Rozszerzona Rzeczywistość w nauce fizyki

Rozszerzona Rzeczywistość (AR) w nauce fizyki

Rozszerzona rzeczywistość (ang. Augmented Reality, AR) to fascynująca technologia, która umożliwia łączenie wirtualnych obrazów z rzeczywistym światem. Często mylona z technologią VR, czyli wirtualnej rzeczywistości, do której potrzebne są specjalne gogle. AR umożliwia wyświetlanie modeli na żywo na ekranie urządzenia mobilnego, czyli wystarczy jedynie smartfon lub tablet.

Te wirtualne obiekty to np. trójwymiarowe modele, animacje, teksty lub dźwięki. Dzięki temu użytkownik może w interaktywny sposób eksplorować je w realnym świecie (np. na spacerze, czy siedząc na kanapie w domu).

Kiedy użytkownik korzysta z aplikacji AR na swoim urządzeniu mobilnym, kamera zaczyna rejestrować obraz z rzeczywistego świata. Następnie aplikacja AR dodaje wirtualne obiekty do tego obrazu, które wyświetlane są na ekranie urządzenia. Aby wirtualne obiekty zachowywały się jak w rzeczywistości, AR korzysta z informacji z czujników smartfona, takie jak przyspieszenie, kierunek i położenie urządzenia, aby dokładnie odwzorować położenie i ruch wirtualnych obiektów.

Istnieją różne rodzaje technologii rozszerzonej rzeczywistości (AR), z których każda ma swoje własne cechy i sposoby działania. Oto kilka najważniejszych:

  1. Marker-based AR (AR z markerem) – jest to najpopularniejszy rodzaj technologii AR. Polega na wykorzystaniu kodów QR lub innych wzorców (markerów), które są skanowane przez kamerę urządzenia. Pozwala to na wyświetlenie wirtualnych obiektów wokół nich. Kiedy kamera urządzenia wykryje marker, aplikacja AR dopasowuje wirtualny obiekt do niego i wyświetla go na ekranie.
  2. Markerless AR (AR bez markera) – w tym przypadku nie ma potrzeby stosowania markerów. Markerless AR wykorzystuje technologie takie jak GPS, akcelerometry i magnetometry, aby określić położenie urządzenia i wyświetlać na ekranie wirtualne obiekty.
  3. Projection-based AR (AR oparty na projekcji). Jest to rodzaj technologii, w której wirtualne obiekty są wyświetlane bezpośrednio na rzeczywistym obiekcie, jak ściana, podłoga lub powierzchnia stołu. W tym przypadku wirtualne obiekty są projekcją na rzeczywistą powierzchnię, a użytkownik może działać interaktywnie poprzez dotyk i gesty.
  4. Superimposition-based AR (AR oparty na nakładaniu). Jest to rodzaj technologii, w którym wirtualne obiekty są nakładane na rzeczywiste obiekty, takie jak przedmioty lub krajobrazy. Umożliwia to wyświetlenie dodatkowych informacji o nich. Na przykład, AR może być wykorzystane do wyświetlania informacji o muzealnych eksponatach lub dla lepszego zrozumienia architektury budynków.
  5. SLAM-based AR (AR oparty na rozpoznawaniu środowiska). Ta technologia wykorzystuje algorytmy rozpoznawania środowiska, aby tworzyć trójwymiarowe modele rzeczywistych obiektów i umieszczać na nich wirtualne obiekty. Użytkownik może w ten sposób wchodzić w interakcje z wirtualnymi obiektami w przestrzeni trójwymiarowej, co pozwala na realistyczne doświadczenia.

Te rodzaje technologii AR różnią się sposobem działania i cechami, ale mają jeden cel – pozwolić użytkownikom na interakcję z wirtualnymi obiektami w rzeczywistym świecie.

Rozszerzona rzeczywistość pozwala użytkownikom na doświadczanie interakcji z wirtualnymi obiektami w sposób, który wydaje się naturalny i przypomina rzeczywistość, dlatego znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak reklama, turystyka, medycyna, rozrywka czy edukacja. Technologię AR wykorzystują między innymi filtry w mediach społecznościowych lub gra Pokemon Go.

Rozszerzona rzeczywistość możebyć bardzo pomocna w nauczaniu fizyki. Pozwala na wizualizację abstrakcyjnych zjawisk fizycznych które ciężko zaobserwować w przyrodzie, w sposób interaktywny i atrakcyjny dla ucznia.

Pozwala to na interaktywną, prawie, że „namacalną” edukację i zaangażowanie wielu zmysłów w proces uczenia się. Jest to ciekawy sposób na urozmaicenie lekcji dotyczących np. pola magnetycznego, grawitacji i astronomii czy właściwości materii.

Serdecznie zapraszam do obejrzenia nagrania live’a z dr Weroniką Andrzejewską @bio_fizyczka z firmy Smart.Bee Club o wykorzystaniu technologii rozszerzonej rzeczywistości (AR) na lekcjach fizyki.

Istnieje wiele aplikacji wykorzystujących technologię AR, dzięki którym można urozmaicić naukę fizyki i innych przedmiotów ścisłych, np.:

  • Fizyka AR – trójwymiarowe karty AR z magnetyzmu, optyki, elektrostatyki, zjawisk cieplnych, drgań i elektryczności, produkowane przez firmę SmartBee. Dodatkowo aplikacja zawiera ciekawostki na temat zjawisk fizycznych oraz wybitnych naukowców. W zestawie znajdziecie dodatkowe gry oraz interaktywne quizy. UWAGA: Z kodem „paniodfizyki10” masz 10% rabatu na zakup kart FizykaAR: https://smartbee.club/produkt/fizyka-ar/
  • Elements 4D – umożliwia użytkownikowi naukę chemii poprzez wirtualne symulacje cząsteczek chemicznych. Aplikacja pozwala na eksplorowanie właściwości różnych pierwiastków chemicznych i ich reakcji, a także nauczanie podstawowych koncepcji związanych z chemią.
  • Spacecraft 3D – jest to mobilna aplikacja, która umożliwia użytkownikowi eksplorowanie wirtualnych modeli 3D statków kosmicznych i sond kosmicznych NASA. Dzięki niej można dokładnie przyjrzeć się detalom technicznym różnych misji kosmicznych NASA, tj. Mars Science Laboratory, Voyager, Juno.

UWAGA: Z kodem „paniodfizyki10” masz 10% rabatu na zakup kart FizykaAR firmy Smart.Bee Club: https://smartbee.club/produkt/fizyka-ar/

  • GeoGebra – zawiera wiele narzędzi matematycznych, m.in graficzny kalkulator, narzędzie do rysowania wykresów, symulacje fizyczne, narzędzia do geometrii. Dzięki technologii AR aplikacja umożliwia użytkownikowi interakcję z wirtualnymi obiektami i modelami matematycznymi w rzeczywistym środowisku. Można na przykład zobaczyć wirtualny trójkąt lub okrąg na biurku i manipulować jego rozmiarem i kształtem.
  • AirMesure – to mobilna aplikacja wykorzystująca technologię AR, która umożliwia użytkownikowi dokonywanie pomiarów wirtualnych obiektów w rzeczywistym środowisku. Dzięki tej aplikacji użytkownik może wykonywać pomiary odległości, długości, kątów i innych wartości związanych z geometrią i fizyką.
  • Sky Map AR – to aplikacja mobilna, która pozwala na eksplorowanie nieba za pomocą AR. Aplikacja pozwala na odkrywanie gwiazd, planet i innych obiektów astronomicznych oraz naukę podstawowych koncepcji związanych z astronomią.

Technologia AR może również pomóc w wizualizacji trudnych do zrozumienia koncepcji fizycznych, takich jak prawa fizyki kwantowej, co jest trudne do przedstawienia za pomocą tradycyjnych metod nauczania. Ponadto, technologia AR może być używana do tworzenia gier edukacyjnych i quizów. To sprawia, że nauka fizyki jest bardziej interesująca i angażująca dla uczniów.

Dzięki technologii AR uczniowie mogą zobaczyć wirtualne modele atomów, cząstek elementarnych, układów planetarnych, fal elektromagnetycznych i wiele innych zjawisk fizycznych w rzeczywistym środowisku. Pozwala to na lepsze zrozumienie różnych zjawisk fizycznych.

Źródła:

Yilmaz, Ozkan. “Augmented Reality in Science Education: An Application in Higher Education.” Shanlax International Journal of Education, vol. 9, no. 3, 2021, pp. 136-148.

Źródło: https://fizykaar.pl/

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *