AR-технологии делают изучение геологии и других наук о Земле более наглядным и интерактивным. Вот 10 лучших AR-инструментов:
- AR Sandbox - интерактивная песочница для моделирования рельефа
- GeoXplorer - 3D-модели минералов и горных пород
- Google Expeditions - виртуальные экскурсии по ландшафтам Земли
- solAR - изучение планет Солнечной системы
- JigSpace - 3D-модели геологических процессов
- CleverBooks Geography - интерактивные карты для детей
- AR Physical Models - физические модели с AR-дополнениями
- Tornado Simulator - моделирование торнадо
- LakeViz3D - визуализация экосистем озер
- Giga-Imagery - сверхдетальные изображения геологических объектов
Эти инструменты помогают:
- Визуализировать сложные геологические процессы
- Проводить виртуальные эксперименты
- Изучать недоступные объекты
- Повысить вовлеченность учащихся
| Преимущества AR | Недостатки AR |
|---|---|
| Наглядность | Нужны совместимые устройства |
| Интерактивность | Возможны технические сбои |
| Безопасность экспериментов | Ограниченный контент |
| Поддержка разных стилей обучения | Когнитивная перегрузка |
AR-инструменты - эффективное дополнение к традиционным методам обучения наукам о Земле.
1. AR Sandbox
AR Sandbox - это интерактивный инструмент для обучения наукам о Земле, сочетающий физическое манипулирование песком с проекциями дополненной реальности. Он использует компьютерный проектор и устройство ввода с датчиком движения (например, камеру Microsoft Kinect 3D) для проецирования контурных линий и цветовой карты высот на поверхность песка.
Пользователи могут создавать топографические модели, формируя песок руками. Это позволяет визуализировать сложные процессы Земли, такие как:
- Формирование рельефа
- Движение воды по ландшафту
- Эрозия и отложение осадков
- Тектонические процессы
AR Sandbox был разработан Центром активной визуализации в науках о Земле имени У.М. Кека (KeckCAVES) в Калифорнийском университете в Дэвисе совместно с другими учреждениями. С момента запуска в музейных условиях в 2012 году, он был адаптирован для использования в более чем 150 университетах, исследовательских центрах, на конференциях, в государственных организациях и школах по всему миру.
Система включает три основные интерактивные функции:
- Затопление
- Осушение
- Замораживание
Эти функции позволяют демонстрировать взаимодействие топографии с водными процессами.
В образовательных целях AR Sandbox применяется для:
- Обучения чтению карт
- Изучения водосборных бассейнов
- Анализа рельефа местности
- Визуализации подповерхностных структур
"Песочница - это завораживающее устройство для рассказа историй", - отмечает Геологическая служба США, Каскадная вулканическая обсерватория.
В Университете Восточной Каролины преподаватели сообщают, что AR Sandbox помогает студентам на лабораторных занятиях по физической геологии интерпретировать контурные линии и визуализировать трехмерный ландшафт, изображенный линиями на топографической карте - концепции, которые студенты находят сложными.
Для создания AR Sandbox и использования открытого программного обеспечения доступны ресурсы на веб-сайте Центра KeckCAVES Калифорнийского университета в Дэвисе.
2. GeoXplorer
GeoXplorer - это мобильное приложение, которое позволяет пользователям исследовать геологические особенности в трехмерном пространстве с помощью дополненной реальности. Разработанное Лабораторией виртуальных планетарных исследований Фоссетта, это приложение предоставляет доступ к тысячам 3D-моделей местности и геологических образцов.
Основные возможности GeoXplorer:
- Просмотр кристаллических структур минералов и различных типов горных пород
- Изучение целых скальных обнажений и карт рельефа местности на Земле, Луне и Марсе
- Естественные жесты для вращения, изменения размера и манипулирования 3D-моделями
Приложение доступно как для iOS, так и для Android, что делает его удобным инструментом для студентов и преподавателей.
Мартин Пратт, разработчик GeoXplorer, отмечает:
"GeoXplorer позволяет пользователям исследовать актуальные данные о землетрясениях USGS в трех измерениях, а не просто на 2D-карте."
Это приложение особенно полезно для изучения геологии, так как оно позволяет:
- Исследовать редкие образцы, которые слишком хрупки для физического контакта
- Изучать марсианский рельеф по образцам, собранным NASA
- Виртуально посещать геологические достопримечательности, такие как Башня Дьявола в Вайоминге
GeoXplorer помогает студентам понять сложную трехмерную природу геологических структур без необходимости физических поездок. Это делает его ценным инструментом для дистанционного обучения и самостоятельного изучения наук о Земле.
В настоящее время GeoXplorer предназначен для индивидуального использования, но разработчики планируют создать общие пространства для совместного обучения, что еще больше расширит его образовательный потенциал.
3. Google Expeditions
Google Expeditions - это платформа виртуальных экскурсий, разработанная Google для образовательных целей. Она позволяет учащимся исследовать различные ландшафты Земли с помощью технологий виртуальной (VR) и дополненной реальности (AR).
Ключевые особенности Google Expeditions:
- Запущена в 2015 году, AR-версия добавлена в 2017 году
- Работает на смартфонах Android и iOS с использованием VR-гарнитур
- Предлагает более 600 виртуальных туров
- Партнерство с известными организациями, такими как Американский музей естественной истории и National Geographic
Google Expeditions позволяет учителям проводить виртуальные экскурсии для целых классов. Каждый набор для школы включает:
- 30 синхронизированных Google Cardboard с смартфонами
- Планшет для учителя
Это обеспечивает соотношение ученик:устройство 1:4, способствуя взаимодействию между учащимися.
Пример использования:
В одной школе 18 классов (около 450 учеников) приняли участие в AR-экспедиции. Даже обычно неактивные ученики с энтузиазмом включились в процесс, что показывает высокий уровень вовлеченности.
К сожалению, Google прекратил поддержку Expeditions 30 июня 2021 года, объединив его функции с Google Arts & Culture. Тем не менее, за время своего существования платформа оказала значительное влияние на образование:
"Google Expeditions может дать учащимся новый взгляд на предмет во время обучения", - отмечает Der Tagesspiegel.
С мая 2016 года более миллиона студентов приняли участие в виртуальных турах через эту программу, что говорит о ее популярности и эффективности в изучении наук о Земле.
4. solAR
solAR - это приложение дополненной реальности, которое позволяет изучать Солнечную систему прямо на экране смартфона. Оно предоставляет интерактивный способ исследования планет и их спутников.
Основные возможности solAR:
- Детальное изучение поверхности планет
- Масштабирование и вращение 3D-моделей
- Приостановка вращения для более тщательного осмотра
- Краткие описания с базовой информацией о каждой планете
Бесплатная версия включает Меркурий, Венеру, Землю с Луной и Марс. Дополнительные планеты и функции доступны через встроенные покупки.
Применение в образовании:
- Введение в изучение планет Солнечной системы
- Визуальная помощь в распознавании планет
- Создание скриншотов для дальнейшего обсуждения
"Творческие учителя смогут интегрировать solAR в уроки астрономии, а его визуальный аспект поможет ученикам научиться распознавать планеты." - Common Sense Education
Хотя solAR предлагает ограниченный набор планет в бесплатной версии, это приложение может стать отличным дополнением к урокам астрономии, помогая ученикам лучше понять строение Солнечной системы.
5. JigSpace
JigSpace - это платформа, которая использует дополненную реальность для создания интерактивных 3D-моделей по различным темам, включая науки о Земле. Приложение доступно для iOS, Mac и Windows.
Основные возможности JigSpace:
- Изучение 3D-моделей (называемых "Jigs") с помощью камеры устройства
- Около 50 готовых Jigs по разным темам, в том числе по наукам о Земле
- Возможность создания собственных Jigs (особенно в версии для iPad)
JigSpace предлагает модели по таким темам, как:
- Строение Земли
- Тектонические плиты
- Солнечная система
- Посадка марсохода
Применение в образовании:
- Учителя могут использовать JigSpace для объяснения сложных концепций
- Ученики могут самостоятельно изучать 3D-модели в удобном темпе
- Возможность делать скриншоты для проектов или писать заметки на основе наблюдений
Важно отметить, что JigSpace не ограничивается только образовательной сферой. Компании также используют эту платформу для презентаций и продаж. Например:
"С помощью JigSpace мы сократили цикл продаж с 6 месяцев до 6 недель." - Мэтью Киган, директор по инженерным приложениям, Automata.
JigSpace - бесплатное приложение с высоким рейтингом 4.9 в App Store. Оно может стать полезным инструментом для изучения наук о Земле, делая процесс обучения более наглядным и интерактивным.
6. CleverBooks Geography
CleverBooks Geography - это приложение дополненной реальности, разработанное для обучения географии детей в возрасте от 7 до 11 лет. Оно позволяет ученикам путешествовать по миру и изучать новые места с помощью визуализации и интерактивных элементов.
Основные возможности приложения:
- 3D-модели стран с информацией о географических особенностях, политическом устройстве, животных, растениях и культурном наследии
- Изучение погоды и сезонов в разных регионах
- Интерактивные тесты для проверки знаний
- Обновление AR-контента каждый квартал
CleverBooks Geography помогает учителям индивидуализировать уроки и вовлекать детей в самостоятельное обучение. По данным компании, использование AR-технологии может повысить результаты тестов на 33% и увеличить запоминаемость материала до 100%.
Приложение доступно бесплатно в магазинах приложений для Android и iOS. Для его использования требуется специальная рабочая тетрадь.
Отзывы пользователей подтверждают эффективность CleverBooks Geography:
"Это был действительно хороший опыт использования приложения CleverBooks Geography для детей начальной школы! Я был очень впечатлен, а дети были очень увлечены его использованием. Отличные детали о странах и подача материала. Дети были в восторге, когда континент ожил, и они смогли наблюдать животных, растения, достопримечательности в 3D." - Парайк Кроун, учитель начальной школы, Ирландия.
CleverBooks Geography - это часть глобальной учебной программы STEM, направленной на начальное образование. Приложение помогает развивать интерес и любознательность к предметам STEM через кинетические и аудиовизуальные подходы к обучению.
sbb-itb-b726433
7. AR Physical Models
AR Physical Models - это физические объекты, которые оживают с помощью технологии дополненной реальности. Они помогают учащимся лучше понять сложные концепции наук о Земле.
Один из ярких примеров - AstroReality EARTH. Это 3D-печатный глобус, который взаимодействует с AR-приложением:
- Масштаб модели: 1:106,300,000
- Диаметр: 3,15 дюйма (8 см)
- Цена: 86,99 долларов
Глобус показывает:
- Крупные города
- Данные о населении
- Экосистемы
- Геологические процессы
- Атмосферные явления
Другой пример - iSandBOX. Это интерактивная песочница с AR-проекцией:
- Вмещает до 10 игроков
- Позволяет создавать ландшафты
- Визуализирует горы, реки, вулканы
Музей Буэна Виста в Калифорнии использует iSandBOX для обучения детей наукам о Земле.
AR Sandbox, разработанный в рамках проекта LakeViz3D, применяется в более чем 150 организациях по всему миру. Он проецирует топографические карты на песок в реальном времени.
Как отмечают в Геологической службе США: "Песочница - это захватывающее устройство для рассказа историй".
Эти AR-модели помогают учащимся визуализировать сложные земные процессы и взаимодействия между различными системами планеты.
8. Tornado Simulator
Tornado Simulator - это инструмент смешанной реальности, который позволяет изучать формирование торнадо в виртуальной среде. Он предоставляет уникальную возможность наблюдать за поведением этих мощных природных явлений в безопасных условиях.
Ключевые особенности Tornado Simulator:
- Позволяет настраивать параметры торнадо, включая диаметр воронки и разницу давления в центре
- Демонстрирует разрушительное воздействие ветра на объекты
- Поддерживает многопользовательский режим для совместного обучения
Инструмент основан на веб-приложении "Tornadoes!" от Института совместных исследований метеорологических спутников (CIMSS). Он использует расширенную шкалу Фудзиты для классификации торнадо по силе ветра:
| Категория | Скорость ветра (км/ч) | Уровень разрушений |
|---|---|---|
| EF0 | 105-137 | Легкие |
| EF1 | 138-177 | Умеренные |
| EF2 | 178-217 | Значительные |
| EF3 | 218-266 | Сильные |
| EF4 | 267-322 | Разрушительные |
| EF5 | >322 | Катастрофические |
Исследование с участием 22 учеников шестого класса показало значительное улучшение результатов обучения при использовании Tornado Simulator в совместной работе. Ученики работали в парах, настраивая параметры торнадо и наблюдая за его взаимодействием с виртуальной деревней.
Марк Бове, старший научный метеоролог Munich Re US, отмечает: "Торнадо - самые мощные ветровые бури на Земле, с ветрами, потенциально превышающими 320 км/ч".
Tornado Simulator помогает лучше понять эти опасные явления и важность устойчивого строительства в районах, подверженных торнадо.
9. LakeViz3D
LakeViz3D - это инструмент дополненной реальности, разработанный для изучения экосистем озер. Он позволяет визуализировать и взаимодействовать с данными об озерах в трехмерной среде дополненной реальности.
Ключевые особенности LakeViz3D:
- Интерактивное моделирование водных систем
- Визуализация топографии и водных потоков
- Симуляция различных природных явлений (наводнения, засухи)
LakeViz3D стал основой для создания AR Sandbox - интерактивной песочницы с дополненной реальностью. AR Sandbox использует:
- Проектор для отображения цветных карт высот и топографических линий
- 3D-камеру (Microsoft Kinect) для отслеживания изменений поверхности песка
- Программное обеспечение для симуляции воды в реальном времени
| Функция AR Sandbox | Описание |
|---|---|
| Создание рельефа | Пользователи формируют топографию, перемещая песок |
| Симуляция осадков | Виртуальный дождь создается движением руки |
| Визуализация потоков | Отображение движения воды по созданному рельефу |
| Моделирование стихийных бедствий | Симуляция наводнений, прорыва дамб |
AR Sandbox, основанная на технологии LakeViz3D, широко используется в образовании:
- Более 150 университетов, исследовательских центров и школ по всему миру применяют эту технологию
- В Университете Редлендс AR Sandbox используется на курсах геологии и природных катастроф
- В Восточно-Каролинском университете студенты изучают движение воды в дренажных бассейнах
"Песочница - это завораживающее устройство для рассказа историй." - Каскадная вулканологическая обсерватория Геологической службы США
LakeViz3D и AR Sandbox помогают улучшить понимание сложных экологических взаимодействий в озерных системах и водосборных бассейнах через практический опыт и наглядную визуализацию.
10. Giga-Imagery
Giga-Imagery - это AR-инструмент, который предоставляет изображения сверхвысокого разрешения для изучения поверхности Земли. Он позволяет геологам и студентам исследовать мельчайшие детали геологических образований.
Ключевые особенности Giga-Imagery:
- Изображения состоят из миллиардов пикселей
- Возможность захвата как мелких деталей, так и общей картины
- Интеграция с дополненной реальностью для улучшения визуализации
Применение Giga-Imagery в геологии:
| Функция | Описание |
|---|---|
| Виртуальные полевые исследования | Изучение удаленных или недоступных геологических объектов |
| Анализ структур | Визуализация подземных структур в реальном времени |
| Обучение | Упрощение понимания сложных геологических особенностей |
Примеры использования:
1. GIGAmacro
Компания GIGAmacro разработала технологию создания сверхдетальных изображений. На их сайте представлен образец осадочной породы с окаменелостями из Центра интерпретации Стоунроуз. Студенты могут изучать породу и окаменелости в мельчайших подробностях.
2. Mid-Atlantic Geo-Image Collection (MAGIC)
Геолог Каллан Бентли из Северовирджинского общественного колледжа собрал более 2000 изображений сверхвысокого разрешения, которые доступны через коллекцию MAGIC на платформе GigaPan.
3. fieldVis
Прототип приложения fieldVis использует Giga-Imagery для визуализации структурной геологии. Оно было протестировано в образовательных и промышленных контекстах.
"Giga-Imagery позволяет быстро понять сложные структуры и обучать студентов-геологов структурной геологии в полевых условиях", - отмечают геологи, участвовавшие в исследованиях fieldVis.
Giga-Imagery значительно упрощает понимание сложных геологических данных, делая их доступными как для экспертов, так и для студентов.
Плюсы и минусы AR-инструментов
При использовании AR-инструментов для изучения наук о Земле важно учитывать их сильные и слабые стороны. Рассмотрим основные преимущества и недостатки:
| Преимущества | Недостатки |
|---|---|
| Интерактивность и наглядность | Необходимость совместимых устройств |
| Улучшение понимания сложных концепций | Возможные технические сбои |
| Поддержка совместной работы | Ограниченный контент |
| Мотивация учащихся | Когнитивная перегрузка |
| Адаптация под разные стили обучения | Проблемы конфиденциальности данных |
Преимущества AR в геологии
1. Интерактивность
AR-инструменты позволяют студентам взаимодействовать с геологическими объектами в трехмерном пространстве. Например, приложение GeoXplorer дает возможность изучать кристаллические структуры минералов и целые скальные образования в 3D.
2. Улучшение понимания
Визуализация сложных геологических процессов помогает студентам лучше усваивать материал. AR-технологии позволяют наглядно продемонстрировать такие явления, как движение тектонических плит или формирование вулканов.
3. Совместная работа
AR создает общую среду для совместного обучения. Преподаватель может настроить общую систему координат, чтобы несколько пользователей видели один и тот же виртуальный объект со своих устройств.
Недостатки AR в геологии
1. Технические ограничения
Для работы AR-приложений требуются совместимые устройства и надежное программное обеспечение. Это может создавать проблемы для учебных заведений с ограниченным бюджетом.
2. Когнитивная нагрузка
Обработка информации из реального и виртуального миров одновременно может вызывать когнитивную перегрузку у некоторых учащихся.
3. Этические вопросы
Использование AR-инструментов поднимает вопросы о конфиденциальности и безопасности личных данных учащихся, собираемых приложениями.
При внедрении AR-технологий в обучение геологии важно учитывать эти факторы и находить баланс между инновационными методами и традиционными подходами.
Заключение
AR-инструменты открывают новые возможности для изучения наук о Земле. Вот несколько ключевых моментов для учителей:
-
AR делает обучение интерактивным и наглядным. Например, AR Sandbox позволяет создавать топографические модели из песка с проекцией цифровых изображений.
-
Виртуальные эксперименты с AR безопасны и информативны. Студенты могут изучать геологические процессы без риска.
-
AR поддерживает разные стили обучения. Визуальные, кинестетические и другие типы учеников найдут подходящие инструменты.
Советы по внедрению AR:
1. Выбирайте инструменты, соответствующие целям обучения и потребностям учеников.
2. Согласуйте AR-активности с учебной программой.
3. Давайте четкие инструкции по использованию AR и ожидаемым результатам.
4. Отслеживайте прогресс учеников и давайте обратную связь.
5. Используйте AR как дополнение к традиционным методам, а не замену им.
Помните, что AR - это инструмент, а не самоцель. Грамотное применение AR может сделать уроки по наукам о Земле более увлекательными и запоминающимися для учеников.
