Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов. Монография
.pdf
Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов 51
Во-первых, недопустимо предусмотреть многообразие
вариантов принятия педагогического решения. Поэтому в си-
муляторе рассматриваются наиболее классические ошибки, ко-
торые чаще встречаются у начинающего учителя при формиро-
вании способов учебной деятельности.
Во-вторых, симулятор не способен учесть овладение всей
структуры взаимодействия между учеником и учителем. На-
пример, в симуляторе при общении учитель не может видеть
эмоциональных изменений ученика, что исключает некоторые
характеристики речевого взаимодействия.
В-третьих, в современном образовании очень быстро ме-
няются ожидания относительно того, насколько хорошо буду-
щие учителя должны владеть различными умениями и навыка-
ми. Поэтому, если требования меняются, возникает вероят-
ность того, что критерии оценки качества обучения могут уста-
реть и перестать отражать текущие потребности, поскольку
создание симулятора является наукоёмким и дорогостоящим
процессом.
Несмотря на ряд ограничений, симулятор педагогической
деятельности имеет и ряд преимуществ. Важным достоинством
цифрового симулятора является возможность студенту целена-
правленно развивать навыки в составлении планов и проведе-
нии учебных занятий. Это позволяет будущим учителям прове-
рить свой уровень подготовки без страха и переживаний, а
также оценить, насколько хорошо выполнена работа и в каком
объеме. Кроме этого, обучение в симуляции способствует ус-
коренному приобретению профессиональных навыков, мини-
мизируя риски и уменьшая расходы необходимых в обучении
ресурсов.
Поскольку педагогический симулятор обладает большим
количеством решений, его использование в процессе обучения
помогает более эффективно вырабатывать у студентов навыки
контроля, самоконтроля, оценки результативности принятых
решений, способность отмечать собственные успехи и неудачи
без возможных ошибок в реальном классе [31]. Благодаря при-
52 Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов
менению цифрового симулятора возможно быстро получить
обратную связь с указанием определённых критериев оценки
знаний.
Опыт работы на симуляторе поможет студенту ориенти-
роваться на этапе постановки учебной задачи, сформировать
уверенность в принимаемых решениях по выбору дидактиче-
ских средств на начальных этапах урока.
При рассмотрении возможности применения педагогиче-
ского симулятора на географическом факультете ФГБОУ ВО
«НГПУ» заложена идея разработки урока географии в 3D среде
на базовой платформе Unreal Engine. Unreal Engine [39]. Гра-
фические возможности и инструменты программной среды по-
зволяют разработать необходимый контент для проведения
учебных занятий. В рамках учебных занятий определен класс, в
составе которого определены 10 обучающихся с которыми
взаимодействует преподаватель. В данном случае преподавате-
лем является начинающий педагог, ведущий урок. Для него
выстроен маршрут взаимодействия с обучающимися в зависи-
мости от выбранной преподавателем траектории обучения. По-
сле завершения учебного занятия в симуляторе для пользовате-
ля. в роли которого выступает студент и/или преподаватель,
выводится соответствующая таблица достижений. Таблица
достижений представлена в виде перечня критериев профес-
сиональных умений и навыков, исходя из 100-бальной шкалы.
В зависимости от результата пользователю предоставлены со-
ответствующие рекомендации по совершенствованию профес-
сиональных компетенций.
Интеграция виртуальной среды и обучающих сценариев
способствует не только повышению эффективности обучения,
но и созданию подхода, отражающего современные тенденции
в образовании. Применение симулятора в образовательном
процессе открывает новые возможности для участников, обес-
печивая более глубокое и интерактивное погружение в пред-
метную область. Педагогический симулятор становится инст-
рументом, способствующим развитию учебных навыков, кри-
Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов 53
тического мышления и переноса знаний в практические ситуа-
ции, обогащая образовательный процесс новыми возможно-
стями и перспективами.
2.2 Проектирование 3D-модели преподавателя и
виртуальной одежды
Перед началом реализации 3D-модели преподавателя и
виртуальной одежды важно определиться с соответствующим
программным обеспечением, которое будет использоваться при
разработке и интеграции виртуальной одежды в педагогиче-
ский симулятор. Правильный выбор набора программного
обеспечения гарантирует эффективный процесс разработки,
высокое качество создаваемой виртуальной одежды и возмож-
ность создания захватывающего цифрового опыта с элемента-
ми реализма.
Выбор подходящего программного обеспечения играет
ключевую роль в процессе разработки и интеграции виртуаль-
ной одежды по нескольким причинам:
1. Реализм и точность: программное обеспечение должно
обладать возможностью создания высокореалистичных моде-
лей одежды с точным моделированием ткани.
2. Наличие инструментов для анимации необходимо для
формирования динамичной и реалистичной одежды, особенно
в контексте игр и других интерактивных приложений.
3. Функции экспорта и совместимость с игровыми движ-
ками: программное обеспечение должно быть совместимо с иг-
ровыми движками, такими как, например, Unreal Engine или
Unity, чтобы обеспечить плавную интеграцию виртуальной
одежды в цифровые миры.
4. Эффективность рабочего процесса: важно, чтобы про-
граммное обеспечение имело интуитивно понятный интерфейс
и эффективный рабочий процесс для оптимизации разработки
и интеграции виртуальной одежды.
54 Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов
5. Расширенные возможности: программное обеспечение
со специализированными функциями, такими как поддержка
различных видов тканей, физическая достоверность и инстру-
ментарий для создания складок, способствует значительному
улучшению качества и реализма виртуальной одежды.
Современная трёхмерная графика позволяет воссоздать
невероятно реалистичную модель, порой неотличимую от
обычной фотографии. На данный момент существует множест-
во программ для 3D-моделирования, и перед тем, как выбрать
наиболее приемлемый вариант, необходимо выделить критерии
выбора программного обеспечения.
Для разработки 3D-модели учителя для программного
обеспечения выделяются следующие требования:
1. Возможность моделирования человеческих фигур, до-
пустимость скульптинга и детализации, а также инструменты,
которые будут позволять создавать реалистичные пропорции и
анатомию персонажа;
2. Текстурные карты и шейдинг. Текстурные карты – это
важный инструмент при работе с 3D-графикой, который позво-
ляет детализировать различные объекты с повторяющимися
текстурами. Это значительно экономит время и делает объект
интереснее в визуальном плане. Такой инструмент может, на-
пример, пригодиться при создании волос у персонажа. Не ме-
нее важным приспособлением в работе с трёхмерной графикой
является шейдинг (англ. shading – затенение) - процесс опреде-
ления внешнего вида объекта или поверхности. Такой процесс
необходим, чтобы создавать и настраивать материалы, освеще-
ние и текстуры, что играет важную роль в создании реалистич-
ных и убедительных визуальных эффектов. В 3D-
моделировании материалы будут определять основные свойст-
ва объекта, такие как цвет, отражение, прозрачность и блеск.
3. Анимация и риггинг – с помощью этих процессов
можно добиться реалистичных движений и поз, управлять ске-
летом объекта. Риггинг (англ. rigging — оснастка) — процесс
создания и настройки цифрового скелета модели, а также её
Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов 55
подготовки к анимации. Инструменты риггинга позволяют
управлять движением тела и мимики модели.
4. Поддержание распространенных форматов файлов для
импорта и экспорта, при последующем экспорте необходимо,
чтобы форматы совмещались с игровыми движками и прило-
жениями виртуальной реальности.
На основе проведенного анализа программного обеспече-
ния для разработки виртуальной одежды преподавателя нами
определены следующие среды:
- 3ds Max [26] и ZBrush [2], которые позволяют разрабо-
тать 3D-модель преподавателя;
- Marvelous Designer [28], данная среда позволяет созда-
вать трехмерные элементы одежды и других изделий из ткани
и кожи;
- Adobe Substance 3D Painter [27] – программа, которая
позволяет в реальном времени создавать наборы текстурных
карт для 3D-моделей
Виртуальная одежда является уникальной и инновацион-
ной концепцией, которая позволяет создавать и визуализиро-
вать одежду с помощью компьютерных графических программ
и технологий виртуальной реальности.
В реальном времени пользователи могут исследовать,
создавать и настраивать различные модели одежды без факти-
ческого шитья или производства материальных изделий.
Изучение и применение концепции виртуальной одежды
играет важную роль в современных технологиях, открывая но-
вые возможности в дизайне, коммерции, образовании и других
областях.
В педагогическом симуляторе виртуальная одежда играет
ключевую роль в создании реалистичного визуального облика
персонажа, что способствует созданию более реалистичного и
атмосферного обучающего опыта. Через использование вирту-
альной одежды возможно подчеркнуть профессиональный об-
лик персонажа, а также сделать его внешность соответствую-
щей концепции образовательной среды, способствуя глубоко-
56 Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов
му вовлечению и пониманию предмета. Кроме того, виртуаль-
ная одежда может быть эффективным средством для диффе-
ренциации персонажей и подчеркивания их уникальности, что
способствует глубокому погружению в образовательное про-
странство и повышению интерактивности симуляции.
Для разработки и интеграции одежды определим пере-
чень требований к созданию и использованию виртуальной
одежды для реалистичного изображения модели преподавателя
в цифровом симуляторе для географического факультета.
1. Выбор типов файлов. При работе с форматами файлов,
важно учитывать их ограничения и возможные проблемы, осо-
бенно при необходимости обмена файлами с другими пользо-
вателями, работающими на различных программах. В процессе
разработки виртуальной одежды самым оптимизированным
вариантом будет использование расширений файлов, которые
будут взаимодействовать с другими программами для трехмер-
ного моделирования, поскольку процесс создания виртуальной
одежды сложный и требует использования нескольких про-
грамм. Поэтому приемлемым вариантом будет использование
расширений файлов в формате OBJ и FBX.
2. Организация правильной полигональной сетки. Поли-
гональная сетка считается самым распространенным способ
создания 3D-моделей из простых плоских фигур. Правильная
полигональная сетка имеет точные и необходимые требования,
таких как правильное направление нормалей и направление
граней от точки к точке. Правильное направление нормалей
имеет решающее значение для реалистичного рендеринга и
точной физической симуляции. Направление граней от точки к
точке в трехмерном моделировании определяет, как будут ото-
бражаться края и поверхности объекта. Правильное направле-
ние граней необходимо для создания гладких непрерывных по-
верхностей и предотвращения визуальных артефактов.
3. Запекание текстур. Процесс создания текстурных карт
на основе геометрии и освещения трехмерной модели [9]. Та-
кое требование позволит облегчить проект благодаря тому, что
Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов 57
будет заниматься меньший объем памяти, но при этом вирту-
альная одежда будет выглядеть реалистично.
4. Оптимальные настройки для поведения физики объекта
в программах симуляции. В рамках соблюдения этого требова-
ния некоторые трехмерные объекты способны двигаться, а не-
которые могут оставаться статичными.
5. Качественное изображение растровой графики, с раз-
решением не менее 2048x2048(4к). Данное разрешение может
потребоваться для небольших деталей, например, детализация
ресничек и выставляется оно при экспорте из 3Ds Max.
Разнообразие и индивидуализация виртуальной одежды
обогащают образы персонажей, делая их более выразительны-
ми и адаптированными к учебным целям, что способствует
обогащению обучающего опыта в виртуальной реальности.
В наше время одежда становится важным элементом вы-
ражения личности и самовыражения. Она способна значитель-
но повлиять на наше самочувствие, уверенность в себе, а также
на восприятие и отношение окружающих людей. Каждая про-
фессия придерживается своего определенного стиля, у опреде-
ленных профессий уже существует своя специализированная
одежда, например, у полицейских, медицинских работников, у
остальных профессий в основном стоит придерживаться дело-
вого стиля.
Деловой стиль одежды — это дресс-код, который харак-
теризуется консерватизмом, элегантностью и практичностью.
Он применяется для создания профессиональной и дисципли-
нированной атмосферы.
Деловой стиль одежды, принятый в офисах и учебных за-
ведениях, обычно предполагает носить формальную или полу-
формальную одежду. В офисной среде это часто означает но-
шение костюмов, пиджаков, брюк или юбок, рубашек, блузок,
классических туфель.
В учебном заведении учитель не только передаёт знания
детям, но и заботится о развитии их моральных и эстетических
ценностей. Он должен обладать не только профессиональной
58 Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов
компетентностью, но и служить примером для учеников в раз-
личных аспектах жизни — от общения и поведения до ухожен-
ного внешнего вида.
В сотрудничестве с Профсоюзным комитетом Министер-
ство образования и науки России создало «Кодекс профессио-
нальной этики педагогических работников организаций, осу-
ществляющих образовательную деятельность», разработан на
основании положений Конституции Российской Федерации [3],
Федерального закона от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ «Об об-
разовании в Российской Федерации» [4], Указа Президента
Российской Федерации от 7 мая 2012 г. № 597 «О мероприяти-
ях по реализации государственной социальной политики» и
иных нормативных правовых актов Российской Федерации [6].
Согласно одному из положений этого Кодекса: «Внешний вид
педагогического работника при выполнении им трудовых обя-
занностей должен способствовать уважительному отношению
к педагогическим работникам и организациям, осуществляю-
щим образовательную деятельность, соответствовать обще-
принятому деловому стилю, который отличают официальность,
сдержанность, аккуратность» [5].
Прежде всего, одежда преподавателя должна быть опрят-
ной и комфортной, соответствовать возрасту и не отвлекать
обучающихся от образовательного процесса. В учебных заве-
дениях деловой стиль преподавателя должен соответствовать
корпоративному дресс-коду и быть функциональным и прак-
тичным. Общие черты делового стиля - аккуратность, сдер-
жанность, отсутствие ярких украшений и экстравагантных де-
талей.
Техническое задание (ТЗ), разработанное в соответствии с
межгосударственным стандартом ГОСТ 19.201-78, представля-
ет собой ключевой документ, устанавливающий требования к
разрабатываемому продукту или проекту [1]. ТЗ содержит де-
тальное описание требований к разработке, тестированию, и
внедрению конкретного продукта или проекта, и является ос-
новой для сотрудничества исполнителей и клиентов. Путем со-
Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов 59
держащегося в нем подробного описания проектирования, раз-
работки, тестирования и внедрения определенного продукта
или проекта, ТЗ служит основой для работ исполнителей и за-
казчиков. Главная цель ТЗ заключается в обеспечении единого
понимания требований и ожиданий заказчика, что является ос-
новой для создания проекта. Соответствие составленного в со-
ответствии с ГОСТом ТЗ способствует стандартизации и сис-
тематизации процесса разработки продукта, что помогает из-
бежать несоответствий и двусмысленностей, а также гаранти-
рует выполнение всех требований качества и безопасности. Да-
лее представлены главные элементы технического задания на
основе полного документа по ГОСТу 19.201-78 для виртуаль-
ной одежды учителя, полученные от руководителей проекта
цифрового симулятора географического факультета:
1. Назначение. Использование в виртуальных образова-
тельных средах, в данном случае в симуляторе географическо-
го факультета.
2. Требования к функциональным характеристикам: соот-
ветствие стандартам виртуальной реальности; реалистичная
визуализация; возможность изменения и настройки внешнего
вида (цвет, фасон и т.д.); совместимость с различными вирту-
альными платформами.
3. Отсутствие дефектов и сбоев при использовании.
4. Эстетические требования: одежда должна быть простой
и комфортной в носке. соответствие деловому стилю (офици-
альность, сдержанность и опрятность); применение классиче-
ских базовых цветов (преимущественно однотонная. допусти-
мы приглушенные и пастельные оттенки).
5. Минимальные системные требования для работы с вир-
туальной одеждой;
7. К дополнительным требованиям относятся: возмож-
ность интеграции с другими элементами виртуальной образо-
вательной среды; соответствие требованиям образовательных
стандартов; сопроводительная документация (руководство
пользователя и описание технических характеристик).
60 Инновационные цифровые решения для профессиональной подготовки педагогов
Основываясь на техническое задание, было принято ре-
шение разработать два виртуальных образа: 1 образ – брючный
костюм, состоящий из жилетки, брюк и блузки. 2 образ – пид-
жак с юбкой.
На рисунке 2.2.1 представлены эскизы деловой одежды,
которые можно будет применить в последующей разработке
виртуальной одежды для учителя. На эскизном этапе ищутся
композиционные и цветовые решения, помогают попробовать
разные идеи прежде, чем приступить к воплощению. Эскизы
для виртуальной одежды представляют собой руководящие
чертежи или изображения, которые используются для создания
дизайна одежды в цифровом формате. Они помогают визуали-
зировать общий вид и стиль будущей одежды, определяя ос-
новные детали, форму, линии и пропорции. Эскизы могут быть
использованы в качестве основы для создания 3D моделей и
выкроек для виртуальной одежды, обеспечивая точное воспро-
изведение задуманного дизайна.
Рисунок 2.2.1 Эскизы деловой одежды для учителя
Определившись с элементами одежды, можно перейти к
рассмотрению выкроек, поскольку они являются неотъемлемой
частью в создании как реальной, так и виртуальной одежды.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]