2. ábra: A főmenü, illetve a 3. feladatsor

Átírás

1 Virtuális valóság a térlátás fejlesztésében Kosztyán Zsolt, Sikné dr. Lányi Cecília, Frank Péter Veszprémi Egyetem, Képfeldolgozás és Neuroszámítógépek Tanszék H-8200 Veszprém, Egyetem u. 10. Absztrakt A térszemlélet, a térlátás, a térérzékelő képesség megfelelő szintű ismerete elengedhetetlen a közlekedéshez, a mozgáshoz, illetve minden egyes élethelyzethez. A valóság helyes érzékelése minden helyét változtató élőlénynek életszükséglete. A térszemléletre a mindennapi élet számos területén szükség van. Ennek bizonyítására számos példát találhatunk. A műszaki-ipari pályák visszajelzései is erre hívják fel a figyelmet! Az általános iskolai tananyag viszonylag kevés alkalmat biztosít a térszemlélet fejlesztésére. Ezért minden lehetőséget ki kell aknáznunk. Pszichológiai vizsgálatok szerint a képi gondolkodás fejleszthetősége viszonylag korán lezárul. Ezért ha éves korban mellőzzük a térgeometriai feladatok megoldását, az a későbbiekben behozhatatlan hátrányt jelent a tanulóknak és később komoly gondok forrásává válhat. A térfogalom, térszemlélet kialakulásában nem a percepció, a szó szoros értelmében vett szemlélet, hanem a cselekvés játssza a döntő szerepet. Kutatásunkban azt vizsgáltuk, hogy a Magyarországon az oktatásban kevésbé elterjedt VRML és anagliph technológia segítségével, részben az általános iskolai matematika anyagra épülő interaktív, cselekedtető számítógépes programmal hogyan fejleszthető a tanulók térszemlélete, térlátása. Ennek érdekében VRML nyelven készítettünk térlátásfejlesztő interaktív programokat. 1. Bevezetés A térszemlélet hiánya ugyan vagy talán jobb szóval: hiányossága a matematikai anyagnak csak egy meglehetősen szűk részénél okoz bajt és támaszt nehézséget: a térgeometriában; gyakorlati szempontból azonban igen fontos a helyes térszemlélet, és ezért azt fejleszteni kell, már korai iskolás korban is. A tapasztalat azt mutatja, hogy ha túl későn kezdünk foglalkozni vele, elkorcsosul a térszemlélet, és akkor már nehezebben fejleszthető, mintha jóval korábban gondoskodnánk gyakorlásáról. Semmiképpen sem elegendő a fejlesztéshez, ha mindig csak a rajzlap síkján kerülnek megoldásra a térproblémák. A jobb megértés érdekében a térben, térrel való cselekedtetés is lehetőséget kínál a térélményre. Kutatásaink során azt vizsgáltuk, hogy a Magyarországon az oktatásban kevésbé elterjedt VRML és anagliph technológia segítségével, részben az általános iskolai matematika anyagra épülő interaktív, cselekedtető számítógépes programmal hogyan fejleszthető a tanulók térszemlélete, térlátása. 2. A program fejlesztése

2 1. ábra: 6. osztályos gyerekek a program használata közben A program szükségességét illetően nem voltak kétségek. A tanulók térszemléltének fejlettsége nem éri el a kívánt szintet. Ebben megerősítettek azok az általános iskolai szaktanárok, akikkel a program fejlesztésének kezdetén és a kifejlesztés teljes ideje alatt folyamatosan konzultáltunk. A program fő célja, hogy a virtuális valóságban rejlő lehetőségek kihasználásával olyan eszközt adjunk a tanulók kezébe, melynek segítségével térszemléletük fejlődik. Mindez úgy, hogy a játékosan tanuljanak. A programhoz fel kellet kutatni azokat a feladattípusokat, melyek alkalmasak e célra, valamint hatékony módon megvalósíthatóak számítógépes oktató szoftverként. A program erőforrás igényének meghatározásakor tekintettel kellett lenni, arra a tényre, hogy sajnos a magyarországi általános iskolák számítógépparkja nem mindenütt felel meg a kor követelményeinek, sokhelyütt még mindig meglehetősen elavult, a modern programok futtatására nem alkalmas gépeken folyik az oktatás. Kompromisszumot kellett kötni, hogy milyen mennyiségű látványelem kerüljön bele a programba. Komoly mérlegelés után úgy döntöttünk, hogy a programot HTML, illetve az egyes animációkat VRML formátumban készítjük el. 2. ábra: A főmenü, illetve a 3. feladatsor

3 3. A kísérlet leírása 3. ábra: A 3., illetve a 6. feladatsor A kísérletre április 22. és 25. között került sor a veszprémi Bem-Széchenyi Általános Iskolában. A kísérletbe egy hatodik és egy nyolcadik osztályt vontunk be. A nyolcadikos osztály valamivel jobb képességű tanulókból állt, mint a hatodikos. A tanulók először kitöltötték az első tesztet, majd egy következő órán gyakoroltak a számítógépes programmal. A második teszt kitöltésére a 3. órán került sor A vizsgálati minta A résztvevők száma összesen 42 fő volt. Ez kis számú minta ugyan, de nem volt célunk komoly statisztikai következtetések levonása. Elsősorban a program hatékonyságára voltunk kíváncsiak. A minta: Összlétszám Lányok Fiúk 6. osztály (58.8%) 7 (41.2%) 8. osztály (44%) 14 (56%) 3.2 A feladatok csoportosítása A feladatokat képességfaktorok szerint két csoportba soroltuk be, tehát két részképességet feltételezünk. Eliottól kölcsönözve az elnevezéseket, ez a két faktor: a felismerés (rekogníció) és a manipuláció. Eliot ezeket az elnevezéseket az általa használt tesztek csoportosítására alkalmazta, Ezek plasztikusan fejezik ki nemcsak a tesztfeladatok közötti különbségeket, hanem a megoldásukhoz mozgósított részképességeket is. A képességfaktorok alapján a feladatokat kategóriák szerint a következőképpen soroltuk be: 1. feladat: szerkezetlátás 2-6. feladat: alakzatok képzeleti transzformációja 7. feladat: térbeli alakzat felismerése és megjelenítése

4 8. feladat: vetületképzés 3.3 Kiértékelés Egy 1984-ben elvégzett kísérlet eredményei szerint a térszemlélet fejlettségét szignifikánsan három tényező befolyásolja: a kísérleti személy neme matematika jegy rajz jegy Kísérletünkben e három tényező és a térszemlélet fejlettsége közötti kapcsolatot is vizsgáltuk. Ezen kívül a két korcsoport (6. és 8. osztály) teljesítményét is összehasonlítottuk. Előrebocsátjuk, hogy a viszonylag kis számú minta miatt a becslés nagy bizonytalanságot hordoz magában. lányok fiúk összesített 6. osztály 1. tesz 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. feladatcsoport , , , , feladatcsoport 37,32 37,9 0,58 42, , , , , ,2 3. feladatcsoport 58,95 59, , , , , , , , feladatcsoport 78,1 80, , , , , , , Össz. 56,55 58, , , , , , , , lányok fiúk összesített 8. osztály 1. tesz 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. feladatcsoport , , , , feladatcsoport46, , , , , , , , , feladatcsoport60, , , , , , ,875 88, , feladatcsoport83, , , , , , , , , Össz. 61, , , , ,4965 6, , , , táblázat: Feladatcsoportonkénti eredmények nemek szerint Matematika jegyek osztály 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. feladatcsoport ,5-2, feladatcsoport 18,3 14,9-3, ,667-18, ,64 41,26-0,38 3. feladatcsoport 58 40,083-17, ,25 41,667-16, ,188 45, , ,825 62,65 2, feladatcsoport ,75 94,3333-1, ,1 83,2 5,1 összeg 51,958 47,667-4, ,417 57,222-12, ,688 59,3-1, ,642 61,52 2, Matematika jegyek osztály 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. feladatcsoport , , feladatcsoport 60 19,8-40,2 46,65 51, , ,34 54,444 72,911 18, feladatcsoport83, ,75 55,125 66,5 11,375 77,85 95, , ,528 90,333 10, feladatcsoport ,375 94,333 6, ,9 94,3333-0, ,667 86,37-4, összeg 77,75 73,267-4, ,708 69,35 8, ,542 90, , ,324 84,378 12, táblázat: Feladatcsoportonkénti eredmények matematika jegyek szerint

5 Rajz jegyek osztály 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. feladatcsoport , , feladatcsoport60 36,6-23,4 31,96 36,6 4,64 41,2 44, , feladatcsoport50 33, , ,1 47, , ,25 59, , feladatcsoport , ,4 80, , , össz. 66, , , ,45 57,92-2,53 57, , , osztály 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. teszt 2. teszt fejlődés % 1. feladatcsoport , , feladatcsoport ,1 65,25 9,15 53, , , feladatcsoport , , , , , , , , feladatcsoport , , , , , , össz. 83, , , , , , , , , Eredmények 3. táblázat: Feladatcsoportonkénti eredmények rajz jegyek szerint Korcsoportonként jelentős különbséget tapasztaltunk. Mindkét korcsoportban az első teszthez képest javulás észlelhető. Ennek mértéke a hatodikosoknál azonban nagyon kicsi, mindössze 0,9 %, míg a nyolcadikosoknál már nagyobb mértékű: 10,3%.(1. táblázat) Nemek szerinti megoszlásban a hatodikosoknál a fiúk abszolút eredményben jobban teljesítettek mindkét tesztben, mint a lányok, viszont a 2. tesztben összeredményükben rontottak. A lányok relatív fejlődése nagyobb volt, mint a fiúké. A nyolcadikosoknál szintén elmondható, hogy a fiúk abszolút eredményei jobbak, mint a lányoké, azonban itt is azt tapasztaltuk, hogy a lányok relatív fejlődése nagyobb volt. A matematika jegyek vonatkozásában a következőket tapasztaltuk: Hatodikosok: Az 1. teszt alapján nem vettük észre, hogy a matematika jegy érdemben befolyásolná a feladatok eredményeit.(2. táblázat) A 2. teszt esetében viszont meg tudtuk állapítani, hogy a 2-es és 3-mas osztályzattal rendelkező tanulók gyengébben teljesítettek, mint a 4-es és 5-ös osztályzattal rendelkezők. Nyolcadikosok: Az 1. teszt alapján szintén nem tudtuk kimutatni, hogy a matematika jegy szignifikánsan befolyásolná az eredményeket.(2. táblázat) A 2. tesz eredményei alapján, azonban megállapíthatjuk, hogy minél jobb osztályzattal rendelkezik valaki matematikából, annál jobb teljesítményt nyújtott. A 4-es és 5-ös osztályzattal rendelkezők fejlődése nagyobb volt, mint a többieké. Rajz jegyek vonatkozásában az alábbi eredmények születtek: Hatodikosok: Az 1. teszt alapján semmilyen kapcsolatot nem tudtunk kimutatni az érdemjegyek és a teljesítmények kapcsolatában. (3. táblázat)

6 A 2. teszt alapján megállapíthatjuk, hogy a csak az 5-ös érdemjeggyel rendelkező tanulók fejlődtek, a többiek rontottak. Nyolcadikosok: Az 1. teszt alapján meglepő eredményt kaptunk: a legjobb teljesítményt a 3-mas osztályzattal rendelkező tanuló(k) érték el, a legrosszabbat pedig a 4-es osztályzattal rendelkezők. (3. táblázat) A 2. teszt alapján nem változtak az eredmények. Mindössze a 4-es osztályzattal rendelkezők 12,4 %-os és az 5-ös osztályzattal rendelkezők 7,72%-os relatív javulása volt megfigyelhető. Fontos azonban megjegyeznünk, hogy ez az eredmény nem lehet reális, mert a nyolcadikosok között 3-mas osztályzattal mindössze egy tanuló rendelkezett. 4. Összefoglalás Kísérletünkben sikerült bizonyítanunk, hogy programunk alkalmas a térlátás fejlesztésére. Vizsgálataink során értékes tapasztalatokat is szereztünk azzal kapcsolatban, hogy a program mely részeit kell továbbfejleszteni, valamint hol kell a felhasználói felületen és a kezelhetőségen javítani. A jövőben programunk továbbfejlesztett verziójával, nagyobb mintán kívánjuk kísérletünket megismételni. 5. Irodalom [1] AMES, ANDREA L.-NADEAU, DAVID R.-MORELAND, JOHN L. (1999) VRML 2.0 Alapkönyv [2] DR. CZEGLÉDY, ISTVÁNNÉ - DR. HAJDU, SÁNDOR- DR. CZEGLÉDY, ISTVÁN (1996) Matematika program 7., Műszaki kiadó, Budapest [3] ELIOT, J. (1987) Models of psychological space: Psychometric, developmental and experimental approaches, Springer, New York [4] GERÉB, GYÖRGY (1969) Eljárásmód a térszemlélet vizsgálatára, Szegedi Tanárképző Főiskola Tudományos Közleményei, , Szeged [5] GERÉB, GYÖRGY (1971) Középiskolások térszemléletének kísérletes vizsgálata, Szegedi Tanárképző Főiskola Tudományos Közleményei, , Szeged [6] HORVÁTH, JENŐ.- KISS, ANDREA-HORVÁTH, LAJOSNÉ (1991) Néhány gondolat a térszemlélet fejlesztéséről, BDTF Tudományos Közleményei 8,Módszertani dolgozatok, Szombathely [7] KÁRPÁTI, ANDREA szerk.(1995) Vizuális képességek fejlődése, Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., Budapest és [8] MCGEE, M.G. (1979) Human spatiel abilities: Psychometric studies and environmental genetic, hormonal and neurological influences. Psychological Bulletin, 86, o. [9] SÉRA, LÁSZLÓ (1998) A vizuális- téri képességek és pszichometriai vizsgálatuk., ELTE, Budapest [10] SKANDERÁNÉ DR: APOR, MÁRIA (1987) A térszemlélet fejlesztésének lehetőségei a középiskolában, A matematika tanítása XXXIV. évf. 2. szám 46-54, Budapest [11] TÖRÖK, BÉLA (1990) Térlátásvizsgálat számítógéppel generált random-dot sztereogramok segítségével, Szemészet 127,