ÖĞRENEN ĠÇERĠK ETKĠLEġĠMĠNĠN GENĠġLETĠLMĠġ GERÇEKLĠK ĠLE ZENGĠNLEġTĠRĠLMESĠ ENHANCING LEARNER CONTENT INTERACTION WITH AUGMENTED REALITY Yasin ÖZARS LAN Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Bölümü ozarslan@gmail.com ozarslan@ogu.edu.tr ÖZET: Genişletilmiş Gerçeklik genel olarak gerçek ve sanal dünyanın 3 boyutlu ortamda gerçek zamanlı olarak bir araya getirilmesidir. Günümüzde başta bilişim, mekânsal uygulamalar, reklam ve eğlence sektöründe gelişme gösteren Genişletilmiş Gerçekliğin eğitimde öncelikli olarak öğrenen içerik etkileşimine yeni bir boyut kazandırması beklenmektedir. Öğrenen ve öğreticilerin gerçek dünyada çeşitli imkânsızlıklar sebebiyle ulaşamadıkları ya da somutlaştıramadıkları birçok etkinliği g enişletilmiş gerçeklik uygulamaları zenginleştirebilmeleri mümkün hale gelmektedir. Bu bağlamda bu çalışma Genişletilmiş Gerçeklik konusunda ulusal alan yazınına katkı sağlamayı amaçlamaktadır. Anahtar Kelimeler: Genişletilmiş Gerçeklik, Öğrenen Ġçerik Etkileşimi ABSTRACT: Augmented Reality in general combines virtual and real world in real time in 3 dimension environment. Nowadays Augmented Reality is showing expanded development in spatial practices, advertising and entertainment industry. However it is expected that Augmented Reality application will be popular at learner-content interaction in field of education. Teacher and learners could enhance educational activities with augmented realıty. Hence, this study aims to present Augmented Reality in field of education. Keywords: Augmented Reality, Learner Content Interaction 1. GĠRĠġ Ġçinde yaşadığımız fiziksel dünya en, boy ve yükseklik olmak üzere 3 boyutlu olmasına rağmen Rieber ın (1996) de belirttiği üzere uzun yıllar boyunca, üç boyutlu kavramları ders kitaplarında, yazı tahtalarında, slaytlarda, bilgisayar ekranlarında ve daha birçok ortamda iki boyutlu çizimler yoluyla tasvir edilmektedir. Her ne kadar süreçte bunları üç boyutlu görüntüleme ve sanal gerçeklik uygulamaları ile destekleme imkânımız olsa da bu tarz sistemlere her zaman için uygun maliyetlerle yaygın olarak ulaşmamız mümkün olmamıştır (Hagenberger, Johnson, & Will, 2006). Günümüzde ise bilgisayar yardımıyla oluşturulan 3 boyutlu modellemeler ve Sanal Gerçeklik (Virtual Reality - VR) uygulamaları ile bu kısmen de olsa daha uygun bir şekilde gerçekleştirilebilmesi mümkün hale gelmiştir. Genişletilmiş Gerçeklik (Augmented Reality - AR) ise fiziksel dünyanın sanal ile gerçek zamanlı olarak bütünleştirilerek aynı kadrajda bulunmasını hedefleyen uygulamalardır. Bu uygulamalar gerçek ile sanal ın bir araya gelerek etkileşime girmesini sağlayan önemli bir adımdır. 1.1. Gerçek ve Sanal Gerçek TDK nin Bilim ve Sanat Terimleri Ana Sözlüğü'nde (TDK, 2011) Düşünülen, tasarımlanan, imgelenen şeylere karşıt olarak, var olan olarak tanımlanmakta olup ikinci anlamında Bilinçten bağımsız olarak var olan olarak ifade edilmektedir. Sanal ise Gerçekte yeri olmayıp zihinde tasarlanan, mevhum, farazi ve tahmini olarak sözlükte yerini almaktadır. Bu durumda gerçek kişinin kendi duyularıyla algıladıkları iken sanal kişinin kendisinin düşünceleriyle tasarladığıdır. Bununla ilgili olarak Popper (1978) birbiriyle bağıntılı üç ayrı dünyadan bahsetmektedir. Bunlar içinde canlı ve cansız varlıkları barındıran Maddelerin Fiziksel Dünyası, psikolojik süreçleri ve kişisel deneyimlerimizi içeren Bilincin Dünyası ve insan zihninin ürettiği bilişsel varsayımların, dillerin, masalların, mitlerin, sanat eserlerinin, matematiksel denklemlerin teorilerin yer aldığı üçüncü dünyadır.
Maddelerin fiziksel dünyası ve insan zihninin ürettiği üçüncü dünya somut nesnelerden yâda onların ürünlerinden oluşmakta iken bilincin dünyası insanların zihin lerinde var olmaktadır. Zihinlerimizde oluşturduğumuz bu dünya sanal mekânlar olarak ifade edilse de, mekânın sanal ya da fiziksel olmasını belirleyen durum bizim algılamamızla ilgilidir. Mekân ile girdiğimiz etkileşime bağlı olarak biz onu gerçekmiş gibi hissedebiliriz. Bu durumda sanal, nesnel ve sabit olan fizikselin diğer bir ifadeyle gerçeğin dışında kalan, öznel ve değişime açık olandır ve gerçeğin karşıtı olarak değerlendirilemez. Ryan ın (1999) ifadesi ile gerçek dünya içinde olduğumuz dünya iken, olası dünyalar dışarıdan baktığımız yerlerdir. Bakış açımıza bağlı olarak bu olası dünyalar sakinleri için gerçektir. 1.2. GeniĢletilmiĢ Gerçeklik Genişletilmiş Gerçeklik, gerçek ve sanal dünyanın 3 boyutlu ortamda gerçek zamanlı olarak bir araya getirilmesidir. Günümüzde bilgisayar yardımıyla oluşturulan sanal gerçeklik (Virtual Reality - VR) ile fiziksel dünyanın gerçek zamanlı olarak bütünleştirilerek aynı kadrajda bulunmasını hedefleyen uygulamalardan oluşmaktadır. Genişletilmiş gerçekliğin en önemli özelliği kullanıcısının dünya görüşüne gerçek dünyadaki bilgiyi bilgisayar ile oluşturulmuş nesneler aracılığıyla yerleştirmesidir. Genişletilmiş gerçeklik için gerçek ve sanal ortamların birleştirilmesi, gerçek zamanlı etkileşim ve gerçek ortamlarda 3 boyutlu nesnelerin gösterilmesi gerekmektedir (Azuma, Baillot, Behringer, & Feiner, 2001). Anlaşılabilir bir görünüm için gerçeğin sanal ile konum ve bağlam açısından uyumlu olması önemlidir. Genişletilmiş Gerçekliğin video ve optik tabanlı olarak iki türü bulunmaktadır. Optik tabanlı sistemler görüntüyü retina üstünde canlandırmayı temel almaktadır. Fakat günümüzde bu çok maliyetli olduğundan basit bir kamera ya da görüntüleme cihazı ile resimlerin tek tek işlenip kullanıcıya sunulmasından ibaret olan video tabanlı sistemler tercih edilmektedir. Video tabanlı sistemlerde görüntünün alınması için her hangi bir kamera kullanılabilir. Dizüstü bilgisayarın web kamerasından cep telefonu üzerindeki kameraya kadar farklı kamera seçenekleri, yanında konumlama sistemi ve giyilebilir araçlar kullanılarak zengin içerikli uygulamaların geliştirilmesi mümkündür. Genişletilmiş Gerçeklik GPS ile kullanıcının konumunun tespit edilmesi, dijital pusula ve ivmeölçer ile hangi yöne bakıldığının bulunması, eldiven ve gözlük camı gibi değişik araçlarla gerçek dünyaya bakışımızı yeniden şekillendirmektedir. Mobil sektöründeki ilerlemeler ve QR kod gibi teknolojik geliş melerle video tabanlı sistemleri taşınabilir olarak eğitim etkinliklerinde kullanılmaktadır. Genişletilmiş gerçekliğin sağladığı imkânlarla bu cihazları kullanarak istediğimiz veriyi rahatlıkla gerçek dünyaya yerleştirilebiliriz. Genişletilmiş gerçeklik teknolojisinin ilk örneği olarak 1962 yılında Sanal Gerçekliğin Babası (Heilig, 1962) olarak ifade edilen Morton Heilig in Sensorama adını verdiği sanal bir deneyim içine 5 duyuyu kapsayacak şekilde geliştirdiği sistem kabul edilmektedir. Ama Genişletilmiş gerçeklik ilk olarak Boeing firmasında işçilerin eğitimine yardımcı olmak için uygulama geliştiren Tom Caudell tarafından 1992 yılında kullanılmıştır (Caudell & Mizell, 1992). Bilgisayar bilimlerindeki geliş melere bağlı olarak teknolojik yeniliklerin çeşitlenmesiyle birlikte 90 yılların başından günümüze kadar farklı uygulamalarla bilişim, mekânsal uygulamalar, reklam ve eğlence sektöründe geliş me göstermiştir. Her yıl düzenli olarak yayınlanmakta olan Horizon raporunun 2011 yılı için belirtilen önümüzdeki 5 yıllık süreçte yükseköğretimde önemli bir etkiye sahip olacak teknoloji alanları içinde " Genişletilmiş Gerçeklik" iki-üç yıl içinde uygulanabileceğine vurgu yapmaktadır (Johnson, Smith, W illis, Levine, & Haywood, 2011). Günümüzde genişletilmiş gerçeklik eğitim alanında beceri kazandırma, keşfetme temelli öğrenme, oyun, etkileşimli zengin içerik geliştirme, nesnelerin modellenmesi ve genişletilmiş gerçeklik kitapları (AR Books) olarak karşımıza çıkmaktadır. Genişletilmiş gerçeklik yazılım teknolojilerindeki gelişmelere bağlı olarak anlamsal ağ uygulamalarının yaygınlaş masıyla birlikte bilgisayarlar, taşınabilir cihazlar ve hatta basılı dokümanlar aracılığıyla etkileşimli bilginin s ağlanmasına yönelik anlamlı bir potansiyele sahiptir. 1.3. GeniĢletilmiĢ Gerçeklik ve EtkileĢim Günümüzde genişletilmiş gerçeklik, bir kamera ya da görüntüleme cihazı aracılığıyla çoğunlukla gömülü bir hedefi okuyup sanal olarak bilgisayarda üretilen görüntü ve gerçek dünyanın görüntüsünün yazılımsal olarak bir araya getirilmesiyle oluşmaktadır. Genişletilmiş Gerçeklik eğitim amaçlı olarak zengin içeriklerin oluşturulması için sanal dünyanın, gerçek dünyaya adapte edilmesini sağlayan diğer uygulamaların zayıf olduğu noktaları gerçeğe yakın düzeyde anlık olarak işleyebilen üstünlükte ortamların oluşturulmasını amaçlamaktadır.
Etkileşim öğrenenin ilgisini, katılımını ve uğraşını öğrenme sürecine dâhil etmek için kullanılan içerik sunum tekniği olarak ifade edilmektedir (Nicholson, 2005). Et kileşim, öğrenci ve içinde bulunduğu öğrenme ortamı arasında gerçekleşen ve en temel amacı da belirlenen öğrenme hedefi doğrultusunda öğrencide davranış ve tutum değişikliği sağlamaktır. Moore a (1996) göre öğrenme ortamlarında Öğrenci-Ġçerik Etkileşimi, Öğrenci-Öğretmen Etkileşimi ve Öğrenci-Öğrenci Etkileşimi olmak üzere gerçekleşen 3 çeşit etkileşim yöntemi bulunmaktadır. Etkili bir öğrenme, öğrencinin hem eğlendiği hem de öğrenmeye aktif olarak katılığı zaman gerçekleşebilir ki bu noktada da etkileşim kilit rol oynamaktadır. Genişletilmiş gerçeklik gerçek ortamlar ile bilgisayarda oluşturulan sanal nesnelerin etkileşimine imkân sağlayan bir teknolojidir. Eğitim öğretim açısından temel bilimler, tıp, mühendislik, havacılık, mimarlık alanlarındaki nesne ve olayların modellenmesi başta olmak üzere birçok müze ve tarihsel mekânın öğrenen için görselleştirilmesi ve etkileşimli bir biçimde sunulması mümkündür. Zengin içerikli uygulamalar geliştirmek adına günümüzde genişletilmiş gerçeklik uygulamalarında konumunun tespit edilmesi için dijital pusula ve ivmeölçer gibi değişik sensör yapılarına sahip cihazlar kullanılmaktadır. Piyasada yer alan birçok tablet ve mobil cihaz genişletilmiş gerçeklik için gerekli olan kamera ve gerekli uygulamaları çalıştırabilecek donanımlara sahiptir. Bunların yanında farklı giyilebilir teçhizatlar ile genişletilmiş gerçeklik deneyimini arttırmak mümkündür. Genişletilmiş gerçeklik için oluşturulan görüntünün alımı için tek ya da çift kameralı ve gerçek ortamlarla haberleşebilmesi için bluetooth ya da wi-fi desteği olan Sayısal Gözlükler mevcuttur. Bu özel gözlüklerle kameradan alınan çevre görüntüsü, dijital pusulayla alınan kullanıcı konum bilgisi, ivmeölçer yardımıyla elde edilen bakılan yön bilgisi çeşitli içeriklerle etkileşimli olarak birbirinin üstüne bindirilebilmektedir. Sanal olarak dokunmaya imkân sağlayan Veri Eldivenleri (Data Gloves) sahip oldukları sensörler sayesinde duyu organlarına yönelik uygulamalar g erçekleştirmek için idealdir. Gözlüklerden farklı olarak ekrana dökülen verinin kullanıcının önünde yer alan bir cam katmanına yansıtılmasına olanak sağlayan Baş Üstü Göstergeler (Head Mounted Display) vardır. Baş üstü göstergeler kafanızı önünüzdeki bir monitöre ya da başka bir vericiye çevirmenize veya eğmenize gerek olmadan genişletilmiş gerçeklik ile ilgili verinin işlenip önünüzdeki ekrana dökülmesine imkân sağlamaktadır. GeniĢletilmiĢ Gerçeklik Gözlüğü (Augmented Reality Eyewear) BaĢ Üstü Gösterge (Head Mounted Display) Veri Eldiveni (Data Glove) (Vuzix, 2011) (ARVisionHMD, 2011) (CyberGloves, 2011) ġekil 1: Genişletilmiş Gerçeklik için Gözlük, Baş Üstü Gösterge ve Veri Eldiveni Öğrenen genişletilmiş gerçeklik uygulamalarıyla duyusal olarak görme ve işitmenin bir adım ötesinde etkileşimlerinin sonucunda anlık olarak karşılık alabilmekte ve seçimleriyle değişimleri şekillendirmektedir. Bu değişimler eş zamanlı ve geri beslemeli bir süreç olarak kişinin yaptığı seçimlerle şekillenmektedir. Bu öğrenen içerik etkileşiminde kişinin ekrana verdiği tepkinin ötesinde ekranın da ona tepki vermesi anlamına gelmektedir. Böylelikle öğrenen nesnelere dokunma ve hareket ettirme gücüne sahip olmaktadır. Görüntüleme cihazının karşısındaki fiziksel konumunuzu ve bakış açınızı değiştirme hızınıza bağlı olarak tepkiler alabilmeniz ve bunları zenginleştirebilmeniz mümkündür. Böylece öğrenen ve öğreticilerin eğitim süreci boyunca gerçek dünyada çeşitli imkânsızlıklar sebebiyle ulaşamadıkları ya da somutlaştıramadıkları birçok nesneyi, olayı, deneyi ve uygulamayı gerçekleştirebilecek ve eğitim etkinliklerini daha eğlenceli hale getirebilecektir.
2. SONUÇ VE ÖNERĠLER Sonuç olarak genişletilmiş gerçeklik gerçek nesnelerin ya da sahnelerin sanal nesnelerle zenginleştirilmesidir. Genişletilmiş gerçeklik hem sanal ve hem de gerçek dünyayı birleştirerek kullanıcı deneyimini doğal ve sezgisel olarak arttırmayı amaçlar. Kullanıcı etkileşimini zenginleştirmek adına ek bilgileri ya da sanal nesneleri gerçek nesneler üzerine yerleştirir. Moore (1989), u zaktan eğitimde öğrenen için söz ettiğ i üç et kileşim biçiminden biri olan öğreneniçerik etkileşiminde öğrenme öğrenenin karşılaştığı bilgi ve içerik hakkında kendi kendine söyleşide bulunması ve bildikleri ile örtüştürmesi sonucu gerçekleşebileceğinden söz etmektedir. Moore'ın tanımladığı üç tip etkileşim yöntemine ek olarak Hillman, W illis, ve Gunawardena (1994) dördüncü bir etkileşim yöntemi olarak öğrenci-arayüz etkileşiminden söz ederek bağımsız olarak bilgisayar karşısında tek başına olan öğrenen için etkileşimin seviyesinin öğrenme ortamının etkililiğini ve verimliliğini açısından ne kadar önemli olduğuna vurgu yapmıştır. Nitelikli etkileşim kendiliğinden gerçekleşmez, tasarlanması gerekir. (Moore, 1996) Bu anlamda teknolojiler her ne kadar yaygın bir şekilde biliniyor olsa da öğrenim süreçlerinde uygun etkileşimler tasarlanamadığından etkin bir şekilde kullanılamamaktadır. Öğrenme etkinliklerinde öğrenciyi merkeze alabilmemiz için bu teknolojilerin doğru ve etkin kullanımını belirlememiz gerekmektedir. Genişletilmiş Gerçeklik bilgi ve becerilerin farklı duyu organlarının da işe koşularak kazandırılması adına eğitime bakışımızı yeniden şekillendirebilecek imkâna sahiptir. Bilişim teknolojilerinin yakınsaması ile gelen avantajları göz önümüze aldığımızda eğitim-öğretimde etkileşim adına yeni bir boyut getireceği açıktır. Bunun yanında profesyonel anlamda çok farklı alanlarda uygulanabilecek Genişletilmiş Gerçeklik uygulamalarının eğitim-öğretim için uygulanabilmesi ve buna uygun içeriklerin geliştirilebilmesi için öncelikli olarak bu teknolojinin ihtiyaçlarına cevap verebilecek farklı disiplinlerden uzmanlara ihtiyaç duymaktadır. Bu ekiplerin içinde programlama, 3 boyutlu çizim, animasyon, modelleme, mobil teknolojiler, donanım alanlarında uzmanlığa sahip kişilerin yanında öğretim tasarımcılarının da olması gerekmektedir. Bu konuda gerek dünyada gerekse ülkemizde çok sınırlı düzeyde çalış malar mevcuttur. Özellikle eğitim-öğretim boyutunda ülkemizde kayda değer çalış malar yer almamaktadır. Bunun temel sebebi bu çalışmalar için oluşturulacak ekibin programlama, 3 boyutlu çizim, animasyon ve donanım alanlarında uzmanlığa sahip olması gerekliliğidir. Ayrıca genişletilmiş gerçekliği oluşturabilecekleri donanımların maliyetlerinin şimdilik yüksek gibi gözükmesi bir diğer faktördür. Fakat bu noktada araç gereçten öteye insan kaynağı sorunu yaşanmaktadır. Genişletilmiş Gerçeklik uygulamalarının farklı boyutlarını mühendislik düzeyinde gerçekleştirebilecek kişiler bulunabilmesine karşın eğitim-öğretim amaçlı uygulamalar için bu sürecin öğretim tasarımını gerçekleştirebilecek alan uzmanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. KAYNAKÇA ARVisionHMD. (2011). Trivisio. Mayıs 12, 2011 tarihinde VRLOGIC: http://www.vrlogic.com/assets/images/arvisionhmd.jpg adresinden alındı Azuma, R., Baillot, Y., Behringer, R., & Feiner, S. (2001). Recent advances in augmented reality. Computer Graphics and Applications. IEEE, 21(6), 34 47. Caudell, T., & Mizell, D. (1992). Augmented reality: an application of heads-up display technology to manual manufacturing processes. Proceedings of the Twenty-Fifth Hawaii International Conference (s. 659-669). Hawaii: System Sciences. CyberGloves. (2011). Meta Motion. Mayıs 12, 2011 tarihinde Hand and Facial Motion Capture: http://www.metamotion.com/images/wireless_cg.jpg adresinden alındı Hagenberger, M., Johnson, P., & Will, J. (2006). Understanding the costs and benefits of using 3d visualization hardware in an undergraduate mechanics -statics course. Frontiers in Education Conference 36th Annual, (s. 9-14). Valparaiso University, IN.
Heilig, M. L. (1962). Father of Virtual Reality. Mayıs 10, 2011 tarihinde Morton L. Heilig (1926-1997): http://www.mortonheilig.com/ adresinden alındı Hillman, D. C., Willis, D. J., & Gunawardena, C. (1994). Learner-interface interaction in distance education: An extension of contemporary models and strategies for practitioners. The American Journal of Distance Education, 30-42. Johnson, L., Smith, R., Willis, H., Levine, A., & Haywood, K. (2011). The 2011 Horizon Report. Austin, Texas: The New Media Consortium. Moore, M. (1989). Three types of interaction. The American Journal of Distance Education, 1-6. Moore, M., & Kearsley, G. (1996). Distance Education: A systems view. Belmont: Wadsworth Publishing. Nicholson, S. (2005). A framework lor technology selection in a Web -based distance education environment: Supporting community-building through richer interaction opportunities. Journal of Education for Library and Information Science, 217-233. Popper, K. (1978, Nisan 7). Three Worlds. Mayıs 10, 2011 tarihinde The Tanner Lecture on Human Values: http://www.tannerlectures.utah.edu/lectures/documents/popper80.pdf adresinden alındı Rieber, L. (1996). Seriously considering play: Designing interactive learning environments based on the blending of microworlds, simulations, and games. Educational Technology Research and Development, 44(2), 43-58. Ryan, M.-L. (1999). Immersion vs. Interactivity: Virtual Reality and Literary Theory. SubStance, 28(89), 110-137. TDK. (2011). Bilim ve Sanat Terimleri Ana Sözlüğü. Mayıs 10, 2011 tarihinde Türk Dil Kurumu: http://www.tdkterim.gov.tr/?kelime=ger%e7ek&kategori=terim&hng=md adresinden alındı Vuzix. (2011). Augmented Reality Hardware Solutions. Mayıs 12, 2011 tarihinde Augmented Reality: http://www.vuzix.com/consumer/_images/image_wrap920ar_maxreality_bundle.jpg adresinden alındı