane za inenjerstvo. Naziv potjee od latinske rijei
(ingeniosus), što znai sposoban. Inenjeri koriste svoje poznavanje znanosti i matematike, i
empirijsko (racionalno/odgovarajue) iskustvo da pronau odgovarajue rješenje problema.
Stvaranje odgovarajueg matematikog modela problema omoguuje im da analiziraju i
isprobaju potencijalna rješenja. Obino postoji više prihvatljivih rješenja, tako da inenjeri
moraju znati ocijeniti razliita (konstrukcijska) rješenja u pogledu njihovih osobina i da
odaberu ono rješenje koje ispunjava najviše njihovih kriterija i zahtjeva. Kompromisi su u sri
svakog inenjerskog projektiranja. Najbolji projekt je obino onaj koji ispunjava što je
mogue više zahtjeva.
Inenjeri pokušavaju predvidjeti koliko uspješno e njihovi projekti zadovoljiti
postavljene zahtjeve, prije nego što projekt u potpunosti naprave. Da bi se utvrdilo koliko e
projekt biti funkcionalan, ili koliko e trajati i pod kojim uvjetima, koriste se izmeu ostalog
razni prototipovi, makete, simulacije te razna testiranja poput destruktivnog, nedestruktivnog i
testiranja naprezanja odnoso kvalitete materijala, a to u današnjem svijetu ne bi bilo mogue
bez raunalne animacije. Testovi daju sigurnost da e se projekt ponašati kao što je planirano.
3
a) kemijsko inenjerstvo - uporaba kemijskih zakonitosti za velik broj kemijskih procesa
i nastanak novih materijala i goriva
b) elektrino inenjerstvo - dizajniranje elektrinih proizvoda i sustava
c) mehaniko inenjerstvo - osmišljavanje mehanikih proizvoda i sustava
poput motora i strojeva
d) civilno inenjerstvo - izgradnja javnih i privatnih dobara poput cesta, mostova,
telekomunikacija, vodovoda, eljeznice itd.
f) biološko inenjerstvo - procesi i tehnologije u poljoprivredi, šumarstvu, proizvodnji
hrane i sl.
Razvojem znanosti i tehnologije pojavile su se nove grane inenjerstva
poput: nanotehnologije, mehatronike, geoinenjerstva i informatikog inenjerstva.
Slika 2.1 Izrada turbina zahtijeva suradnju inenjera s više razliitih podruja.
Primjena raunala u inenjerstvu
Kao i u svim drugim znanstvenim i tehnološkim poduhvatima, raunala i programi
igraju vanu ulogu. Numerike metode i simulacije pomau u predvianju performansi
projekta preciznije nego što je to ranije bilo mogue.
Korištenjem CAD programa (computer-aided design - raunalno podrano
projektiranje) inenjeri neusporedivo lakše modeliraju projekte ili objekte. Raunalnim
modelima se mogu provjeravati stanja objekta izloenog raznim utjecajima bez dodatnih
financijskih ulaganja ili prototipova za iji je razvoj potrebno izdvajanje dodatnih financijskih
sredstava, a takoer (pre)dugo vrijeme. Upotrebom raunala lako se mijenjaju postojei
modeli, a mogue ih je i spremiti u biblioteci prethodno definiranih elemenata spremnih za
korištenje u novim projektima.
U posljednjih nekoliko desetljea, Metoda konanih elemenata, FEM (Finite Element
Method), omoguio je razvoj programa za analizu naprezanja, temperature, protoka, ali i
elektromagnetnih polja. Razvijeno je mnoštvo softvera, a mnogi od njih su dizajnirani i
namijenjeni i za analizu dinamikih sustava.
Elektronski inenjeri koriste razne softvere za rješavanje problema strujnih krugova
kao pomo pri projektiranju kruga koji e izvoditi odreene elektronike operacije kada se
koristi u okviru raunalnih ipova.
Prije ili kasnije elektronika raunala e biti prošlost. Inenjeri današnjice probleme
rješavaju ak i uporabom mobilnih telefona, odnosno mobilnih aplikacija u situacijama kada
nije potrebna upotreba prijenosnih raunala ili stolnih raunala. Meutim, do inenjerskih
spoznaja i potpune osposobljenosti inenjera za rješavanje problema, potrebno je s
razumijevanjem shvatiti mnoge tehniko-tehnološke koncepte i tehnologije, emu i raunalne
animacije mogu doprinijeti.
Trendovi u primjeni raunalne animacije u obrazovanju
Od pojave raunala animacija igra sve vaniju ulogu u uionicama. Mnoštvo sadraja
je razvijeno za razne oblike profesionalnog treninga i usavršavanja. Od slikovnih galerija do
kompliciranih numerikih simulacija, animacija nam omoguuje dopunsko iskustvo kod
uenja što je posebno bitno i potrebno kod edukacije inenjera. Tradicionalnim edukacijskim
metodama uglavnom je nedostajao efektivan nain oslikavanja sadraja, dok animacija te
nedostatke nadoknauje upotrebom novih softwerskih i hardwerskih tehnika. Naješe,
animacijski sadraj se razvija koristei univerzalne programe poput Jave ili Flash-a do
specijalziranih aplikacija kao što su GoAnimate, Moviestorm, Maya, Blender i sl.
Danas se animacija u obrazovanju razliito shvaa i tumai, zbog ega se esto
poistovjeuje s video-zapisom i s raunalnim simulacijama, što nikako nije tono.
Naime, video-sadraji su izvorno namijenjeni prikazivanju stvarnih objekata, dok animacija
prikazuje simulirane sadraje i objekte [6]. S druge strane, u prirodoslovnom, matematikom i
tehnikom obrazovanju raunalne simulacije se uglavnom odnose na relativno sloene
simulacije procesa, sustava, pojava, modela ili tehnologije. Dok simulacija treba odraavati
stvarne ulazno-izlazne veliite bitne za rad sustava, primarno svojstvo animacije je dinamika
vizualizacija sadraja na simbolikoj razini. Uporaba simulacija u nastavi ovog podruja esto
je uvjetovana dostupnošu specijaliziranih softverskih alata, specijaliziranim znanjem
nastavnika i visoko razvijenim kognitivnim i mentalnim modelima studenta potrebnim za
praenje i razumijevanje sadraja. Dakle, raunalna simulacija i nastavna animacija u
pozadini mogu dijeliti istu strukturu, ali se bitno razlikuju u primarnoj namjeni, ali i u
percepcijskoj i interakcijskoj prilagodbi krajnjeg produkta mentalnim modelima studenta.
Suvremene nastavne animacije razvijaju se veim dijelom kao raunalne animacije, a
koriste se onda kad se pokae potreba za prikazivanjem onog što studentu nije lako ili mogue
razumijeti ili vidjeti u stvarnosti, apstraktnih prikaza koji nisu sami po sebi vizualni [5], te
kada je stvarna provedba odreene aktivnosti nepraktina, opasna za ue(s)nike ili su sredstva
za provedbu aktivnosti nedostupna što je u našem okruenju naalost est sluaj.
Veina sadraja razvijena je u 2D tehnologiji, s jako malim postotkom razvijenim u
3D-u. Sadraj se naješe prikazuje na 2D ekranima bez obzira na tehonlogiju kojom je
razvijen sadraj ponajviše zbog skupe, a samim time i nepristupane opreme. Danas,
razvitkom raznih novih tehnologija, uenje se pribliava potpunom 3D iskustvu. To bi
omoguilo stapanje korisnika sa 3D okolinom i interakciju sa objektima sardaja [3], [8].
Animacije se prema nainu prikazivanja sadraja moe podijeliti na dvije temeljne
vrste, uz još jednu, zasad, u manjoj mjeri upotrebljavanu :
a) opisna animacija - korisnici gledaju opisni sadraj na ekranima
b) interaktivna animacija - korisnici mogu djelovati sa sadrajem na višoj razini
c) kvizovi - korisnici se uz pomo animacije testiraju o specifinom sadraju
6
Opisna animacija
Opisni animacijski sadrzaj, koji je i naješe korišten u nastavi, znai uporabu animiranih
video sadraja. Korisnici koriste specifine softevere kako bi stvorili individualne crtane
(animirane) filmove, pa i animirane slike oslikavajui temu koja se obrauje na nastavi. Neke
softverske kompanije su razvile razne softverske alate kojima se omoguuje usavršavanje u
svim profesionalnim disciplinama. Npr, GoAnimate.com tvrdi da je njihov edukacijski odjel
pruio razne alate u cak 2500 škola od prosinca 2011. godine. Xtranormal.com biljei okvirni
porast korisnika od 800000 do 2.5 mil. u 2013. godini. Uz Twitter, blogove i YouTube,
postoji mnogo opisnih animacijskih tutoriala(digitalnih udbenika) za prenošenje kompleksih
tema u uionici. Provedena su razna istraivanja o uinkovitosti opisne animacije u uenju.
Istraivanje je usporeivalo statike i animirane prikaze raznih sadraja. Rezultati pokazuju
da nema velike razlike u animacijskom i tradicionalnom nainu prikaza. Kljuna stvar je
demonstrirati i organizirati sadraj pojedine lekcije. Za neke studente animirani video
kompleksne teme je iznad njihovih mogunosti uenja. Zaustavljanje videa ili dodavanje
teksta riješava ovaj problem. Kontroliranje tempa animacije takoer utjee na bolje
svladavanje gradiva. Razvijanje opisnog videa, prema podacima GoAnimate.com,
Xtranormal.com i Animasher.com-a, sastoji se od sljedeih toki:
- Izaberi simbol/lika - korisnici prilagoavaju simbole ili likove raznim oblicima ovisno od
svrhe za koju koriste animaciju.
- Izaberi pozadinu - ovisno koje pozadine su dostupne u softveru i o kojem se nastavnom
podruju radi
- Dodaj razgovor - korisnici sami pišu razgovore i biraju naglaske. Mogue je i dodavanje
raznih zvunih efekata kao npr. pozadinski zvuk
- reiraj - korisnici prilagoavaju scenu, dodaju pauze, prilagoavaju kut kamere itd [4].
Interaktivna animacija
U korist poveanja produktivnsoti uenja cilj je u nastavu integrirati najnovije tehnologije
u animaciji, 3D animacijama. Pomou tih novih tehnologija korisnici puno lakše vizualiziraju
i razvijaju svoje razmišljanje i kognitivne sposobnosti. Tehnologija 3D interaktivnih
animacija, simulacija i tzv. virtualne stvarnosti permanentno se razvija ve više od dva
desetljea, a napredak je osobito uoljiv u svijetu igraih konzola, profesionalnih simulacija i
raunalnih igara. Naalost, primjena u nastavnom procesu još uvijek je daleko od eljene i
široko prihvaene.
Problemi primjene u nastavi mogu se svesti na tri razine: sloena je za korištenje od strane
studenta – zahtijeva posebno osposobljavanje studenta; izrada animacija je vrlo sloeni proces
– neophodno je profesionalno osposobljavanje nastavnika; tehnološki je zahtjevna – primjena
zahtijeva skupu specijaliziranu opremu, softver i raunalnu podlogu. Unato tome oekivanja
7
od 3D animacije u nastavi su velika jer se predvia stjecanje iskustava bliskih iskustvima koja
bi uenici stekli u stvarnom svijetu [4].
Mennell Media razvija interaktivnu 3D platformu i dizajnira nekoliko prototipova za
pismenost, strane jezike i znanost. Glavna ideja projekta je kombiniranje 3D animacijskog
sadraja sa efektivnim zvunim dizajnima, poglavito glazbom. Ovakve tehnologije uvelike
podiu motivaciju i e za znanjem. ISN Virtual Worlds je još jedna softverska tvrtka koja
koristi web 3D i virtualne svjetove za posao i 3D trening simulacije te su iskusni u korištenju
web 3D-a, virtualnih svjetova, 3D simulacije za uenje i 3D interaktivne platforme. Meutim,
iz njihovih demo radova, nije mogue doivjeti visoku razinu realistikog okruenja i stapanja
s gradivom. 3D animacijski sadraj bi trebao ponuditi novu perspektivu kroz koju bi privukla
korisnike te ih pribliila real-life iskustvu. U svakom od tih virtualnih svjetova korisniku je
prikazana scena sa raznim interaktivnim objektima s kojima moe upravljati sukladno
zakonima fizike. Arhitektura takvog sustava (svijeta) je slijedea:
- senzori - prate korisnikove pokrete. U najgorem sluaju ti senzori su tipkovnica i miš
- upravljaki programi (eng. drivers) - omoguuju senzorima interakciju sa sadrajem
- fizikalni model - odrauje raunanja i utvruje ponašanje raznih komponenti u sceni
prema korisnikovim interakcijama
Ovakvi 3D interaktivni sustavi takoer bi trebali imati:
- utvrenu razinu interakcije subjekta sa 3D okolinom
- osnovni demonstrativnu razinu sa 3D opisnom prezentacijom - glavna interakcija
ostaju u 2D-u te samo neki prikazi u 3D-u
- 3D interakcija sa mišom koja ima ogranieni pristup virtualnom svijetu
- level virtualne stvarnosti - 3D interakcija koristei senzore i 3D izlaze za realistini
doivljaj korisnika
- utvrivanje fizikog utjecaja na korisnike
- strategije kombiniranja 2D i 3D sadraja za dijelove u kojima bi 3D prezentacija bila
nedovoljno utjecajna ili preteška za izradu
- sinkroniziranje interakcije u realnom vremenu koristei zvuk, chat i video. Ovo
korisnicima na dajinu daje iskustvo suradnikog uenja sa interaktivnim sueljem
[4].
8
Svrha ovog odjeljka je pokazati mogue trendove u 3D animaciji u uionicama
koristei postojeu hardversku arhitekturu. Prema tome, interakcija e biti veinom preko
miša i tipkovnice dok se rezultati prikazuju na konvencionalnim ekranima. Dodaci, kao što su
3D naoale i specijalizirani senzori koji itaju pokrete korisnika biti e spomenuti no neemo
gledati na njih kao glavni dio ovog dijela teksta. Ovi skupi ureaji biti e eksperimentalna
pomagala. Koristei tako naprednu i skupu opremu onemoguuje korisnike koji nemaju
pristup tako skupim hardverskim ureajima. Slijedi konceptualni opis hardversko-sotverskog
dizajna za ravoj takvih 3D interaktivnih prototipnih sustava:
Senzorna deskripcija
Danas postoji mnogo senzora koje moemo koristiti za itanje korisnikovih kretnji i
akcija. Ipak, zbog praktinih razloga i limitacija prototip e moi kontrolirati 3D okolinu
pomou miša i tipkovnice. Za veu razinu interakcije korisnici e moi koristiti razne vrste
senzora, npr. haptike senzore.
Upravljaki programi (eng. drivers)
Arhitektura sustava trai mogunost spajanja senzora na centralnu procesorsku
jedinicu kao i na razne periferne jedinice (3D ekrani, 3D naoale). Ovo treba gledati kao
arhitekturu raenu po narudbi za najbolji uinak.
Fizikalni model (jezgra)
Fizikalni (fiziki) model je jezgra cijelog sustava koja preuzima ulazne signale od
senzora, rauna putanje tijela prema njihovim svojstvima i dobivenim podacima te tada šalje
dobivene podatke zaslonima( 3D ekrani, 3D naoale i sl.). Fizikalni (fiziki) model koristi
napredne numerike metode modeliranja da bi simulirao fiziku koliko god je realnije mogue.
3D prikazni ureaj
Kao izlaznu jedinicu sustav e koristiti konvencionalni zaslon, ponajviše zbog cijene i
potrebe da se napravi 3D interaktivni animacijski sustav koji e raditi na postojeim
ureajima. Ipak, za vei osjeaj interaktivnosti ostaje mogunost i drugih izlaznih jedinica,
npr 3D ekrani (Toshiba, Sony ve posjeduju neke mogue ureaje), ili 3D naoale(za
vizualiziranje cijelog 3D scenarija). Veina 3D zaslona rade na jednom principu - navodi naš
9
mozak da vidi dubinu u 2D objektima. To se izvodi stereoskopijom - naše oi svako za sebe
vidi jednu sliku, koju naš mozak spaja u 3D prizor. Stereoskopske slike mogu se proizvesti na
više razliitih naina. Slike se spremaju u PNS ili JPS formatu.
Stereoskopske slike
Koriste se za doivljaj 3D okruenja. Sastoje se od dvije lee, jedne crvene i jedne
plave. Na taj nain svako oko vidi jednu sliku koju naš mozak spaja u jedno, dajui nam
iluziju 3D okoline.
Polarizacijski sustavi
Ovaj sustav je nainjen od dva polarizirana filtera koji su ortogonalni (45 i 135). Da
bi se prezentirala stereoskopska slika, oba filtera projektiraju svoju sliku spojenu na jedan
ekran. Gledatelj koristi jeftine 3D naoale koje takoer koriste par polariziranih filtera. Zato
svako oko vidi samo jednako polariziranu sliku, dajui nam dvije zasebne slike. Tako nastaje
3D efekt u oba oka, te cijela publika moe gledati jednu stereoskopsku sliku istovremeno.
Pullfrich effect
Pullfrich 3D naoale koriste se u dinaminoj stereoskopiji ili 3D vizualizaciji u
virtalnoj realnosti. Glavni princip ovih naocala je da naš mozak sporije reagira na vizualne
informacije pri slabom svjetlu. Ako selektivno smanjimo pristup svjetla jednom oku, stvara se
iluzija dubine. Dakle ako smanjimo svjetlo jednom oku i pomiemo objekt lijevo – desno (NE
gore-dolje) init e nam se da nam se objekt pribliava ili se udaljuje od nas. Meutim, ovaj
sustav ovisi o pokretima i ne moe se iskoristiti za nepokretne objekte [7].
Metoda pomraenja
Ova metoda koristi mehanike kapke koji blokiraju svjetlo prikladnom oku dok se
slika za suprotno oko projicira na ekranu. Projektor mijenja lijevo i desno oko prema potrebi.
Postoji i varijacija ovih naoala koja koristi LCD naoale koje nepropuštaju svjetlo pojedinom
oku te rade na istom principu. Da bi bile sinkornizirane sa projektorom naoale moraju biti i
icano spojene.
Volumetrijski zaslon
Volumetrijski 3D zasloni definirani su kao vizualna reprezentacija objekta u 3D
prostoru, za razliku od tradicionalnog stereo ekrana koji simulira dubinu pomou planarnih
parova slika. Neki ureaji koji koriste ovu tehnologiju su ve izraeni za specijalne potrebe,
npr. magleni zaslon, itd. Mogue je da u budunosti ovakvi zasloni zamijene današnje zaslone
na dodir [4], [7].
Kao komplementarni pristup nastavi, animacija stimulira studente te ini gradivo
zanimljivijim. Samo je potrebno integrirati animirani sadraj u nastavne jedinice. Ovaj
pregled se oslanja na hardverska poboljšanja i predstavlja nove mogue trendove
animacijskog gradiva u nastavi. Hardver je i dalje glavni problem raunalne animacije. U
budunosti emo takoer prouavati pedagoške probleme temeljene na posljednjim 3D
animacijskim sadrajima.
Utjecaj raunalne animacije na uenje
Animacije su oblik dinamikog prikaza koje prikazuju procese koji se mijenjaju
tijekom vremena. Npr. mogu pokazati tok polja visokog i niskog tlaka na meteorološkoj mapi,
rezultate rada kompjuterskog programa (algoritamska animacija), prikazati pumpanje krvi oko
srca, ili pokazati nevidljive procese kao sto je kretanje molekula. Animacija se sve više koristi
u edukacijskim tehnologijama od ranih 80-tih godina prošlog stoljea. Njihova dostupnost i
sofisticiranost raste, tako raste i proizvodnja novih hardverskih i softverskih komponenta za
njihovu upotrebu. Posluit u se definicijom koju su iznijeli Betrancourt i Tversky koji kau
da je „animacija serija slika u kojoj je svaka slika alternacija prethodne slike“. Takoer
obuhvatiti u i animacije koje su pod sistemskom ili uenikom kontrolom. Meutim, video
je iskljuen iz definicije, jer video prikazuje kretnje stvarnih objekata dok animacija prikazuje
kretnje simuliranih objekata. Animacije se koriste iz mnogo razloga i mogu obuhvatiti velik
broj tema. Naješe se koriste kada se treba prikazati nešto što nije vidljivo golim okom, npr.
kretnje molekula u plinovitom stanju, ili promjene kretnji kontinenata. Koriste se i za
prezentiranje apstraktnijih fenomena koji nisu vizualno dostupni u svijetu, kao sto su
raunalni algoritmi ili faze matematikog rješenja. Animacija se sve više koristi i za
animiranje likova kako bi im se dodale geste i izrazi lica. Glavni razlog poveanja korištenja
animacije je mišljenje da uvelike pomae u razumijevanju kompleksnih ideja. Meutim,
razlozi zašto animacija toliko pomae su razliiti. Neki ljudi vjeruju da je razlog za to
motivirajui faktor animacije. Neki vjeruju da su raunalna svojstva animacija povoljnija za
kognitivne procese pri uenju. Neki pak animaciji pristupaju sa mnogo sumnje te preporuuju
limitiranu upotrebu animacije. Razlog za ovakvo mišljenje je uvjerenje da je nekim uenicima
tee shvatiti animaciju. Prema tome, nije teško zakljuiti da su istraivanja uinka animacije
na ishode uenja došla do raznih rezultata - pozitivnih, negativnih i neutralnih. Istraivanja su
varirala sa raznim faktorima-mjere pri rezultatima, populacija anketiranih i okolinom
istraivanja [5], [10]. Lowe nalazi 3 varijante animacije:
a) transformacija - u kojoj se mijenjaju svojstva objekta kao sto su veliina, oblik i
boja.
b) translacija - u kojoj objekti putuju sa jedne lokacije prema drugoj.
c) tranzicija - u kojoj objekti nastaju ili nestaju.
a) b)
Slika 4.1 a) Animacija molekula, b) animacija vremenske prognoze [5]
12
Shaaron Ainsworth i Nicolas Van Labeke tvrde da su animacije specifina forma
dinaminog prikaza i da se pojam animacije ne treba koristiti za sve forme dinamikog
prikaza.
Slika 4.2 Pokazuje simulaciju tri vrste dinamikog prikaza. Vremensko dosljedni
prikazi pokazuju raspon vrijednosti tijekom vremena( gore lijevo i desno na slici). Vremensko
zapleteni prikazi takoer pokazuju raspon vrijednosti ali bez vremena kada se vrijednosti
dogaaju (sredina desno na slici). Jedinstveno vremenski prikazi pokazuju samo jedan
trenutak u vremenu.
Slika 4.2 Simulacija tri vrste dinamikog prikaza [5]
Oigledno je da postoji više faktora koji utjeu na nain kako ljudi ue animacijama,
te da uspješnost aplikacije ovisi o interakciji raznih faktora. Prema tome, pitanje „Da li
animacija pomae pri uenju?“ nije prikladno, ve sada istraujem pod kojim uvjetima je
uenje s animacijom korisno. Znaajna otkria su „pronaena“ u tom podruju, npr. radije
kombiniramo animaciju sa naracijom nego sa tekstom. Meutim trebamo uzeti u obzir još
13
mnogo faktora pri istraivanju animacije. Zato u u ovom poglavlju pokazati da postoji još
najmanje 6 raznih faktora koje trebamo gledati pri razumijevanju uenja animacijom:
a) ekspresivnost
c) afektivnost i motivacija
d) strategija
e) metakognitivnost
f) retorika.
U ovom dijelu zanemarujem tehniku razinu animacije (raunala, mree, zasloni i dr.),
za razliku od Schnotza i Lowea i njihove 3 razine prikaza uenja, ali proširujem njihovu
semiotiku i senzornu razinu(vizualni ili zvuni modalitet) u 6 razina, od njihova 2. Slijedei
dijelovi poglavlja ce obuhvatiti svaki level zasebno. Ovakav redoslijed nije slucajan, jer gradi
od fundamentalnih svojstava do faktora koji su socijalno i kulturološki flexibilniji. Ipak, ne
znaci da svaki level poiva samo na onome prije njega. Svaki odjeljak prati slinu strukturu.
Poinjemo sa opisivanjem teorija koje se bave objašnjivim razinama (kognitivnost i
afektivnost) uenja putem prikaza(diagrami,tekst), prelazimo na neke dokaze o istom, te na
kraju pregledavamo istraivanja koja se bave specifinom animacijom. Stoga ne ude
varijacije u koliini istraivanja animacije po ovim obiljejima, dok kod nekih obiljeja
istraivanja su vrlo selektivna, kod drugih su veoma iscrpna.
Ekspresivna obiljeja
Ova razina obiljeja, odnosno objašnjenja najviše se povezuje sa radovima Keitha
Stenninga. Fokusira se na pitanje kako inherentna svojstva prikaza djeluju na dobivanje
zakljuaka te je neovisan o prirodi tumaa. Stenning tvrdi da nedostatak prikaza (osobito
grafikog prikaza) dolazi od njihove limitirane sposobnosti da prikau apstrakciju. Ovo
ograniava koliinu pretraivanja koju korisnik (sa osnovnim znanjem semantike sustava)
mora proi da bi došao do valjanog zakljuka. Prema tome, ekspresivnost prikaza ima veliki
utjecaj na memoriju i obradu podataka koje korisnik treba savladati da bi uspješno koristio
prezentaciju. Npr. jedan od razloga zašto nam je lakše riješiti logike probleme uz pomo
odreenog diagrama je njihova specifinost. Tekst „svaki A je B“ moemo shvatiti na dva
naina - A je podskup B-a, ili A i B su identini. Odreeni dijagram nam objašnjava koja od
tvrdnji je tona, sto ne moemo nai u tekstu. Do problema moe doi kada ne exspresivno
sredstvo mora izraziti apstrakciju. Kada biste htjeli grafiki prikazati reenicu „pas je pored
make“, teško biste to uinili bez da odredite s koje strane make. Gotovo je nemogue kroz
grafike prikaze izraziti razdvajanja bez uporabe „apstraktnih trikova“. U sluaju animacije,
14
glavni problem koji nalazimo kod expresivnog levela analize je vremensko ogranienje. Pod
tim se misli da animacija, kao prolazan medij, nemoe biti dvosimislena s obziron na vrijeme,
te zbog toga aktivnosti se prikazuju po specifinom redoslijedu. Npr. konstrukcija dijela
namještaja kojem treba privrstiti 4 noge moemo prikazati tekstom kao „sada zakucajte sve 4
noge“. Meutim, animacija mora pokazati noge postavljene po specifinom redoslijedu ili
moemo iskoristiti „apstrakcijski trik“ te prikazati kako zakucati sve 4 noge istovremeno.
Oito ovo moe dovesti gledatelje do krivih zakljuaka. Još jedan problem je potreba da se svi
aspekti dinamine situacije prikau istovremeno. Ponovno je problem vrijeme u animacijama.
Ako se animacija fokusira na jedan aspekt dogaaja, korisnici mogu krivo zakljuiti što se
dogaa sa aspektima koji se ne vide u animaciji. Uzmimo za primjer protok krvi kroz srce.
Ako bi se animacija fokusirala na jedan dio srca, to bi moglo dovesti do mnogo krivih
zakljuaka( samo jedan dio srca moe biti pun krvlju ili da obje strane sadre oksidiranu krv).
Meutim, ako pokušate prikazati sve aspekte odjednom, korisnik nezna koji je aspekt glavni i
na što se treba fokusirati.
Kognitivna, perceptivna i motorika obiljeja
Fokusira na interakciju izmedu forme prikaza i znanja, kapaciteta i vještine individue.
Prema tome, svaki sluaj e ovisiti o kognitivnoj arhitekturi i osobnom iskustvu pojedinca.
Razliiti naini prikazivanja informacija dovode do razliitih limitacija sustava, pogotovo
memorijskih limitacija, te tako smanjuju koliinu napora potrebnu za uenje animacijom.
Kognitivna obiljeja
Smatraju se jednom od glavnih, te mnogi znanstvenici baziraju svoje radove na ovoj
vrsti obiljeja. Tversky je sve sabrao u svoj Princip Podudarnosti, a Scaife i Roger isto
nazivaju zabludom o slinosti. Ukoliko elite da uenici stvore toan prikaz dinamine
situacije, animacija je prirodan izbor. Larkin i Simon opisuju kognitivan napor kao: a)
operacije potrage, koje lociraju skup elemenata koji zadovoljavaju specifine uvjete, b)
operacije prepoznavanja, koje odreuju da li naeni elementi odgovaraju traenim
elementima, c) operacije zakljuivanja, koje djeluju sa naenim elementima i stvaraju nova
znanja. Najopsenija kognitivna teorija o ulozi animacije u uenju je djelo Richarda Mayera.
Teorija se sastoji od tri fundamentalne kognitivne pretpostavke:
1) postoje dva zasebna kanala za procesuiranje vizualnih i verbalnih prikaza,
2) svaki od ova dva kanala moe procesuirati limitiranu koliinu informacija u jedinici
vremena, te
3) razlono uenje se sastoji od spajanja novih injenica sa starim znanjima koja pretvaramo u
novo znanje.
Prema ovoj teoriji narativnim animacijama najlakše savladavamo kompleksne
informacije. Mayer kae „Studenti puno dublje ue uz animaciju i naraciju nego samo uz
15
naraciju“, te je svoje rijei i potvrdio raznim istraivanjima. Schnotz govori o dva naina na
koji animacije mogu proizvesti kognitivnu obradu. Prvi nain zove se omoguavajua
funkcija animacije. Animacija daje dodatne informacije koje ne mogu biti prikazane u
slikama. Te dodatne informacije pokreu kognitivnu obradu. Drugi nain zove se
olakšavajua funkcija. Animacija pomae korisnicima izgradnju dinamikih mentalnih
modela situacije, te tako olakšavaju kognitivni proces. Meutim, animacija ne olakšava uvijek
kognitivne procese. Naješe se govori o kognitivnim limitacijama u obradi dinamike
animacije. Mnoga istraivanja pokazuju i probleme s memorijom. Naime, moramo pamtiti
informacije koju su nam vane kroz cijelu animaciju. Tu dolazimo do problema pošto naša
radna memorija nije beskonana, te esto završi zatrpana nevanim informacijama. Da bi se
riješio ovaj problem potrebno je imati i slike najvanijih dijelova animacije kako bi se
korisnici mogli podsjetiti bez puno napora. Prema Loweu, najvei problem animacije je
upravo to zatrpavanje informacijama koje dovodi do nemogunosti obrade svih informacija.
Neke pak animacije djeluju predirektno te korisnici obraaju panju samo na dinamiku
animacije te samu dinamiku smatraju vanom, te tako niti ne pokrenu nikakvu kognitivnu
obradu. Ovu pretpostavku dokazali su Schnotz i Rasch. Pokazali su uenicima animaciju
Zemlje koja se vrti sa svojim vremenskim zonama te upitali „ zašto je Magellan mislio da je
stigao u srijedu, iako je stigao u etvrtak?“. Dokazali su da su uenici bolje shvatili gledajuci
u slike nego u animacije, upravo zato jer nisu ni pokrenuli kognitivnu obradu podataka nego
su se oslonili na vanjske imbenike koje im je pruzala animacija.
Motorika obiljeja
Jako malo teksta postoji na temu kako fizike akcije utjec na uenje pomou
animacije. Ipak postoji duga tradicija prouavanja motorikih akcija u edukacijskim
teorijama. Piaget vjeruje da motoriki pokreti formiraju temelj cjelokupnog uenja. Prema
njemu, imitiranje pojava je fundamentalno za kasniji razvitak mentalnih simbola kojima sebi
doaravamo tu pojavu. Martin i Schwartz tvrde da fizike akcije pomazu uenju na 4 naina:
indukcija, rastereenje prenamjena i fiziki raspodijeljeno uenje. Za indukciju tvrde da ako
ljudi djeluju u stabilnim okolinama koje daju jasne povratne informacije i imaju jasna
ogranicenja, takve doslijednosti pomau otkriti strukturalne regularnosti u ovim
okolinama(npr. djeca koja toe vodu iz jedne aše u drugu razliitog oblika). Kod rastereenja
ljudi se oslanjaju na okolinu kako bi smanjili kognitivne procese kod zadatka te tako
poveavaju uinkovitost rijšsavanja zadatka. Prenamjenom ljudi se prilagoavaju okolini
kako bi lakše došli do cilja (npr. igrajui tetris). Fizicki raspodijeljenim uenjem ideje i akcije
zajedno se razvijaju kako bi se došlo do novih ideja( djeca koja ue razlomke). Vazno je
spomenuti i geste koje koriste djeca prilikom ucenja kompleksnijih zadataka, no nepostoji
dovoljno dokaza da se dokaze vanost geste pri motorikom uenju. Prema svemu ovome da
se zakljuiti da uenje animacijom moe biti pod utjecajem motorikog objašnjenja, no ne
postoji dovoljno istraivanja na tu temu. Animacijama moemo nauiti razne pokrete, kao
udaranje golf palicom, plivanje, itd. no ostaje injenica da ljudi koji se koriste animacijama za
uenje pokreta nee razviti iste senzorno motorike pokrete kao ljudi koji e uiti stvarnim
kretnjama i manipuliranjem raznih objekata.
16
Perceptivna obiljeja
S obzirom da su animacije vizualne slike, postoji malo tekstova na temu percepcije
animacije. Animacije mogu biti jako teške za percipirati. Ljudski vizualni sustav je sposoban
predvidjeti i otkriti kretnje, no ipak nam je teško percipirati interakcije u brzim prikazima.
Percepcija je još problematinija kada animacije prikazuju kompleksne dinamike procese,
koji od korisnika zahtijevaju istovremeno gledanje više dogaaja u jednoj cjelini. Naša
percepcija kretnji objekata u animaciji uvelike ovisi o kretnjama objekata oko zadanog
objekta. Najvei problem percepcije kod animacija su dijelovi animacije koje lako
percipiramo, no ti dijelovi nisu najvaniji kod animacije. Gestalt psiholozi su još 1912 godine
predloili skup zakona koji opisuju percepciju vizualnih prikaza, koji vae i danas. Zakoni
ukljuuju blizinu(stvari koje su blizu jedna drugoj gledamo kao grupu), kontinuitet
(konstruiramo vizualne entitete lakše od glatkih objekata nego kutnih), slinost (sline oblike
grupiramo zajedno), simetrija (simetrine uzorke vidimo kao jedan objekt), zatvaranje
(zatvorene oblike vidimo kao pravilne objekte), te najvanije za animaciju, zajednika
sudbina (objekti koji se kreu u istom smjeru percipiramo kao kolektiv ili grupu). Ovi principi
mogu pomoi pri vizualnom dizajnu. Jedan od vanijih pristupa nam govori kako bi trebali
elemente od vee vanosti isticati od okoline, te tako korisike natjerati da prate vane dijelove
animacije. Na primjer kretnju koju uoimo perifernim vidom odmah e nam odvratiti
pozornost na taj dio animacije. Ukoliko elimo slike zamijeniti animacijama, moramo znati
kako ljudi percipiraju pojedine elemente kako bi zamjena bila uspješna.
Afektivna i motivacijska obiljeja
Nove vrste prikaza se tradicionalno prihvaaju sa mnogo entuzijazma zbog svojih
afektivnih i motivacijskih prednosti. Isto se dogodilo i sa animacijom. Animacije su zabavne i
logino je zakljuiti da se uz animaciju puno lakše ui. Istina je mnogo kompleksnija. Danas
postoje mnoga istraivanja na tu temu, spomenut emo najvanija. Jedno od takvih je rad
Thomasa Malonea. On je predloio etiri kategorije individualne motivacije: izazov, fantazija,
znatielja i kontrola. Najvanije za animaciju su fantazija i znatielja. Npr. Malone je istraio
razliite verzije raunalne igre „Breakout“ te je saznao da su animirani efekti kao sto je
razbijanje cigle na zidu najvaniji za privlanost igre. Elementi fantazije esto ukljuuju
animaciju, npr. u igri „Darts“ fantazija je napravljena razbijajui balone sa strelicama. Igra je
bila jako popularna meu djeacima, no djevojicama se igra nije svidjela, te je Malone
zakljuio da im fantazija ne odgovara i smanjuje im motivaciju. Pozitivna emocija kojoj se
pripisuje poboljšano uenje je tok (eng. flow). Tok je mentalno stanje u kojem su ljudi
potpuno koncentrirani na ono što rade. Karakteriziran je osjeajem fokusiranosti, potpunom
predanošu i uspjehom u danoj aktivnosti. Mnogi faktori utjeu na stvaranje toka( neposredna
povratna informacija, jasni ciljevi i prikladna razina izazova) te neki znanstvenici tvrde da
ive i interaktivne animacije takoer mogu potaknuti tok. Ukoliko je to istina, animacija moe
poboljšati tok (u nekim sluajevima i smanjiti). Ljudi e uvijek izabrati animaciju ukoliko
17
oblika raunalnih prikaza za uenje fizike. Nakon par lekcija animiranih simulacija
Newtonovih zakona kretnje, djeci je dano na izbor da li ele i dalje raditi sa animacijama,
odgovarati na pitanja i odgovore o Newtonovom zakonu, ili nevezan uz temu zadatak sa
nalaenjem rijeci. Djeca su izabrala animaciju. Prema istraivanju Wrighta, Milroya i
Lickorisha animacije poveavaju elju za uenjem za obzirom na statike dijagrame. Još
jedno podruje u kojem emocije i motivacije su poveane uporabom animacije su animirani
likovi. U ovom sluaju animacija se koristi za uenje pokreta. Kretanje, pogled, i geste se
koriste za dobivanje panje korisnika. Likovi iz prirodne okoline imaju oaravajui utjecaj na
djecu i uvelike poveavaju pozitivnu percepciju i volju za uenjem. Ponekad ovakav pristup
uenju moe imati i negativne efekte za motivaciju. Naime, neki od ispitanika su se osjeali
manje samopouzdani i zadovoljni, te ih je animacija odvraala panju i zbunjivala ih [9].
Strategijska obiljeja
Poznato je da razliciti prikazi pobuuju i trebaju razliite strategije da bi se uinkovito
koristili. Ovo vrijedi za ljude koji gledaju prezentacije kao i za one koji ih izrauju. Razliite
forme uvelike mijenjaju ponašanje korisnika i vjerojatnost da e tono riješiti problem. Npr.
ukoliko prezetiramo problem 21 puta sedamnaest na naine 21x17 ili XXI*XVII to uvelike
mijenja moguce strategije za riješavanje problema. Ainsworth i Loizou su zakljuili u svojim
istraivanjima da prezentiranje informacije kao tekst ili sliku utjee da li e korisnici koristiti
uinkovitu strategiju za uenje.- takozvano samo objašnjenje. Samoobjašnjenje je dodatno
znanje koje ucenici stvaraju kako bi objasnili nešto više od nauenog teksta. Npr. ukoliko
uenici proitaju „ Srce je mišini organ koji pumpa krv kroz tijelo“, tipino samoobjašnjenje
bi trebalo biti „ znai to mora biti jak miši kad pumpa krv kroz cijelo tijelo“. Uenici koji su
uili pomou dijagrama su stvorili tonija samoobjašnjenja od onih koji su uili pomou
teksta. Takoer postoje dokazi da je izrada prikaza razliitih formi povezana sa razliitim
strategijama. Studentima je dan tipian problem( ovjek ima 3 puta više lipa nego lipica( u
orginalu quarters and dimes). Vrijednost lipa je za jednu kunu i 30 lipa vea nego vrijednost
lipica. Koliko lipa ima ovjek?). Studenti su izradili 6 razliitih prikaza sa 4 razliite
strategije. Neki prikazi su napravljeni s jednom strategijom, dok su neki ukljuivali više
strategija. Nije postojala jedna strategija koja je bila najuspješnija; uporaba više strategija je
donjela bolji uinak. Lowe je istraio strategije koje novi korisnici koriste pri traenju bitnih
informacija u animaciji meteorološke karte.
Strategije su slijedee:
a) Zatvorena strategija koja se koncentrira na mali i ogranien dio karte
b) raspodijeljena strategija koja takoer koristi mali dio karte ali ukljuuje
okvire koji se pojavljuju kroz cijeli vremenski period
18
c) apstraktna strategija koja trai specifine pojave kako bi se našao opi
princip
d) integrativna strategija koja trai kombinacije dogaaja koji se mijenjaju
jedan naprema drugom. Takoer moramo uzeti u obzir dokaze da li
razoaravajue karakteristike animacija takoer mogu utjecati na strategije koje
uenici koriste. Ovaj problem se moe uzeti kao metakognitivni neuspjeh te u
o njemu priati i u sljedeem poglavlju.
Metakognitivna obiljeja
Metakognitivnost se definira kao proces „razmišljanja o rašmišljanju“ i ukljuuje
aktivnu kontrolu nad procesima u uenju. Uenje ponašanja koja su povezana sa
metakognitivnosti su planiranje kako izvršiti zadatak, nadgledanje koliko uspješno se ui i
procijenjivanje da li si blizu riješavanja problema. Nepostoji mnogo istraivanja na ovu temu,
te je nejasna razlika izmeu metakognitivnog i strateškog objašnjenja, jer se metakognitivnost
takoer bavi uporabom najboljih strategija za reguliranje uenja. Ako su grafiki prikazi
efektivniji nego tekstualni kao sto smo zakljuili iznad, tada zakljuujemo da su i
metakognitivno uinkovitiji, ali dokaza za ovu tvrdnju ima vrlo malo. Takoer treba uzeti u
obzir i probleme koje animacija stvara za našu radnu memoriju, te iz toga zakljuiti da je
mogua manja metakognitivna aktivnost tijekom uenja animacijom ostalim formama
prikaza. Jedan od prvih ljudi koji je istraivao vezu izmeu vrste prikaza i metakognitivnosti
je Salomon. Prouavao je koliko truda uenici su spremni odvojiti za uenje. Uenici sa
dobrim metakognitivnim sposobnostima bi trebali uloiti tono truda koliko je potrebno. Trud
varira s obzirom na teinu materijala koji treba savladati. Dokazao je da djeca upotrebljuju
puno manje napora dok ue putem televizije nego dok itaju tekst. Televiziju se percipira kao
zabavu, dok je tekst uenje. Isto vrijedi i za animaciju. No problem je što dok uimo
animacijom gradivo percipiramo kao lako, i ne dajemo mu dovoljnu vanost. Takoer je
dokazano da ukoliko se istreniramo koristiti animacije puno lakše emo uiti od njih i
prihvaati ih kao znanje. ak i uenici koji su imali nastavnika koji im je objašnjavao i vodio
ih kroz procese su puno više nauili nego oni koji su sami pokušali uiniti isto.
Retorika obiljeja
Poslijednji level objašnjenja kako animacija utjee na uenje je razmatranje kada ljudi
ue u socijalnim situacijama. Na uenje se gleda kao na proces u kojem ljudi ue kroz
interakciju s drugim ljudima. Prikazi slue kao posrednik socijalnog uenja. Suthers i
Hundhausen su predstavili još neke uloge:
a) pregovaranje o znaenju kada korisnici osjeaju potrebu dobiti suglasnost od
ostalih
19
b) slue kao temelj za neverbalnu komunikaciju jer korisnici mogu pokazivati na
prikaz da bi dokazali svoja mišljenja
c) slue kao grupna memorija, podsjeajui korisnike na prijašnje ideje i vjerojatno
dodatne elaboracije o njima.
Tabachneck, Leonardo i Simon su pokazali kako jedan profesor ekonomije koristi
mnoge prikaze dok objašnjava kompleksne koncepte te usput objašnjava iste koncepte
rijeima. Kada su mu oduzeli prezentaciju, profesor nije mogao objasniti koncept. Ipak,
upotreba vanjskih prikaza ne garantira uspjeh suradnikog uenja, što su dokazali Fischer i
Mandler. Nepostoji mnogo istraivanja na ovu temu, i poglede moemo podijeliti na
optimistine, koji pretpostavljaju da animacija stvara suradnju i poveava mogunosti
interakcije i istraivanja, i pesimistine, u kojima se naznauju kognitivne i percepcijske
razlike koje izazivaju animacije. Jedno od provedenih istraivanja pokazuje studente koji su
izradili prikaz algoritma, te tada pokazali isti svojim vršnjacima koji su ga ocijenili na više
razina, te na kraju svi zajedno sudjeluju u diskusiji o prikazu. Uenici koji su izradili
prezentaciju nauili su više od onih koji su samo promatrali i kritizirali. Uenici su mogli
koristiti bilo kakvu verziju prikaza ukljuujuci tekst, grafike i animacije. Dok su na poetku
istraivanja uenici koristili gotovo samo animaciju, kasnije su se sve više opredjeljivali za
jednostavniji tekst i grafike. Ova tendencija je i podrana i od ostalih studenta koji su najbolje
ocijenili jednostavan tekstualan (i humoristian) prikaz. Još jedan nain za korištenje
animacije u socijalnom uenju je zamjenjivanje suradnika sa animiranim agentom. Animirani
agenti mogu pomoi uenicima prikazujui zadatke, reagiranjem na njihove odgovore
(kimanjem glave kada razumiju komunikaciju) te pomaganje uenicima sa navigacijom kroz
kompleksne virtualne svjetove [5].
Primjena animacije u obrazovanju inenjera
U ovom poglavlju osvrnuo bih se na naješe probleme na koje nailazi raunalna
animacija u inenjerskom obrazovanju. Faktora koji utjeu na uinak korištenja animacije je
iznimno mnogo, poevši od tehnoloških zahtjeva, skupe specijalizirane opreme, odnosno
financijskih mogunosti institucija pa do mentalnih sklopova i kognitivnih sposobnosti
studenta.
Kao što smo ve rekli, animacija se prema nainu prikazivanja sadraja naješe dijeli
na opisnu i interaktivnu koje se smatraju temeljnim i naješe korištenim animacijama, i na
kvizove kojima se kroz raunalnu animaciju testira znanje studenta, a koje je po mojem
skromnom mišljenju jednim dijelom zapostavljeno. Mišljenja sam da uenici, a posebno se
odnosi na one sa slabijim predznanjem i „ogranienim“ kognitivnim sposobnostima, te samim
time esto i niim voljnim momentom, da bi spoznali i uili njima apstraktan sadraj a koji u
tehnologiji koja se danas rapidno razvija esto i jest apstraktivan i u poetku nerazumljiv,
potreban interaktivni sadraj i slikovit prikaz što se integriranjem animacije u nastavni proces
moe postii. Kljuna stvar je demonstrirati i organizirati sadraj pojedine lekcije. Za neke
studente animirani video kompleksne teme je iznad njihovih mogunosti uenja.
Zaustavljanje video simulacije ili dodavanje dijaloga riješava ovaj problem. Kontroliranje
tempa animacije takoer utjee na bolje svladavanje gradiva. Loginom se time namee
injenica da uenici slabijeg interesa, što zbog ne mogunosti razumijevanja odreenog
nastavnog(opisnog) sadraja, što zbog „nekompetencije“ nastavnika ili institucije, od elje za
spoznajom istoga esto odustaju. Primjenom interaktivnog sadraja mnogo bi se lakše takve
studente motiviralo i zainteresiralo, samim time i postiglo „prodiranje znanja“ i proširivanje
njihovih spoznaja, a vjerujem i dokazalo da su ljudi esto „ogranieni“ samo ako sami sebe u
to uvjere, drugim rijeima, odustanu.
Istraivanja pokazuju i probleme s memorijom. Naime, moramo pamtiti informacije
koju su nam vane kroz cijelu animaciju. Tu dolazimo do problema, odnosno injenice da
naša radna memorija nije beskonana, te esto završi zatrpana nevanim informacijama. Da bi
se riješio ovaj problem potrebno je imati i slike najvanijih dijelova animacije kako bi se
korisnici mogli podsjetiti na najvanije segmente bez puno napora. Prema Loweu, najvei
problem animacije je upravo to zatrpavanje informacijama koje dovodi do nemogunosti
obrade svih informacija. Neke pak animacije djeluju predirektno te korisnici obraaju panju
samo na dinamiku animacije te samu dinamiku smatraju vanom, a na taj nain niti ne
pokrenu nikakvu kognitivnu obradu. Ovu pretpostavku dokazali su Schnotz i Rasch. Pokazali
su uenicima animaciju Zemlje koja se vrti sa svojim vremenskim zonama te upitali „ zasto je
Magellan mislio da je stigao u srijedu, iako je stigao u etvrtak?“. Dokazali su da su uenici
bolje shvatili gledajuci u slike nego u animacije, upravo zato jer nisu ni pokrenuli kognitivnu
obradu podataka nego su se oslonili na vanjske imbenike koje im je pruala animacija.
Jedan primjer isticanja bitnog kod primjene animacije u obrazovanju je primjer
Malonea koji, je spomenut u objašnjenju afektivnih i motivacijskih obiljeja animacije, no
kojeg u zbog potrebe ponavljanja bitnih segmenata ponovit.
Malone je istraio razliite verzije raunalne igre „Breakout“ te je saznao da su
animirani efekti kao što je razbijanje cigle na zidu najvaniji za privlanost igrice. Drugim
21
je „izdvojiti“ raznim audio i video efektima.
injenica da svaki ovjek mora sam sebe trenirati, teiti uvijek neemu višem od
trenutnog stanja, moe se primjeniti i na animaciji. Mnogo je studenta u trenucima
upoznavanja sa animacijom zbunjena i ne zna na što se koncentrirati, a na to ponajviše utjee
kompleksnost materijala koji treba savladati,a o emu je Salomon prouavajui došao do
zanimljivih saznanja.
Salomon je prouavao koliko truda su uenici spremni odvojiti za uenje. Uenici sa
dobrim metakognitivnim sposobnostima bi trebali uloiti tono onoliko truda koliko je
potrebno. Trud varira s obzirom na kompleksnost materijala koji treba savladati. Dokazao je
da djeca upotrebljavaju puno manje napora dok ue putem televizije nego dok itaju tekst.
Televiziju se percipira kao zabavu, dok je tekst uenje. Isto vrijedi i za animaciju. No problem
je što dok uimo animacijom gradivo percipiramo kao lako, i ne dajemo mu dovoljnu vanost.
Takoer je dokazano da ukoliko se istreniramo koristiti animacije puno lakše emo uiti od
njih i prihvaati ih kao znanje. ak i uenici koji su imali nastavnika koji im je objašnjavao i
vodio ih kroz procese su puno više nauili nego oni koji su sami pokušali uiniti isto.
Kako bi se nastavnicima olakšalo donošenje odluke o razvoju i primjeni animacije u
podruju tehnike, razraen je okvirni model primjene raunalne animacije u pojedinim
podrujima inenjerskog obrazovanja, usklaen s metodikim okvirom za primjenu animacije
u nastavi [11]. U modelu su prikazana pojedina podruja inenjerskog obrazovanja, mogua
obiljeja animacije koje navodi Ainsworth [5], a uvaeni su i opi uvjeti bitni za svaku
nastavu tehnikog obrazovanja [11]. Meu tim uvjetima, donošenje poetne odluke o primjeni
animacije u nastavi izravno je u svezi s mogunostima uporabe izvorne stvarnosti na kojoj e
se graditi glavne aktivnosti studenta. Animaciju u nastavi ne samo da je mogue, ve je i
poeljno, koristiti i uz aktivnosti na izvornoj stvarnosti. Animacija pri tom moda gubi
prioritet, no, ako se postigne cilj razumijevanja odreenog tehnikog koncepta, procesa,
sustava, tvorevine ili tehnologije, onda animacija ima svoju svrhovitost.
I. Animacija u inenjerskom obrazovanju u podruju kemijskog inenjerstva
Podruje kemijskog inenjerstva od neizmjerne je vanosti za razvoj tehnologije,
osobito pri razvoju novih materijala, goriva i elektro-energetskih koncepata. Posebnost ovog
podruja je u tome što dinamike kemijske procese, vane za razumijevanje tehnologije, nije
mogue vidjeti „prostim“ okom ili ih postojeim nastavnim sredstvima nije mogue predoiti.
Stoga se, zbog zornosti prikaza kemijskih procesa koji su predmet prouavanja, a koje bi bilo
neusporedivo skuplje i vremenski zahtjevnije predoiti uz pomo izvorne stvarnosti, esto
pribjegava uporabi simulacija i animacija u nastavi. Kako su simulacije esto nedostupne,
skupe ili zahtjevne, raunalne animacije ostaju jedini izbor. S obzirom da ovakvi animirani
sadraji mogu pozitivno utjecati na kognitivne mehanizme i na motivaciju studenata, naješe
se i primjenjuju kao motivacijske i kognitivno znaajne animacije. Motivacijske animacije
trebaju slikovito i simboliki prikazivati procese iji tempo je prilagoen dinamici uvoenja u
nastavni sadraj. Iz takvih animacija se ne moe oekivati razumijevanje procesa, ve samo
poticaj na sloenije aktivnosti u nastavi. Kognitivno znaajne animacije nuno trebaju
22
sadravati odreene elemente interakcije sa studentima, pri emu e oni moi prilagoavati
tempo animacije, te e dobiti dodatne informacije (poveznice, objašnjenja i sl.) o procesu
nakon zaustavljanja iste. Vano je istaknuti kako se ovakve animacije, s obzirom na
oekivano predznanje koje studenti posjeduju, trebaju koristiti paralelno uz glavnu aktivnost
studenata, ime se postie bolje razumijevanje procesa, koncepata, sustava ili tehnologije. Pri
tom se glavna aktivnost u inenjerskom obrazovanju moe odnositi na razliite proraune
uinkovitosti sustava ili koncepta s obzirom na odvijanje kemijskog procesa, mogunosti
predvianja promjena i ishoda procesa u promijenjenim uvjetima i/ili ulaznim parametrima,
pravilan izbor materijala, parametara, goriva i sl.
Slika 5.1 Animacija bio-fotonaponskih ureaja u kemijskom inenjerstvu.
II. Animacija u inenjerskom obrazovanju u elektrotehnikom podruju:
U podruju elektrotehnike i elektronike raunalna animacije i simulacije, razliitih
sklopova (strujnih krugova), rada tvorevina ili procesa, mogu biti od velike je vanosti za
razumijevanje istih. Pri tom se istie vanost animacije kojom se zorno mogu prikazati
procesi i tijekovi elektrinih impulsa ili elektrine energije (struje) koji nisu vidljivi.
Animacije ujedno mogu biti vane i iz aspekta izbjegavanja moguih opasnosti pri
eksperimentiranju s izvornom stvarnosti. Primjenimo li interaktivnu animaciju u kojoj
student djeluje kroz raunalnu animaciju implementirajui parametre potrebne za rješavanje
zadanog problema, a pritom nije prethodno osposobljen (što interaktivna animacija modernih
softwerskih rješenja zahtjeva) dolazi do mogunosti pogreške, kratkih spojeva i sl., koji su
nedopustivi u radu s izvornom stvarnošu. Stoga je u inenjerskom obrazovanju u
elektrotehnikom podruju nastavni rad s motivacijskim i kognitivno znaajnim animacijama
vano provoditi prije glavnih aktivnosti studenata, koje e ujedno biti popraene intenzivnom
formativnom evaluacijom razumijevanja procesa, koncepata, procedura, rada tvorevina i sl. U
ovom podruju glavne aktivnosti su eše povezane s razliitim osmišljavanjem, razvojem,
23
mjerenjima i ispitivanjima izvorne stvarnosti pri emu je visoko razumijevanje istih iznimno
vano za uspješnost takvih aktivnosti. Ipak, animacija moe izazvati i tzv. iluziju o
razumijevanju. Primjerice, ukoliko se u primjeni interaktivne animacije kojom upravlja
student fokusira na jedan aspekt (npr. strujni krug), moe propustiti druge, jednako vane
aspekte i poluiti neuspjeh aktivnosti. Ovaj detalj ukazuje na to kako je prethodno i paralelno
struno osposobljavanje te praenje i vrednovanje napredovanja od izuzetne vanosti.
Slika 5.2 Animacija Ohmovog zakona.
III. Animacija u inenjerskom obrazovanju u podruju strojarstva:
Podruje strojarstva u inenjerstvu jedno je od najcjenjenijih grana, izmeu ostalog
zbog zahtjevnog kognitivnog mehanizma koji kod studenata mora biti na visokoj razini kako
bi mogao percipirati sloenu shemu strojeva i procesa koje kao inenjer proizvodi ili
poboljšava. injenica je da se strojarstvo oslanja na razne prirodne znanosti poput
matematike, fizike, kemije, raunalstva, kao i na praktino iskustvo koje strojar stjee
izradom korisnih konstrukcija, procesa i sustava. S obzirom na navedeno smatram da je zbog
motivacijskog segmenta potrebno raunalnu animaciju u obrazovanju strojara primjenjivati
paralelno s glavnom aktivnosti, odnosno da struno osposobljeni nastavnici koriste raunalnu
24
animaciju uz dodatno objašnjenje teorijskog dijela kako studenti ne bi krivo razumjeli
sloenu shemu zadane konstrukcije ili sustava.
Slika 5.3 3D animacija etverotaktnog motora.
IV. Animacija u inenjerskom obrazovanju u podruju graditeljstva:
Raunalnu animaciju u podruju graditeljstva imamo priliku pratiti na primjeru
gradnje novog nogometnog stadiona Kandrida u Rijeci. Koliko je to sloen proces svjedoi
injenica da je zaposlen iznimno veliki broj inenjera s raznih podruja. Simulacija novog
stadiona nedavno je predstavljena javnosti zajedno s brojnim problemima na koje je ovaj
projekt nailazio. Primjenom raunalnih animacija inenjeri su došli do idealnog nain
pristupanja problemu podzemnih voda, a isto tako i estih, do 200 km/h jakih udara bure na
tom podruju.
Kod obrazovanja studenata, buduih inenjera u podruju graditeljstva, raunalne
animacije i simulacije su este jer nije mogue jednostavno upoznati i razvijati objekte i
projekte iz izvorne stvarnosti. Dakle, bez animacija i simulacija bi procesi pripreme projekata
i valorizacije istih u obrazovnom procesu trajali neusporedivo dulje što bi neminovno dovelo i
do veih troškova, kako u obrazovanju tako i za saniranje posljedica „lošeg“ obrazovanja.
Raunalne aplikacije, koje se uestalo koriste u obrazovanju, su i razliite CAD aplikacije
koje danas pruaju brojne mogunosti za studentsku samostalnu izvedbu i korištenje
sloenijih modela, simulacija i animacija te tako i kognitivno razumijevanje zahtjevnih
objekata i procesa u graditeljstvu. Stoga se animacije u ovom podruju mogu primijeniti kao
motivacijske, koje e potaknuti studenta na glavnu aktivnost, te kao kognitivno znaajne ali i
studentske animacije. Valja napomenuti da kognitivno znaajne i studentske animacije u
ovom podruju trebaju odraavati objekte, procese i tehologiju iz izvorne stvarnosti, na
kojima e studenti moi valorizirati rezultate vlastihih aktivnosti. Glavne aktivnosti studenata
u ovom podruju naješe se odnose na planiranje, projektiranje te poboljšavanje objekata,
procesa, tehnologije ili sustava koji ve egzistiraju u stvarnosti, te na valorizaciju vlastitih
rješenja. Animacija pri tom moe bitno doprinijeti razumijevanju, kako strukture i osobina
objekata u graditeljstvu, tako i metodologije njihova nastajanja i valoriziranja.
Uzevši u obzir navedene injenice, aspekte i teorijsku podlogu, u okvirnom modelu
uporabe animacije u obrazovanju inenjera istie se vanost primjene iste u uvjetima u kojima
nije mogue apstraktne i nevidljive pojave i procese predoiti drugim nainima ili ih nije
mogue predoiti u realnom vremenu. Osim toga, ništa manje vaan metodiki aspekt ukazuje
na to kada je u nastavi poeljno primijeniti animaciju u odnosu na glavnu aktivnost studenta.
Primjena u odnosu na glavnu aktivnost uvelike ovisi o razvijenim kognitivnim modelima
studenata, ali i o vrsti glavne aktivnosti te dostupnosti sredstava izvorne stvarnosti. Okvirni
26
model je ovdje razraen samo za neka temeljna podruja u inenjerskom obrazovanju, za koja
imam vlastite spoznaje nastale tijelom studija Politehnike. Meutim, animaciju je na vrlo
slinim osnovama mogue primijeniti i u drugim podrujima inenjerskog obrazovanja, poput
bio-inenjerstva, inenjerstva materijala te mnogih drugih, danas razgranatih podruja
inenjerskog obrazovanja.
27
Zakljuak
glavna aktivnost, krajnji ciljevi nastave i obiljeja kojima animacija moe doprinijeti
postignuima studenta.
Razna istraivanja pokazala su da korištenje samo animacijskih sadraja moe i
nepovoljno utjecati na studente pogotovo u obrazovanju inenjera. Kako do toga ne bi došlo
nastavni procesi i nain predavanja znanja uenicima mora biti raznovrstan, egzaktan,
nedvosmislien i razumljiv, a najbitnije segmente lekcije, u samoj animaciji, treba naglasiti
kako bi uenicima bilo lakše raspoznati vano od manje vanog.
Zbog nedostatnog iskustva studenta sa raunalnom animacijom i još uvijek ne
dovoljno dobrih uvjeta školskog okruja, aktivnosti se moraju prilagoavati studentima, a
izvornu stvarnost esto nadopunjavati didaktiki preraenom. Kontekstualizacija izuzetno
vaan segment nastavnog procesa pri emu, uz prioritetnu izvornu stvarnost, razliiti artefakti
i tehnike, poput raunalne animacije, mogu doprinijeti postignuima studenata i motivirati ih
za rad.
Kako bi se studente motiviralo i potaknulo, a sve sa ciljem što veeg broja visoko
obrazovanih inenjera za praktine aktivnosti preporuuje se primjena motivacijskih
animacija prije glavne aktivnosti studenta.
Primjena raunalne animacije paralelno uz aktivnosti na izvornoj stvarnosti moe
imati izvanredan utjecaj na budue shvaanje nastavnih sadraja kroz raunalnu animaciju.
Animacija pri tom gubi prioritet, ali u tom momentu to je manje bitno ukoliko se kod
korisnika koji istovremeno gleda animaciju i izvornu stvarnost poboljša kognitivna
konstrukcija, a time je cilj postignut.
U radu je istaknut mogui model primjene raunalne animacije po podrujima
inenjerskog obrazovanja, koji ini okvir za implementaciju animacije u nastavi. Modelom se
istie kako animacija rijetko kada moe biti osnova za razumijevanje sadraja, ali moe biti
vaan element u razvoju kognitivnih mehanizama i spoznaje studenata, koji su u
inenjerskom obrazovanju iznimno vani.
elim još istaknuti kako su dosadašnje spoznaje o primjeni raunalne animacije u
obrazovanju inenjera i uenju openito zasnovane na teorijskim pretpostavkama i
empirijskim istraivanjima u laboratorijskim uvjetima. Stoga daljnja istraivanja treba
usmjeriti na uvjete i utjecaj animacije u stvarnim uvjetima i situacijama i u razliitim
nastavnim podrujima. Rezultati takvih istraivanja mogu bitno utjecati na dosadašnje
spoznaje o utjecaju animacije na studente, pa tako i na nain i okvir za primjenu raunalne
animacije u inenjerskom obrazovanju.
28
Literatura
[1] T. Kelley, N. Kellam, ”A Theoretical Framework to Guide the ReEngineering of
Technology Education”, Journal of Technology Education, Vol. 20 (2), pp. 37-49,
2009.
[2] S. Kovaevi, Kurikulumska matrica tehnikih kompetencija u odgoju i opem
obrazovanju (Doktorska disertacija), Zagreb: Filozofski fakultet Sveuilišta u Zagrebu,
2012.
[3] J. Milat, ”Tehnika kultura bitna je odrednica sustava obrazovanja”, Društvena
istraivanja, Vol. 5 (1, 21), pp. 109-128, 1996.
[4] L. Xiao, “Animation Trends in Education”, International Journal of Information and
Education Technology, Vol. 3 (3), pp. 286289, June, 2013.
[5] S. Ainsworth, “How do animations influence learning?”, in Current Perspectives on
Cognition, Learning, and Instruction: Recent Innovations in Educational Technology
that Facilitate Student Learning, D. Robinson and G. Schraw, Eds., pp. 37-67, 2008.
[6] W. Schnotz, R. K. Lowe, “External and internal representations in multimedia
learning”, Learning and Instruction, Vol. 13, pp. 117– 123, 2003.
[7] E. Luader, 3D Displays. Chichester, UK: John Wiley & Sons (ISBN: 978-1-119-
99151-9), 2012.
[8] Moviestorm. [Online]. Using animation in schools: a practical handbook for teachers.
Moviestorm Ltd, 2011, Available: http://www.moviestorm.net [Accessed:12.05.2014].
[9] J. Bezjak, “Contemporary engineer pedagogic’s project research - using multimedia at
technology classes in technical and vocational schools“, Procedia Social and
Behavioral Sciences, Vol. 2, pp. 407–411, 2010.
[10] M. Bétrancourt, B. Tversky, ”Effect of computer animation on users’ performance: a
review”, Le Travail Humain, Vol. 63(4), pp. 311-330, 2000.
[11] Damir Purkovi, Primjena raunalne animacije u nastavi opeg obveznog tehnikog
odgoja i obrazovanja
https://sh.wikipedia.org/wiki/In%C5%BEenjerstvo