Design and Implementation of Stereoscopic 3D Dynamics Educational Simulation System

양안식 3D 동역학 교육용 시뮬레이션시스템 설계 및 구현

  • 정지성 (충북대학교 정보산업공학과) ;
  • 박찬 (충북대학교 정보산업공학과) ;
  • 오원근 (충북대학교 물리교육과) ;
  • 김미혜 (대구가톨릭대학교 컴퓨터교육과) ;
  • 류관희 (충북대학교 정보산업공학과)
  • Published : 2011.03.30

Abstract

Generally, learners performing experimental activities in physics education can understand concepts of force and dynamics more surely related to experiments in real daily life. In current education situation, however, they don't have enough experiments because of poor conditions such as lack of time for experimental performance. In order to supplement it, Jeong, etc[1] developed a 3D physics education simulation system using motion sensor controller. For enhancing the degree of concentration of experiment performance of leaners in the system, in this paper, we propose a stereoscopic 3D dynamics educational system with the tone of color method for visualizing 3D virtual experimental space stereoscopically. Learners can perform dynamics simulation more realistic through seeing stereoscopic images using the proposed system.

일반적으로 물리 교육에서 실험 활동을 통해 학습자들은 일상생활 중 경험과 밀접하게 연관된 힘과 운동 분야의 개념을 보다 확실하게 이해할 수 있다. 하지만 현재의 교육 실정에서는 실험 수행시간 부족 등의 열악한 환경으로 충분한 실험 활동을 하지 못하고 있다. 이를 보충하기 위해 정지성 등[1]은 모션센서 컨트롤러를 이용한 3D 물리교육 시뮬레이션 시스템을 개발하였다. 본 논문에서는 이 시스템에 학습자가 실험의 몰입도를 높이기 위해 3D 가상 실험 공간을 양안식 입체로 가시화하는 색상 방식의 양안식 3D 동역학 교육용 시스템을 제시한다. 학습자들은 제안한 색상 방식의 양안식 3D 입체 영상을 통해 보다 현실감 있는 동역학 시뮬레이션을 수행할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 정지성, 박찬, 장영희, 김아람, 오원근, 류관희. "3D 가상공간에서 모션센서를 이용한 기초 동역학 교육용 시스템 설계 및 구현". 한국컴퓨터게임학회논문지. 1(20), pp. 141-147. 2010
  2. 정지성, 장영희, 박찬, 이혜진, 김아람, 오원근, 류관희. "모션센서를 이용한 3D 물리교육 시뮬레이션 시스템". HCI2010 학술대회 , pp.309-311. 2010
  3. Viennot, L. "Spontaneous reasoning in elementary dynamics". European Journal of Science Education, 1, 205-221.1979 https://doi.org/10.1080/0140528790010209
  4. McCloskey, M. "Intuitive physics" Scientific American, 248. 114-122. 1983 https://doi.org/10.1038/scientificamerican0483-114
  5. McDermott, Lilian C. "Research on conceptual understanding in mechanics". Physics Today, 84, 24-33. 1983
  6. Driver, R., Guesne, E., & Tiberghien, A. "Children's ideas in science. Milton Keynes; Open University Press". 1985
  7. Ken Shoemake, "ARCBALL: A User Interface for Specifying Three-Dimensional Orientation Using a Mouse", University of Pennsylvania
  8. 박재형. "3D 디스플레이 기술 소개 및 개발 동향". The Korean Information Display Society, vol. 10, No. 3, pp. 2-14, 2009
  9. 박경세, 입체 TV 방송 기술, 서울, 커뮤니케이션북스. 2004.
  10. http://www.kbench.com. 3D Stereo Rendering, 엔비디아 3D Vision
  11. Jeetinder Singh, Harini Sampath, Jayanthi Sivaswamy. "An Open Source Virtual Lab for School Physics Education". International Institute of Information Technology, 239. 2009
  12. Hannes Kaufmann, Bernd Meyer. "Physics Education in VR :An Example". Technical Reports, Vienna University of Technology. Austria.TR-188-2-2010-03. 2009
  13. http://www.nvidia.com/object/ physx_new.html NVidia, PhysX