РАССКАЖИ МНЕ – И Я УСЛЫШУ, ПОКАЖИ МНЕ – И Я ЗАПОМНЮ, ДАЙ МНЕ СДЕЛАТЬ САМОМУ – И Я ПОЙМУ. КИТАЙСКАЯ ПОСЛОВИЦА. Каждый из вас, наверняка, хоть раз в жизни создавал самое простенькое изделие из листа бумаги — кораблик или самолетик. А в те времена, когда в магазинах не было такого выбора соломенных шляп и панам, люди летом нередко сооружали себе «пилотку» из газеты. И бумажные кораблики, и пилотка сделаны по принципу «оригами». Сегодня мы поговорим с вами о технике оригами.
Оригами (от япон. «ори» — сложить, «ками» — бумага) — искусство складывания из бумаги. Положения о значимости моделирования из бумаги для эффективного и успешного математического развития ребенка не новы. Различные технологии, использующие оригами, включены в программы школ и дошкольных учреждений многих европейских стран уже более десятилетия назад. В апреле 1996 г. в Санкт-Петербурге состоялась 1-я Всероссийская научная конференция преподавателей оригами, засвидетельствовшая тот факт, что курсы по обучению этому искусству все активнее включаются в образовательные программы.
Моделирование на материале оригами — творческий процесс для педагога. Каждый раз необходимо решать, каков будет игровой сюжет занятия, как вовлечь в них детей, анализировать математический потенциал изделий, выбранных для моделирования**. При этом полезно придерживаться следующих технологических правил.
1. Начинайте моделирование с простейших фигур, вид которых не слишком абстрактен. Во время занятия актуализируйте имеющиеся у детей знания об окружающем мире и расширяйте их.
2. Демонстрируйте процесс складывания с помощью большого квадрата, одна сторона которого белая, другая — цветная (яркая).
3. Всегда правильно используйте математические термины, связанные с моделированием (точка, отрезок, угол, треугольник, квадрат, прямоугольник, ромб; параллельные прямые, равные отрезки, углы, фигуры, подобные треугольники; прямой, острый, тупой углы, биссектриса угла; сторона, середина стороны, средняя линия, ось симметрии, диагональ и т.д.).
4. На первых занятиях демонстрируйте процесс складывания без схем, используя сказочный сюжет (логичный или парадоксальный).
5. Постепенно приучайте детей к условным знакам, схемам (например, с помощью алгоритмов).
6. Логика построения занятия должна быть следующей: моделирование репродуктивное — самостоятельное — творческое.
7. Давайте детям задание на дом — просите их складывать те фигурки, которые они научились делать в саду, и дарить их родным, друзьям и близким.
8. После того как дети научатся моделировать 5—6 фигурок, организуйте конкурс «Юных оригамистов» по двум номинациям: кто быстрее и кто качественнее смоделирует фигурку.
9. Собирайте новые фигурки, сложенные детьми самостоятельно, фиксируйте их авторство.
Возможные типы заданий:
♦ сложить фигурку по памяти;
♦ по схеме;
♦ словесному руководству;
♦ разобрать готовую фигурку и зарисовать схему ее моделирования;
♦ создать новую фигурку.
Важная особенность оригами, способствовавшая его быстрому распространению, — неограниченные комбинаторные возможности, кроющиеся в обычном листе бумаги.
Осуществляя поиск эффективных средств математического моделирования с дошкольниками, важно учитывать:
—положения А.В. Белошистой, Ж. Пиаже, Т.В. Тарунтаевой о специфике интеллектуального развития детей, генезисе числа у ребенка, амплификации математического развития;
—исследования Л.С. Выготского, Л.В. Занкова о связи обучения и развития; утверждения С.Л. Рубинштейна о качестве процессов анализа, синтеза и генерации как ядре общих интеллектуальных способностей;
—указания Л.А. Венгера, Я.А. Пономарева о формировании внутреннего плана действий в ходе математического развития детей 5—7 лет.
Моделирование посредством оригами системно учитывает эти положения.
Классическое оригами не предусматривает использования разрезов и склеиваний при моделировании изделий. Тем не менее, в работе с детьми возможно их минимальное количество для изготовления интересных геометрических игрушек — флексагонов— «гнущиеся многоугольники» (от англ. (tо flех— гнуться).
Флексагон – одна из простейших математических абстракций. в его основе лежат сенсорные эталоны формы.
Литература
1. Михайлова З.А. и др. Теории и технологии математического развития детей дошкольного возраста. – СПб.: «ДЕТСТВО-ПРЕСС», 2008.- 384с.
2. Формирование элементарных математических представлений у дошкольников / Под ред. А.А. Столяра. - М., 1988. – 297 с.
3. Смолякова О. К., Смолякова Н. В. Математика для дошкольников. В помощь родителям при подготовке детей 3—6 лет к школе.— М.: Издат-школа, 2002. – 305 с.
4. Теории и технологии математического развития детей дошкольного возраста. Хрестоматия / Сост.:З. А. Михайлова, Р. Л. Непомнящая, М. Н. Полякова.— М.: Центр педагогического образования, 2008. – 422 с.
5. Егоров С.Ф., Лыков С.В.. Волобуева Л.М. Введение в историю дошкольной педагогики/Под ред. С.Ф. Егорова. – М.: «Академия» 2001.-390с.
http://rudocs.exdat.com/docs/index-86991.html
http://rudocs.exdat.com/docs/index-3614.html
http://rudocs.exdat.com/docs/index-9499.html
http://nauka-pedagogika.com/pedagogika-13-00-02/dissertaciya-matematicheskoe-obrazovanie-v-perio
http://do.gendocs.ru/docs/index-147432.html?page=4d-doshkolnogo-detstva-metodologiya-proektirovaniya
Актуальность темы:
Оригами — искусство складывания бумажных фигурок — может быть очень полезно благодаря своему многостороннему воздействию на детей. Впервые оригами как фактор полезного воздействия на ребенка выделил основатель детских садов Фридрих Фребель, включивший в обучение воспитанников знакомство с техникой складывания фигурок из бумаги.
Современные педагоги не без оснований применяют оригами в работе с детьми, ведь замечено, что оно воздействует на развитие тонкой моторики и таких психических процессов ребенка, как внимание, память, мышление, воображение, а следовательно, на развитие интеллекта в целом.
Но развитие умственных способностей — не единственное назначение оригами в работе с дошкольниками. В процессе занятий и при использовании полученных фигурок заботливый педагог может решить многие задачи обучающего и воспитательного характера.
Оригами способствует воспитанию усидчивости, аккуратности, целеустремленности, активности, самостоятельности детей.
Складывание фигурок можно сопровождать познавательными рассказами различной направленности.
Цель мастер - класса: распространение и передача педагогического опыта.
Задачи:
- Повышение профессионального мастерства педагогов;
-Знакомство педагогов с приемами изготовления Оригами.
Материал и оборудование:
1. Цветная бумага
2. Ножницы
3. Клей
Ход работы:
Слайд 1
Мастер-класс по оригами
«Овладение методикой использования оригами как средства моделирования, направленного на развитие художественно-эстетического творчества детей»
Слайд 2
Орига́ми— древнее искусство складывания фигурок из бумаги. «Ори» в переводе с японского - «складывать», « Ками » – бумага. Искусство оригами своими корнями уходит в древний Китай, где и была изобретена бумага. Первоначально оригами использовалось в религиозных обрядах. Долгое время этот вид искусства был доступен только представителям высших сословий, где признаком хорошего тона было владение техникой складывания из бумаги. ОРИГАМИ
Слайд 3
Немного истории Две тысячи лет назад китайцы изобрели бумагу. Примерно тогда же и появилось искусство оригами. Но считается, что искусство оригами зародилось в Японии и оно даже старше, чем бумага. Первые фигурки оригами возникли из искусства драпировки ткани при изготовлении традиционной японской одежды.
Слайд 4
Значение оригами - Оригами развивает мелкую моторику рук. - Укрепляет внимание и усидчивость. - Занятия оригами безопасны, ведь для работы не требуется ничего кроме бумаги. - Развивает творчество (можно показать целый театр с помощью поделок оригами) - Развивает память, мышление, пространственное воображение, сообразительность - Оригами, гармонично развивает оба полушария головного мозга, движения пальцев становятся более точными. Ведь чтобы получилась красивая фигурка, нужны аккуратность, внимание, сосредоточенность.(это очень важно для тех, кто учится писать).
Слайд 5
Что дают ребенку занятия оригами совершенствование координации тонких движений пальцев; терпение и внимательность; развитие способности четко формулировать мысль; обучение элементам логического и абстрактного мышления; развитие усидчивости, наблюдательности, памяти и пространственного конструирования.
Слайд 6
Изготовление поделок из бумаги: увлекает дошкольников; будит детское воображение; приносит радость детям, так как в руках ребенка бумага оживает и за считанные минуты превращается в цветы, животных, птиц, поражающих правдоподобием своих форм и замысловатостью силуэтов; развивает креативность.
Слайд 7
Развитие речи дошкольников Оригами способствует развитию речи ребенка. Выполнив поделку ему необходимо о ней рассказать маме, бабушке, папе, другу и т.д. Ребенок неоднократно рассказывает как он делал, использует знакомые термины. Дети очень любят играть с поделками, обыгрывая знакомые произведения. Игрушки – оригами провоцируют детей на ведение диалога, что служит стимулирующим фактором для развития диалогической речи.
Слайд 8
Знакомство с основными геометрическими понятиями . Оригами знакомит детей на практике с основными геометрическими понятиями (угол, сторона, квадрат, треугольник и т.д.), одновременно происходит обогащение словаря специальными терминами. Дети учатся читать чертежи, запоминают условные обозначения.
Слайд 9
Стимулирование самообразования Увлечение оригами стимулирует детей к самостоятельным занятиям, поискам совместно с родителями книг по оригами, выполнение незнакомых моделей или повторение дома интересных поделок. Часто дети, увлекшись оригами, начинают заниматься и другими видами творчества.
Слайд 10
Художественно – эстетическое развитие ребёнка Модели выполненные из цветной бумаги доставляют удовольствие своим видом, радуют глаз создателя и зрителя.
Слайд 11
Использование оригами в современном мире В архитектуре. В хореографии. В арттерапии . В оформлении интерьера. В театрализованной деятельности. В различных играх. В развитии ребёнка.
Слайд 12
Знаменитый японский мастер оригами Акира Йошизава придумал «азбуку оригами». Это условные знаки и базовые формы
Слайд 13
Базовые формы. Складывание большинства фигурок в технике оригами начинается с несложных конструкций, название которых базовые формы. Все формы складываются из квадрата путем простых приемов.
Базовые формы выполняют роль основы при складывании более сложных фигурок.
Ниже приведены основные, самые простые базовые формы в виде сложенных фигурок.
Слайд 14
Условные знаки. Основные обозначения и условные знаки, принятые в оригами, необходимо знать очень хорошо, чтобы без труда читать схемы. Поначалу запомнить их бывает трудно, но, сделав несколько несложных фигурок, вы запомните эти обозначения.
Слайд 15
Виды оригами
Слайд 16
Простое оригами – виды оригами, разработанные для новичков или для людей с ограниченными физическими возможностями. Впервые был разработан английским поклонником оригами Джоном Смитом. В данной системе можно использовать только складки горой и долиной. А это, в свою очередь, означает невозможность использования большинства сложных приемов из классической техники. Поэтому разрабатываются новые техники, которые позволяют достигать нужных результатов без сложных манипуляций.
Слайд 17
Модульное оригами. Является одним из самых популярных и трудоемких техник складывания фигур из бумаги. Его используют при создании большой, объемной фигуры, состоящей из нескольких блоков или, так называемых, модулей. Вначале складываются несколько составляющих из одинакового или разного размера бумаги, а потом они просто вкладываются друг в друга, превращаясь в законченную композицию. Сила трения не дает всей конструкции распасться. Ярким примером модульного оригами является объемный шар, который часто используют в праздничном декоре
Слайд 18
Паттерн один из видов диаграмм оригами, представляющий собой чертёж, на котором изображены все складки готовой модели. Паттерн бывает удобен для описания сложной модели, когда обычная запись бывает слишком громоздкой. Более существенно, однако, то, что паттерны стали использоваться при проектировании современных сверхсложных моделей, подняв искусство оригами до небывалых высот реализма
Слайд 19
Мокрое складывание Виды техник оригами не обходятся без метода, разработанного Акирой Есидзявой, предусматривающим использование смоченной с помощью воды бумаги. Мокрое складывание широко используется для создания фигурок представителей флоры и фауны. Смоченная бумага позволяет сделать линии более плавными и выразительными, а также придать им некую жесткость. Для данного вида творчества подходит специальная бумага, при изготовлении которой добавляется водорастворимый клей.
Слайд 20
Кусудама
Одной из популярных разновидностей оригами является модульное оригами, в котором целая фигура собирается из многих одинаковых частей (модулей). Каждый модуль складывается по правилам классического оригами из одного листа бумаги, а затем модули соединяются путём вкладывания их друг в друга, появляющаяся при этом сила трения не даёт конструкции распасться. Одним из наиболее часто встречающихся объектов модульного оригами является кусудама, объёмное тело шарообразной формы.
Слайд 21
Киригама. Это единственный вид оригами, при котором допускается использование ножниц. Его применяют для создания красивых открыток с объемными элементами.
Монегами. Вид искусства, который идеально подходит людям, которые уже не знают, куда девать свои деньги, или тем, кто, наоборот, пытается привлечь финансовый успех на свою сторону. Фигурки этого стиля выполняются из денежных купюр.
Слайд 22
Железные модели оригами фигурки из листового металла.
Слайд 23
Складывание по развертке. Это один из видов оригами, являющий собой чертеж, на котором уже видны все сгибы будущей модели. Складывание по развертке считается более сложным, нежели стандартные виды оригами, но оно дает не только само представление о том, как сложить фигуру, но и показывает, как данная схемы была разработана. Развертку используют и как метод создания новых диаграмм оригами.
Слайд 24
Интересные факты Самый маленький японский журавлик был сложен из квадрата всего 1 мм. Гигантский журавлик изготовлен из квадрата со сторонами в 33 метра!
Слайд 25
Изготовление оригами ЦВЕТОК!
Жуйкова, Т. П. Характеристика метода моделирования в формировании пространственных представлений у детей старшего дошкольного возраста / Т. П. Жуйкова. — Текст : непосредственный // Актуальные задачи педагогики : материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, июнь 2012 г.). — Чита : Издательство Молодой ученый, 2012. — С. 41-44. — URL: https://moluch.ru/conf/ped/archive/59/2408/ (дата обращения: 01.12.2020).
Проблемой моделирования занимаются многие известные педагоги. В современной дидактической литературе распространено представление о моделировании как об одном из методов обучения, хотя, как научный метод моделирование известно, очень давно.
В. А. Штофф определяет модель как «средство отображения, воспроизведения той или иной части действительности с целью ее более глубокого познания от наблюдений и эксперимента к различным формам теоретических обобщений» [1, С.4].
В. В. Краевский определяет модель как «систему элементов, воспроизводящую определенные стороны, связи, функции предмета исследования». То есть, определение модели содержит четыре признака:
1) модель – мысленно представленная или материально реализуемая система;
2) модель отражает объект исследования;
3) модель способна замещать объект;
4) изучение модели дает новую информацию об объекте» [2, С. 12]. Л. М. Фридман отмечает, что «в науке модели используются для изучения любых объектов (явлений, процессов), для решения самых разнообразных научных задач и получения тем самым какой-то новой информации. Поэтому модель определяется обычно как некий объект (система), исследование которого служит средством для получения знаний о другом объекте (оригинале).
Вопросы моделирования рассмотрены в работах логико-философского плана с позиций использования моделей для изучения тех или иных свойств оригинала, или его преобразования, или замещения оригинала моделями в процессе какой-либо деятельности (И.Б. Новиков, Н.А. Уемов, В.А. Штоф и др.).
С психолого-дидактической точки зрения, под моделью понимают систему объектов или знаков, воспроизводящую ряд существенных свойств системы-оригинала на основе поэтапно организованной дедукции или индукции, ведущей, возможно, к получению новой информации (П.Я. Гальперин, Л.В. Занков, Н.Ф. Талызина и др.). Подчеркивается, что наличие отношения гомоморфизма позволяет использовать модель в качестве заместителя или представителя изучаемой учебной или предметной области (С.И. Архангельский, В.В. Давыдов, Л.М. Фридман и др.).
Математической моделью, с формальной точки зрения, можно назвать любую совокупность элементов и связывающих их операций (Л.Д. Кудрявцев, И.Б. Новик, Г.И. Рузавин, В.А. Штоф и др.).
Поиск, разработка и апробация материалов, оптимизирующих освоение ребенком представлений о логико-математических зависимостях посредством конструкторско-моделирующей деятельности, отличает педагогические взгляды ряда хорошо известных педагогов прошлого и современности. Речь идет о математических таблицах И.Г. Песталоцци, дарах Ф. Фребеля, "золотых материалах" М. Монтессори, логических блоках З. Дьенеша, палочках Х. Кюизенера, игровых материалах, рассмотренных З.А. Михайловой, развивающих играх, разработанных и адаптированных Б.П. Никитиным, кубиках и таблицах Н.А. Зайцева, пособиях Н.В. Петкевич и других материалах.
Теоретико-множественный анализ показывает, что большая часть из указанных материалов представляет собой простейшие плоскостные и пространственные математические абстракции – сенсорные эталоны формы или их композиции, – характеристические свойства которых связаны с разбиениями на части прямоугольника или прямоугольного параллелепипеда, проведенные по определенным алгоритмам. Вовлечение ребенка в открытие мира занимательной математики, скрываемого в рассматриваемых материалах, происходит посредством авторских дидактических игр, упражнений, попевок.
Указанная педагогическая атрибутика визуализирует на итоговых моделях, получаемых ребенком в результате анализа исходных схем: отношения эквивалентности, порядка, взаимно однозначные соответствия между единичными элементами материалов между собой или между элементами материалов и внешним миром знакомых детям предметов. Таким образом, речь идет о предметной области математического моделирования с детьми. Эта область педагогического знания представляется актуальной для обогащения действующих методик умственного воспитания, математического развития ребенка в свете требований современных программ для детского сада и преемственно связанных с ними программ начальной школы. Применительно к возрастным особенностям детей 6-7 лет важно, что моделирование – это замещение одного объекта (оригинала) другим (моделью) и фиксация и изучение свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, ускорения изучения свойств оригинала. Оригинал и модель сходны по одним параметрам и различны по другим.
Замещение одного объекта другим правомерно, если интересующие исследователя характеристики оригинала и модели определяются однотипными подмножествами параметров и связаны одинаковыми зависимостями с этими параметрами.
Как известно, для составления математических моделей можно использовать широкий спектр математических средств – алгебраическое, дифференциальное, интегральное исчисления, теорию множеств, теорию алгоритмов и т.д. В предметной области математического моделирования с детьми 6-7 лет речь идет о предматематическом словаре, задаваемом теорией множеств, и схемах моделей, детализированных простейшими математическими абстракциями. В рамках широко известных классификаций В.А. Штофа, Л.М. Фридмана, речь идет о смешанных статических знаково-образных материальных моделях; согласно трактовкам Л.А. Венгера, Б.А. Глинского, – о сочетании структурно-функциональных и иконических моделей. Наиболее приемлема классификация по характеру моделей, в терминах которой речь идет о предметном моделировании (модель воспроизводит геометрические характеристики объекта), и знаковом моделировании (моделями служат знаковые образования – схемы, чертежи, графы, буквы, цифры). Визуализация логико-математических свойств и зависимостей в школьном и дошкольном образовании опирается на разнообразные модели предметных областей. Под моделированием, в данном случае, понимают обобщенное интеллектуальное умение детей заменять реальные объекты и отношения моделями в виде изображений образами, знаками, фишками-эквивалентами (А.В. Белошистая, И.Г. Обойщикова, Л.Г. Петерсон, А.А. Столяр, Т.В. Тарунтаева, Е.Е. Шулешко и др.).
Моделирование – это метод опосредованного познания, при котором изучается не интересующий нас объект, а его заместитель (модель), способный замещать его в определенном объективном соответствии с познаваемым объектом и дающий при его исследовании новую информацию о моделируемом объекте. Моделирование как метод обучения имеет подвижную структуру, которая изменяется в зависимости от области использования данного метода, от цели его применения. Исследования подтверждают, что применение моделирования как метода обучения приводит к существенному повышению эффективности обучения.
В дошкольном обучении применяются разные виды моделей. Прежде всего, предметные, в которых воспроизводятся конструктивные особенности, пропорции, взаимосвязь частей каких-либо объектов. Это могут быть технические игрушки, в которых отражен принцип устройства механизма; модели построек.
Старшим дошкольникам доступны предметно-схематические модели, в которых существенные признаки и связи выражены с помощью предметов-заместителей, графических знаков.
Другим примером может служить обучение детей умению ориентироваться в пространстве при помощи плана. Дети старшего дошкольного возраста легко понимают, что такое план комнаты, и могут использовать его, чтобы найти спрятанный в комнате предмет. А весь план – это и есть наглядная модель: отдельные предметы обозначены на нем при помощи заместителей (геометрических фигур), а взаимное расположение этих заместителей на листе бумаги повторяет расположение предметов в реальном пространстве. [3, С. 4 – 5].
Использование наглядных моделей развивает умственные способности. У ребенка, владеющего внешними формами замещения и наглядного моделирования (использование условных обозначений, чертежей, схематических рисунков и т.п.), появляется возможность применять заместители и наглядные модели в уме, представить себе при их помощи то, о чем рассказывают взрослые, заранее «видеть» возможные результаты собственных действий. А это и является показателем высокого уровня развития умственных способностей.
Г.А. Репина классифицирует технологии математического моделирования с дошкольниками следующим образом:
1. Плоскостное моделирование на базе разрезания прямоугольника.
Теоретико-множественный смысл плоскостного моделирования целого из частей на базе разрезания прямоугольника может заключаться в нахождении:
- целого заданной инвариантной формы как объединения различных серий классов его разбиения – игры типа «Сложи квадрат»;
- целого дискретно меняющейся формы как объединения константных классов разбиения заданной исходной формы – игры типа «Танграм».
2. Пространственное моделирование на составление объемных фигур из кубиков.
«Уголки», «Куб-хамелеон» (Обе игры разработаны Ю. А. Аленковым). Цель. Развитие у детей пространственных представлений, образного мышления, способности комбинировать, конструировать, сочетать форму и цвет, складывая объемную фигуру.
3. Пространственное моделирование на базе разрезания прямоугольного параллелепипеда.
«Кирпичики». Имеется прямоугольный параллелепипед заданного объема. Простейшими объемными фигурами, на которые можно его разбить с целью получения материалов для моделирования, являются куб и прямоугольный параллелепипед.
Этот игровой материал – один из лучших для пространственного математического моделирования с детьми. Он представляет собой частный случай разбиения прямоугольного параллелепипеда с пропорциями 1: 2: 4 на 8 равных единичных параллелепипедов тех же пропорций.
4. Пространственное моделирование на базе материалов, допускающих непрерывные деформации («Узелки», «Лист Мебиуса»).
Одним из игровых материалов, допускающих непрерывные деформации, являются «Узелки», которые представляют собой рамку, состоящую из двух частей: закрепленные узелки-образцы и шнурочки для самостоятельного моделирования и конструирования узелков.
Игровая задача «Узелков» - моделирование аналога заданной фигуры – узелка – по образцу или памяти. Игра не предполагает возможности действий по расчлененным схемам, тем самым предусматривает активное включение мыслительных аналитико-синтетических способностей ребенка.
«Лист Мебиуса». Примером топологического свойства является односторонность листа Мебиуса. В 1861 году немецкий математик Август Фердинад Мебиус предложил простой способ создания односторонней поверхности. Нужно взять узкую полоску бумаги, перекрутить на полоборота один край, затем склеить края. Получился геометрическая фигура – лист Мебиуса.
Движение по средней линии поверхности фигуры из фиксированной точки приведет в исходную точку, значит лист Мебиуса – односторонний. Если представить лист Мебиуса сделанным из резины, то, как бы его не изгибали и не растягивали, он останется односторонним, то есть односторонность листа Мебиуса – топологическое свойство, оно сохраняется при гомеоморфных отображениях.
5. Пространственное моделирование на базе оригами.
Моделирование на материале оригами – творческий процесс для педагога. Каждый раз необходимо решать, каков будет игровой сюжет занятия, как вовлечь в них детей, анализировать математический потенциал изделий, выбранных для моделирования.
Важная особенность оригами, способствовавшая его быстрому распространению – неограниченные комбинаторные возможности, кроющиеся в обычном листе бумаги.
Классическое оригами не предусматривает использования разрезов и склеиваний при моделировании изделий. Тем не менее, в работе с детьми, возможно, их минимальное количество для изготовления интересных геометрических игрушек – флексагонов – «гнущиеся многоугольники».
Флексагон – одна из простейших математических абстракций. В его основе лежат сенсорные эталоны формы. При правильной сборке флексагон содержит скрытые поверхности. В качестве видов флексагона можно назвать гексагексафлексагон и тригексафлексагон.
Флексагоны как средство математического моделирования имеют следующие отличительные черты:
- экономичность: для изготовления флексагонов нужны бумага, клей, ножницы и эталоны форм;
- доступность: при минимальной помощи взрослого ребенок не только находит скрытые поверхности флексагона, но и моделирует по готовой развертке, при этом игровая и поисковая задачи доминируют, а усвоение и закрепление программных умений и навыков по элементарной математике становятся смотивированными и активными;
- многоплановый развивающий характер: флексагоны способствуют развитию мелкой моторики, пространственного воображения, памяти, внимания, терпения, при специально продуманной раскраске активизируют формирование представлений по всем разделам математики для дошкольников. [4].
Под математическим моделированием с детьми 6-7 лет мы понимаем организацию педагогом эвристически ориентированного процесса создания ребенком моделей посредством простейших плоскостных и пространственных математических абстракций (геометрических фигур и схем). Модели задаются словесным описанием, черно-белой или цветной схемой; схемы могут быть расчлененными (с изображением всех составных частей модели), частично расчлененными (с изображением нескольких составных частей модели) или нерасчлененными (контурными). Созданные модели анализируются с логико-математической точки зрения на доступном детям вербальном уровне, варьируются на творческом уровне. В результате, при учете определенных принципов организации процесса математического моделирования, может произойти активное развитие представлений ребенка о логических операциях и развитие пространственных представлений.
Литература:
Венгер Л. А. Развитие способности к наглядно-пространственному моделированию. / Л. А. Венгер. // Дошкольное воспитание. – 1982. - № 9. – С. 4
Краевский В. В. Общие основы педагогики. / В. В. Краевский. – М.: Академия, 2003. – С.12
Венгер Л. А. Развитие способности к наглядно-пространственному моделированию. / Л. А. Венгер. // Дошкольное воспитание. – 1982. - № 9. – С. 4-5
Михайлова 3. А. Игровые занимательные задачи для дошкольников. / З. А. Михайлова. – М.: Просвещение, 1985. – 104 с.
Оригами и развитие инженерно-технического мышления ребенка.
Назаренко Галина Валентиновна,
педагог ТРИЗ,
сертифицированный специалист ТРИЗ
Если говорить о влиянии занятий оригами на развитие инженерно-технического мышления ребенка, невозможно не начать с истории Фредерика Фрёбеля – по сути первого европейского педагога-оригамиста .
В материалах 1 Всероссийской конференции «Оригами и педагогика», прошедшей в марте 1996 года [1] о нем очень интересно написал Сергей Юрьевич Афонькин, я думаю, что самый известный в России проводник оригами в детское образование.
…Идеи Ф.Фрёбеля не остаются застывшим набором тезисов, они развиваются, хотя противодействий в этой истории введения оригами в образование множество. Путь тернист, но накопленный опыт нескольких поколений педагогов, сначала интуитивно, а далее все более и более опираясь на свой опыт и опыт коллег, позволяет сделать очень важный вывод: оригами – не простое развлечение на досуге, а мощный образовательный инструмент.
Общее педагогическое.
Во-первых, занятия оригами – это игра. Про возможности игры в образовательном процессе сказано много. Л. С. Выготский писал: «Игра ребенка не есть простое воспоминание о пережитом, но творческая переработка пережитых впечатлений, комбинирование их и построение из них новой действительности, отвечающей запросам и влечениям самого ребенка. Так же точно стремление ребенка к сочинительству является такой же деятельностью воображения, как игра». Игровая ситуация создает у детей личностно значимый мотив деятельности, а значит, обеспечивает более высокую эффективность обучения. Здесь же хочется уточнить, что оригами – это не просто игра, а технологическая игра. Т.е. тот, кто не соблюдает технологию игры, не доходит до цели. В этой игре мы достигаем потрясающих результатов в умении не просто слушать – а слышать, не просто смотреть – а видеть, сосредотачиваться на своей работе, не отвлекаться – а это для младших школьников очень сложно.
В технологической игре ребенок знакомится со свойствами материала (бумаги) как бы заново, открывает для себя неизвестное о ней, знакомится с разнообразными ее видами (мягкая, жесткая, пористая, мелованная, гофрированная), с использованием бумаги для придания работе большего совершенства (рисовая, мокрая) и т.д.
Играя, ребенок знакомится с различными приемами складывания бумаги, а также с вариантами складывания, приводящими к одним и тем же результатам. Знакомится с разными вариантами, приводящими к противоположным результатам. Ребенок начинает экспериментировать. А это уже осознанная деятельность.
Во-вторых, занятия оригами способствуют развитию мелкой моторики – координации пальцев, точности и аккуратности в исполнении. На первый взгляд, «мелкая моторика» является здесь во главе угла.
Мелкая моторика -совокупность скоординированных действий нервной, мышечной и костной
систем, часто в сочетании со зрительной системой в выполнении мелких и
точных движений кистями и пальцами рук.
С анатомической точки зрения, около трети всей площади двигательной проекции коры головного мозга занимает проекция кисти руки, расположенная очень близко от речевой зоны. Поэтому развитие ребенка неразрывно связано с развитием мелкой моторики.
Связь пальцевой моторики и речевой функции была подтверждена исследованиями Института физиологии детей и подростков.
Итак, развития мелкой моторики для развития детей – очень важный фактор. Никто спорить не возьмется. Но мало кто обратит внимание на точность и аккуратность. А ведь и здесь закладываются качества, которые впоследствии скажутся на всей жизни человека. Если еще добавить усидчивость, наблюдательность, развитие глазомера, расширение кругозора (каждая складываемая фигурка оригами сопровождается небольшим рассказом о ней, историей, связанной с ней, игрой или фантазией), то дальше можно и не продолжать – всё выше перечисленное является составляющими развития гармоничной личности.
В-третьих, оригами стимулирует и развитие памяти, так как ребенок, чтобы сделать поделку, должен запомнить последовательность ее изготовления (алгоритм), приемы и способы складывания.
Оригами активизирует мыслительные процессы. В процессе конструирования у ребенка возникает необходимость соотнесения наглядных символов (показ приемов складывания) со словесными (объяснение приемов складывания) и перевод их значения в практическую деятельность (самостоятельное выполнение действий).
Развитие художественного вкуса.
«Красивый самолет не может плохо летать» - кто не слышал этой поговорки?
А где она, грань между просто красивым и Красивым? И почему фигурки оригами так нас привлекают? Не потому ли, что в них в своей прекрасной простоте читается Красота?
Чувство меры, гармонии и соразмерности можно и нужно развивать. Почему же это не делать с помощью оригами? Оригами – искусство древнее и проверенное временем. В классическом оригами нет негармоничных фигурок. Такое впечатление, что они складывались мастерами, которые были знакомы с понятием «золотое сечение» (хотя само понятие появилось гораздо позже). Интуитивное чувствование гармонии присуще великим мастерам, а воспитывать это интуитивное чувствование можно. В том числе и с помощью оригами.
Т.о. оригами – это не только средство приятного времяпрепровождения. Это также инструмент самообразования, выработки художественного вкуса, развитие творческого воображения и активного самовыражения, эстетическое (благостное) переживание.
Нельзя отрицать и тот очевидный факт, что в подготовке будущего инженера или любого специалиста в области техники и высоких технологий гуманитарная составляющая имеет решающее значение, как, впрочем, в воспитании человека и гражданина вообще.
Развитие инженерно-технического мышления.
Мы привыкли, что любой конструктор состоит из определенного набора деталей, которые можно соединять, создавая разнообразные конструкции. Согласно Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) считается, что Идеальный Конструктор должен состоять из одной детали, с помощью которой создается бесконечное разнообразие форм. Оказывается, такой конструктор существует. Это - оригами, где из одной детали (листа) складываются тысячи и тысячи разнообразнейших фигурок. Несложные приемы складывания и безграничная фантазия людей способны сотворить с помощью оригами целый мир. Мир особый, радостный, веселый, добрый и ни на что не похожий.
Вместе с этим, занятия оригами подготавливают ребенка к оперированию такими понятиями как эскиз, чертеж, «прямая», «отрезок», «диагональ», «градус», «прямой-тупой-острый угол», «условные обозначения» и др. Нередко на занятиях можно услышать: «Где моя вторая диагональ?!», «Это не чертеж, а эскиз, потому что эта линия не прямая…», «Какой угол мы делим пополам?». Незнакомые слова воспринимаются как бы «между прочим» за несколько занятий, а умение сложить модель оригами по чертежу формируется уже ко второй половине учебного года первоклассника. У старших детей на это уходит месяц. На втором году обучения сложить какую-нибудь сложную модель (Розу Кавасаки, например) по чертежам не вызывает особых сложностей.
Развитие пространственного мышления на занятиях оригами неоднократно подтверждалось исследованиями таких ученых как Д.Б.Эльконин, Куцакова Л.В., Афонькина С, Тарабарина Т.И., Шумаков Ю.В., Шумакова Е.Р., Косминская В.Б., Васильченко Е.И., Макаренко А.С, Комарова Т.С. и другие. А какой инженер без развитого пространственного мышления? Как будущий инженер-конструктор будет в дальнейшем изучать геометрию, стереометрию, начертательную геометрию без развитого пространственного мышления?
Не так давно даже появилось новое понятие – оригаметрия. Пока не существует ни соответствующих программ, ни учебников, которые давали бы подобный материал систематически. Вместе с тем многие понятия курса геометрии в школе гораздо проще и нагляднее объясняются с помощью оригаметрии. Для построения теории используется система аксиом. Их предложил живущий в Италии японский математик Хумиани Хузита. Таких аксиом, с его точки зрения, всего шесть. Но все течет - все меняется и развивается, сейчас появилась и седьмая.
Также одним из наиболее значимых компонентов интеллекта и навыков инженера является способность логически мыслить. На сегодняшний день существует огромное количество исследований о позитивном влиянии занятий оригами на развитие логического мышления младших школьников.
Заключение.
Инженерное мышление является конструктивным. Под конструктивностью понимается способность диагностично и реалистично ставить цель с учётом технических, материальных, временных, энергетических и других ресурсов, выбирать адекватные ей технические методы и средства, планировать последовательность своих действий, определять степень достижения цели, в случае необходимости диалектично ее корректировать, своевременно вносить изменения в реализуемый проект. В этом плане эффективным средством являются проектные технологии, конкурсы и выставки технического творчества. Оригами вполне может занять достойное место в этом ряду, как начальное техническое моделирование. А также, если посмотреть объективно на возможности младших школьников, как маленький проект.
Инженерное мышление связано с преобразованием окружающего мира. Даже на стадии создания моделей оригами (чертежей, схем, алгоритмов и т.п.) невозможно обойтись без мыслительного соотнесения этих моделей с реальностью в дальнейшем материальном воплощении. Богатый опыт использования оригами в различных областях человеческой деятельности от простейшего украшения быта до космических технологий доказывает не только благотворное влияние занятий оригами на развитие мышления человека, но и расширяет область его творческих возможностей, в том числе и в инженерно-техническом направлении.
Последнее время большое внимание уделяется экологии. В том числе и экологии человека. Может быть уже пришло время обратить внимание и на экологию образования? Если ДА, то оригами уверенно займет достойное место в ряду самых экологичных предметов развития и образования детей.
«Моделирование оригами из бумаги
с детьми старшего дошкольного возраста»
«Ум ребёнка находится на кончиках его пальцев»
В.А.Сухомлинский
Продуктивная детская деятельность формируется в дошкольном возрасте и, наряду с игрой, имеет в этот период наибольшее значение для развития психики ребенка, т. к. необходимость создания продукта теснейшим образом связана с развитием его познавательных процессов, эмоционально - волевой сферы, умений и навыков, нравственным, эстетическим и физическим воспитанием дошкольников.
Многие учёные, педагоги, психологи обращали серьёзное внимание на значение развития мелкой моторики рук. Аристотель говорил: «Рука - это инструмент всех инструментов», подразумевая под этим взаимосвязь руки с мыслительными способностями. Важность развития руки отмечал и Кант: «Рука - это своего рода внешний мозг».
Согласно федеральному государственному образовательному стандарту, у дошкольников детского сада при поступлении в школу должны быть развиты память, мышление, сформированы интеллектуальные, физические и личностные качества, предпосылки учебной деятельности, обеспечивающие социальную успешность, сохранение и укрепление здоровья, усидчивость. Сотрудничая с учителями начальных классов в рамках преемственности со школой мы пришли к выводу, что дети приходят с хорошими знаниями, с широким кругозором, но у них недостаточно развита мелкая моторика руки, пространственное воображение, способность организовать свою деятельность. Поэтому, эта проблема очень актуальна, и я считаю, что одним из ее решений является работа с бумагой.
Бумага - благодатный материал. Ее легко сгибать, можно подкрасить, а если чуть-чуть подмочить –получится бумажная скульптура. Метод мокрого складывания дается не сразу, поэтому я решила начать с более простого – искусства оригами, которое родилось в Японии более 15 веков назад. Сейчас им увлекаются во всем мире не только дети, но даже и взрослые.
Занятия оригами формируют у детей не только воображение и аккуратность, но также развивают мелкую моторику рук и оказывают положительное влияние на развитие дошкольников. В процессе работы в технике оригами дети учатся внимательно слушать устные инструкции воспитателя, последовательно выполнять действия, контролировать с помощью внимания тонкие движения рук. Моделирование оригами улучшает пространственное воображение, глазомер, развивает умение мысленно оперировать объёмными предметами, знакомит на практике с основными геометрическими понятиями, учит аккуратности, последовательности, формирует терпение, смекалку.
Целью моей работы являлось развитие творческих способностей и познавательной сферы детей старшего дошкольного возраста путем ознакомления их с искусством модульного оригами.
Основные задачи:
1. Обучать детей работе в технике модульного оригами.
2. Развивать воображение и творческие способности, учитывая индивидуальные возможности детей.
3. Развивать умение анализировать, планировать свою работу, используя карты и схемы.
4. Развивать ориентировку на листе бумаги.
5. Развивать мелкую моторику рук.
6. Способствовать развитию коммуникативных способностей.
7. Воспитывать у детей трудолюбие, вызывать желание доводить начатое дело до конца.
8. Приобщать к мировой культуре. Формировать эстетический вкус.
Оригами - один из видов деятельности, которые интересны детям. Работая со старшими дошкольниками, я заметила, что в результате такой деятельности у них получается качественный продукт, над которым они впоследствии долго работают, улучшают, модернизируют и используют по своему желанию. Ощущение успешности в продуктивных видах деятельности позволяет им испытывать чувство гордости и удовлетворения результатом своего труда. Продуктивная деятельность – это деятельность ребенка с целью получения продукта, обладающего определенными заданными качествами. Учитывая возможности детей и интересы к продуктивной деятельности, я стараюсь закрепить у детей позицию созидателя и приобщить их к различным видам практических работ. Привлекала детей и к индивидуальной работе, и выполнению общего дела, к участию в решении коллективных задач.
Секрет огромной популярности оригами прост - несложные приемы работы с бумагой и фантазия позволяют создать увлекательный, ни на что не похожий мир. В руках у ребят бумага оживает: крыльями помахивает журавлик, высоко парит самолет. Сколько радости и восторга от выполненной своими руками поделки. Дети с удовольствием играют с такими фигурками и с гордостью демонстрируют их родным и друзьям.
В данной работе с детьми старшей группы я использовала схемы, индивидуальные листы-карты с изображением последовательности операций при изготовлении какой-либо поделки, знакомила детей с принятыми в чертежах обозначениями. Это помогает не только вводить их в мир знаков и символов, но и учит анализировать, продумывать этапы работы, контролировать себя по ходу и сверяться с образцом по ее окончании.
Например, когда я знакомила детей с новыми приёмами складывания, занятия проводила в виде сказки, где два уголка листа бумаги оказываются братом и сестрой или бабушкой и внучкой, перегибание листа приводит к их встрече и расставанию, дружбе или некоторой размолвке. Они путешествуют в горы (верхний угол заготовки) и в долины, переплывают реки (линии сгиба) и дремучие леса. Используя такие приёмы, новый материал запоминается увлекательно и легко, так как объединен одной логичной и образной историей.
Также во время процесса я использовала и музыкальные паузы, здоровьесберегающие ресурсы: пальчиковые игры, физкультминутки.
Для того, чтобы вызвать интерес у детей в группе постаралась создать условия для свободной самостоятельной деятельности: в доступном, хорошо освещенном месте находятся все необходимые для изготовления поделок материалы (бумага разного размера и цвета, клей, пооперационные карты, схемы по изготовлению бумажных фигурок). Все это побуждает детей к активной продуктивной деятельности.
Поделками, сотворёнными детьми, мы украшали группу (Новый год –ёлки, 8 марта - цветы), также дети использовали для игр в театральной деятельности, в качестве подарков на День матери, 23 февраля, День влюбленных и т.д. Эти работы мы очень часто выставляли в приемную комнату, чем привлекали внимание родителей, которые тоже активно включились в работу. Оригами стало общим увлечением, как детей, так и родителей, что повлияло на создание благоприятного микроклимата в группе. Дети из дома стали приносить готовые поделки и книги по оригами, а родители - консультироваться в вопросах техники. В родительском уголке была размещена информация по знакомству, значению и освоению техники оригами. В связи с возрастающим интересом родителей к данной теме провела семинар-практикум «Волшебный квадрат». Совместные работы детей и родителей приняли участие в выставках внутри детского сада.
С детьми мы регулярно просматриваем все, что им удалось сделать и, притом обязательно положительно оцениваем творческую инициативу каждого ребенка.
Оценку своей деятельности с детьми я вижу в детских глазах, они работают, а их глазки смеются, а им в унисон подпевает мое сердце, которое постигло таинство детской любви. И, когда на следующий день они сами подходят ко мне с листочком бумаги, я понимаю, что занимаюсь любимым делом.
Таким образом, искусство оригами - не просто развлечение. Оно прививает художественный вкус, развивает творческие и логические способности, совершенствует трудовые умения ребенка. Систематические занятия оригами с детьми дошкольного возраста являются одним из важных компонентов развития мышления и мелкой моторики рук, тем самым имеют важное значение в подготовке к школьному обучению.
В перспективе планирую дальнейшее изучение и освоение более сложных приёмов работы с бумагой в данной технике и широкое применение их в своей педагогической деятельности.
@article {Arc2015THEEO, title = {ВЛИЯНИЕ ИНСТРУКЦИЙ, ОСНОВАННЫХ НА ОРИГАМИ, НА ПРОСТРАНСТВЕННУЮ ВИЗУАЛИЗАЦИЮ, ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ДОСТИЖЕНИЕ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ}, author = {Севиль Арыджи и Фатьма Аслан-Тутак}, journal = {Международный научно-математический образовательный журнал}, год = {2015}, объем = {13}, страницы = {179-200} } В этом исследовании изучалось влияние обучения геометрии на основе оригами на пространственную визуализацию, достижения в области геометрии и геометрические рассуждения учащихся десятых классов в Турции.Выборка (n = 184) была выбрана из десятиклассников государственной средней школы в Турции. Это был квази-экспериментальный предварительный / посттестовый дизайн. Контрольная группа (94 ученика) получала регулярные инструкции во время урока геометрии в классе десятого класса, тогда как экспериментальная группа (90 учеников… ПРОДОЛЖИТЬ ЧТЕНИЕ Сохранить в библиотеке
Создать оповещение
Cite
Launch Research Feed
.Из Wikibooks, открытые книги для открытого мира
Перейти к навигации Перейти к поиску| Найдите Оригами / техники / основы моделей в одном из родственных проектов Викиучебника: Викиучебник не имеет страницы с таким точным названием. Другие причины, по которым это сообщение может отображаться:
|
|
|
|
Анализ лиц и, в частности, изучение аффективного поведения человека уже несколько лет является частью многих дисциплин, таких как информатика, нейробиология или психология [Zeng et al., 2009] . Точное автоматическое обнаружение аффекта человека может принести пользу в таких областях, как взаимодействие человека с компьютером (HCI), взаимодействие матери и ребенка, исследования рынка, психиатрические расстройства или выявление и мониторинг деменции.Подходы к автоматическому распознаванию эмоций ориентированы на различные возможности человеческого взаимодействия и биологические данные. Например, исследование речи и других акустических сигналов в [Weninger et al., 2015, Chowdhuri and Bojewar, 2016] , движений тела в [den Stock et al., 2015] , электроэнцефалограмма (ЭЭГ) в [Lokannavar et al., 2015a] , выражения лица [Valstar et al., 2017, Song et al., 2015, Baltrusaitis et al., 2016] или комбинации предыдущих, такие как речь и выражения лица в [ Nicolaou et al., 2011] или ЭЭГ и выражения лица в [Soleymani et al., 2016] .
Одной из самых популярных моделей лицевых эмоций является Система кодирования действий лица (FACS) [Ekman and Friesen, 1978] . Он описывает лицевые человеческие эмоции, такие как счастье, печаль, удивление, страх, гнев или отвращение; где каждая из этих эмоций представлена как комбинация единиц действия (ЕД). Другие подходы отказываются от распознавания конкретных эмоций и сосредотачиваются на измерениях эмоций, измеряя их валентность, возбуждение и интенсивность [Nicolaou et al., 2011, Nicolle et al., 2012, Zhao and Pietikinen, 2009] , или измерения «приятность-неприятность, отказ от внимания и напряжение-сон» в трех измерениях Schlosberg Model [Izard, 2013]
. Когда дело доходит до вычислительного анализа аффекта, методы распознавания эмоций лица можно классифицировать в соответствии с подходами, используемыми на этапах распознавания: регистрация, выбор признаков, уменьшение размерности или классификация / распознавание
[Alpher, 2015, Bettadapura, 2012, Sariyanidi et al., 2013, Чу и др., 2017, Гуди и др., 2015, Ян, 2017] .Большинство современных подходов к распознаванию лицевых эмоций используют наборы данных для обучения и тестирования, такие как CK [Kanade et al., 2000] и MMI [Pantic et al., 2005] . Эти наборы данных предоставляют данные о ненатуралистических условиях, касающихся освещения или характера выражения. Чтобы получить более реалистичные данные, были созданы неопубликованные наборы данных, такие как SEMAINE [McKeown et al., 2012] , MAHNOB-HCI [Soleymani et al., 2012] , SEMdb [Montenegro et al., 2016, Montenegro and Argyriou, 2017] , DECAF [Abadia et al., 2015] , CASME II [Yan et al., 2014] , или CK + [Lucey et al., 2010] . С другой стороны, некоторым приложениям требуется контролируемая среда, поэтому заданные наборы данных могут быть более подходящими для определенных приложений.
Складка - это линия подчеркивания фигурки оригами. Универсальная молекула - это узор складок, построенный путем сокращения многоугольников до тех пор, пока они не уменьшатся до точки или линии.Lang [Lang, 1996] представил вычислительный метод создания рисунков складок с помощью простого неразрезанного квадрата бумаги, который описывает все складки, необходимые для создания фигурки оригами. Алгоритм Ланга доказал, что можно создать узор складки из проекции теневого дерева 3D-модели. Эта проекция теневого дерева похожа на молекулярную модель из точек и стержней, где стыки и крайние точки трехмерной модели представлены в виде точек, а соединения - в виде линий.
Использование эйлерова увеличения [Wu et al., 2012, Wadhwa et al., 2016] Доказано, что улучшает результаты классификации для анализа лицевых эмоций. В работе, представленной в [Park et al., 2015] , используется эйлерово увеличение на пространственно-временном подходе, который распознает пять эмоций с использованием классификатора SVM, достигая 70% степени распознавания на наборе данных CASME II. Авторы в [Ngo et al., 2016] получили улучшение на 0,12 балла F1 с использованием аналогичного подхода.
Среди наиболее распространенных классификаторов для анализа эмоций лица, SVM, методов повышения и искусственных нейронных сетей (например,грамм. DNN) являются наиболее часто используемыми
[Lokannavar et al., 2015b, Yi et al., 2013, Valstar et al., 2017] . Входными данными для этих классификаторов являются ряд характеристик, извлеченных из доступных данных, которые предоставят отличительную информацию об эмоциях, такую как лицевые ориентиры, гистограмма градиентов (HOG) или дескрипторы SIFT [Corneanu et al., 2016] . Цель этой работы - представить новые представления и методы предварительной обработки для анализа лиц и, в частности, классификации эмоций лица, а также продемонстрировать улучшение результатов классификации.Предлагаемая методология предварительной обработки использует эйлерово увеличение для улучшения лицевых движений, как представлено в [Wadhwa et al., 2016] , который обеспечивает более явное представление мимики. Предлагаемое представление основано на алгоритме универсальной молекулы Лэнга [Bowers and Streinu, 2015] , в результате получается узор морщин на лицевых ориентирах. Таким образом, основные вклады: a) Мы предложили метод увеличения движения в качестве этапа предварительной обработки, направленный на улучшение микродвижений лица, улучшая общую точность классификации эмоций и производительность.б) Мы разработали новую методологию, основанную на оригами, для создания новых дескрипторов и представлений ориентиров на лицах. c) Мы провели тщательный анализ и продемонстрировали, что добавление предложенных дескрипторов улучшает результаты классификации современных методов, основанных на единицах действия, для анализа лиц и распознавания основных эмоций.Остальная часть этого документа организована следующим образом: Раздел 2 представляет предлагаемую методологию, а в разделе 3 представлены подробные сведения о процессе оценки и полученных результатах.В разделе 4 даются некоторые заключительные замечания.
Предлагаемая нами методология включает предварительную обработку данных, представление лица и этап классификации. Эти фазы применяются как для методов обучения на основе функций, так и для глубоких архитектур.Что касается методов на основе признаков (см. Рисунок 1), на этапе предварительной обработки ориентиры лица извлекаются с эйлеровым видеоувеличением или без него, а для выравнивания ориентира и лица применяется аффинное преобразование. Для получения точности выравнивания субпикселей местоположения уточняются с использованием методов регистрации частотной области, [Argyriou and Vlachos, 2003, Argyriou and Vlachos, 2005, Argyriou, 2011]
. На этапе представления лица и подходах к обучению на основе признаков используется дескриптор пирамидальной гистограммы градиентов (pHOG).После аффинного преобразования извлекаются новые лицевые ориентиры, и они используются в качестве входных данных как для алгоритма Универсальной молекулы Лэнга для извлечения новых дескрипторов оригами, так и для дескриптора смещения лица (т. Е. Евклидова расстояния между положением носа в нейтральном и пик 'кадр, представляющий выражение). Наконец, на этапе классификации характеристики pHOG используются в качестве входных данных для классификаторов Байесовского сжатого измерения (BCS) и байесовского группового разреженного сжатого измерения (BGCS), в то время как дескрипторы оригами и смещения расстояния до носа предоставляются в качестве входных данных для Классификатор машины квадратичных опорных векторов (SVM).Техника уменьшения размерности t-распределенного стохастического соседнего встраивания (tSNE) применяется к дескриптору оригами перед классификатором SVM.
Что касается глубоких нейронных сетей и рассмотрение архитектуры, основанной на работе над Attentional Recurrent Relational Network-LSTM (ARRN-LSTM) или Spatial-Temporal Graph Convolutional Networks (ST-GCN) [Li et al., 2018, Yan et al., 2018] , а этап предварительной обработки остается прежним. Входные изображения обрабатываются для извлечения лицевых ориентиров, а затем выравниваются.Кроме того, процесс применяется дважды и второй раз для увеличенных движущихся изображений. Во время представления лица предложенное представление оригами применяется к извлеченным ориентирам, а затем полученный узор импортируется в вышеуказанные сети с целью одновременного моделирования как пространственной, так и временной информации. Используемая методология резюмирована на Рисунке 1, а весь процесс подробно описан в следующих подразделах.
Двумя основными методами, используемыми на этапе предварительной обработки данных (помимо извлечения лицевых ориентиров), являются аффинное преобразование для выравнивания ориентиров и эйлерово увеличение видео (EVM).На этапе предварительной обработки набор выходных последовательностей генерируется на основе комбинации различных методов.
SEC-1: Первый вывод содержит аффинное преобразование исходной последовательности изображений, которые затем масштабируются до 120 × 120 пикселей и преобразуются в шкалу серого. Это представляет собой ввод дескриптора pHOG.
SEC-2: второй вывод содержит эйлеровы увеличенные изображения, которые затем аффинно преобразовываются, масштабируются до 120 × 120 пикселей и преобразуются в шкалу серого.Это снова представляет собой ввод дескриптора pHOG.
SEC-4
: В четвертом выводе ориентиры лица получаются из увеличенных изображений с эйлеровым движением, применяется аффинное преобразование и ориентиры лица оцениваются снова. Это вводится в дескриптор смещения лицевых элементов.
Тот же процесс рассматривается для глубокой архитектуры ARRN-LSTM с вводом полученных трехмерных ориентиров лица, извлеченных с помощью предлагаемого преобразования оригами.
На этом этапе использовались три схемы для классических подходов к обучению на основе признаков: (1) пирамидальная гистограмма градиентов (pHOG), (2) дескриптор смещения черт лица и (3) предложенный дескриптор оригами. Эти схемы анализируются ниже.
pHOG обеспечивает экстракцию: увеличенная аффинно преобразованная последовательность (т.е. SEC-2) предоставляется в качестве входных данных для дескриптора pHOG. Более конкретно, восемь интервалов на трех уровнях пирамиды pHOG применяются для получения ряда признаков hm на последовательность.В целях сравнения тот же процесс применяется к неувеличенной последовательности (то есть, SEC-1), и соответственно получается строка из h признаков на последовательность.
Смещение черт лица: увеличенные ориентиры лица (т. Е. Выход четвертой последовательности на этапе предварительной обработки) нормализуются в соответствии с реперной точкой лица (т. Е. Носом) для учета движения головы в видеопотоке. Другими словами, нос используется в качестве ориентира, так что положение всех ориентиров на лице не зависит от положения головы объекта на изображениях.Если Li = [LixLiy] - исходные координаты изображения i-го ориентира, а Ln = [LnxLny] - координаты ориентира носа, нормализованные координаты задаются как li = [Lix-LnxLiy-Lny].
Особенности смещения лица - это расстояния между каждым ориентиром лица в нейтральной позе и соответствующими знаками в рамке «пика», которая представляет соответствующее выражение. Смещение i-го ориентира (т.е. i-го элемента вектора) рассчитывается с использованием евклидова расстояния
| d (l (p) i, l (n) i) = √ (l (p) ix − l (n) ix) 2− (l (p) iy − l (n) iy) 2 | (1) |
между его нормализованным положением в нейтральном кадре (l (n) i) и «пиковым» кадром (l (p) i).В оставшейся части этой статьи мы будем называть эти особенности характеристиками расстояния до носа (нейтраль против пика) (DTNnp). Выходными данными дескриптора DTNnp является вектор-строка длиной dm на последовательность. В целях сравнения тот же процесс применяется к неувеличенным последовательностям лицевых ориентиров (т. Е. К третьей последовательности этапа предварительной обработки), и соответственно получается строка из d функций на последовательность.
Изображение оригами создается из нормализованных трехмерных ориентиров лица (т.е., ТРЦ-3). Дескриптор использует o лицевые ориентиры для создания неориентированного графа из n узлов и e ребер, представляющих рисунок складок лица. N узлов содержат информацию о координатах ориентира x и y, в то время как ребра e содержат идентификаторы двух узлов, соединенных соответствующим ребром (которые представляют отношения узлов / ориентиров). Процесс создания морщин на лице делится на три основных этапа: дерево теней, многоугольник Лэнга и сжатие.
Первый шаг подразумевает извлечение проекции лоскута лица (теневого дерева) из лицевых ориентиров.Это теневое дерево или метрическое дерево (T, d) состоит из листьев (внешних узлов) Nex = n1, ..., np, внутренних узлов Nin = b1, ..., bq, ребер E и расстояний d до ребер. Это расстояние - евклидово расстояние между связанными ориентирами (узлами) через ребро дерева. Это просто расстояние, измеренное между каждым ориентиром, которое будет использоваться во время создания Многоугольника Лэнга и на этапе сжатия. Дерево теней создается как связанная версия двухмерных лицевых ориентиров - бровей, глаз, носа и рта (см. Рисунок 2).
На втором этапе из теневого дерева (T, d) создается выпуклый многоугольник цикла удвоения (многоугольник Лэнга) Lp на основе алгоритма создания многоугольника f с двойным циклом. В соответствии с этим процессом мы идем от одного листового узла к следующему в дереве, пока не достигнем начального узла. Следовательно, путь от n1 к n2 включает путь от n1 к b1 и от b1 к n2; путь от n2 до n3 также требует пройти через b1; а путь от n5 до n6 проходит через b1, b2 и b3.Чтобы гарантировать выпуклость результирующего многоугольника, мы сформировали его в виде прямоугольника (см. Рисунок 3), где на верхней стороне находятся отметки бровей, стороны образованы глазами и носом, а отметки рта расположены на дно. Многоугольник Ланга представляет область лица, которую нужно сложить.
Полученная выпуклая многоугольная область должна удовлетворять следующему условию: расстояние между листовыми узлами ni и nj в многоугольнике (dP) должно быть равно или больше, чем расстояние этих листовых узлов в теневом дереве (dT).Это требование в основном связано со свойствами оригами, поэтому, поскольку теневое дерево происходит из сложенного листа бумаги (лица), после того, как оно развернуто, чтобы увидеть узор складок, расстояния на развернутой бумаге dP (ni, nj) увеличиваются. всегда быть больше или равным расстояниям в теневом дереве dT (ni, nj).
| дП (ni, nj) ≥dT (ni, nj) | (2) |
Третий шаг соответствует процессу сжатия этого многоугольника. Все ребра одновременно движутся к центру многоугольника с постоянной скоростью, пока не произойдет одно из следующих двух событий: сжатие или расщепление. Событие сжатия происходит, когда точки сталкиваются в одном и том же положении (см. Уравнение 3). В этом случае сохраняется только одна точка, и процесс усадки продолжается (см. Рисунок 4).
| dP (ni, nj) ≤th, тогда nj = nj | (3) |
, где j = i + 1, а th - положительное число ≈0.
Событие разделения происходит, когда расстояние между двумя непоследовательными точками равно расстоянию между ними в теневом дереве (см. Рисунок 5).
| dP (ni, nk) ≤dT (ni, nk) + th | (4) |
, где k≥i + 1, а th - положительное число ≈0. Как следствие этого события между этими точками образуется новое ребро, образуя два новых подполигона.Процесс сжатия продолжается на каждом многоугольнике отдельно.
Наконец, процесс завершится, когда все точки сойдутся, создав шаблон складки, C = g (f (T, d)), где (T, d) - теневое дерево, f (T, d) - Lang polygon, C - шаблон сгиба, а g и f - процессы создания многоугольника с двойным циклом и функций сжатия, соответственно. Из-за структуры нашего исходного многоугольника Лэнга окончательные узоры складок будут иметь структуру, аналогичную показанной на рисунке 6.
Шаблон сгиба сохраняется в виде неориентированного графа, содержащего координаты каждого узла и необходимую информацию для ребер (то есть идентификаторы связанных узлов). В связи с тем, что координаты x и y и связанные узлы рассматриваются как векторные объекты, они могут быть представлены более точно в виде сложного или сверхсложного представления, как показано в [Adali et al., 2011] . Вектор может быть разложен на линейно независимые компоненты в том смысле, что их можно линейно комбинировать для восстановления исходного вектора. Однако в зависимости от явления, которое изменяет вектор, корреляция между компонентами может существовать со статистической точки зрения (т.е. две некоррелированные переменные являются линейно независимыми, но две линейно независимые переменные не всегда некоррелированы). Если они независимы, предлагаемый нами дескриптор не дает значительного преимущества, но если есть корреляция, это считается.В большинстве случаев в процессе извлечения признаков генерируются сложные или сверхсложные признаки, но они разлагаются для вычисления с помощью классификатора [Adali et al., 2011, Li et al., 2011] . В нашем случае коррелируются координаты узлов, а также идентификаторы узлов, которые представляют ребра. Таким образом, узлы и ребра представлены, как показано на 5 и 6.
| e = ei_nodeID1 + i⋅ei_nodeID2 | (6) |
, где nix и niy - координаты x и y i-го выходного узла; а ei_nodeID1 и ei_nodeID2 - идентификаторы узлов, связанных i-м ребром.
На третьем и последнем этапе предложенного подхода к классификации эмоций использовались два современных метода. Первый метод основан на классификаторе Байесовского сжатого измерения (BCS), включая его улучшенную версию для обнаружения единиц действия, и классификаторе байесовского группового разреженного сжатия (BGCS), аналогичном классификатору, представленному в [Song et al., 2015] .Второй метод аналогичен [Michel and Kaliouby, 2003] и основан на квадратичном SVM-классификаторе, который успешно применялся для классификации эмоций в [Buciu and Pitas, 2003] .
Данные из двух разных наборов данных (CK + и SEMdb) используются для проверки эффективности классификации методов путем вычисления точности классификации и оценки F1. Набор данных CK + содержит 593 последовательности изображений 123 субъектов.Каждая последовательность начинается с нейтрального лица и заканчивается пиком эмоции. CK + содержит метки AU для всех из них, но метки основных эмоций только для 327. SEMdb содержит 810 записей от 9 субъектов. Начало каждой записи считается нейтральным лицом, а пиковый кадр - это тот, ориентиры которого больше всего отличаются от соответствующих ориентиров на нейтральном лице. SEMdb содержит метки для 4 классов, связанных с автобиографическими воспоминаниями. Эти автобиографические классы памяти представлены спонтанными микровыражениями лица, вызванными наблюдением за 4 различными стимуляциями, связанными с далекими и недавними автобиографическими воспоминаниями.
Следующие абзацы объясняют полученные результаты в порядке их объективных классов (ЕД, 7 основных эмоций или 4 автобиографические эмоции). Эксперименты сравниваются с результатами, полученными с использованием двух современных методов: Байесовская группа - разреженное сжатое зондирование [Song et al., 2015] и ориентиры до носа [Michel and Kaliouby, 2003] . Song et al. Метод сравнивает два алгоритма классификации, то есть байесовское сжатое зондирование (BCS) и предлагаемое ими улучшение байесовского группового разреженного сжатого зондирования (BGCS).Оба классификатора используются для обнаружения 24 единиц действия в наборе данных CK + с использованием функций pHOG. Методы от ориентиров до носа состоят в использовании разницы расстояния от ориентиров до носа между пиковым и нейтральным кадром в качестве входных данных SVM-классификатора для классификации 7 основных эмоций в [Michel and Kaliouby, 2003] или 4 автобиографических эмоций в [Черногория и др. ., 2016] . Что касается архитектур DNN, то сравнительное исследование выполнено с оригинальным методом, предложенным Яном в [Yan et al., 2018] с учетом графа оригами в сверточной сети графов с эйлеровым видеоувеличением и без него.
В эксперименте по обнаружению 24 AU участвовали классификаторы BCS, BGCS и база данных CK +. Использованные входные функции включали самые современные и комбинированные с предлагаемыми нами. Поэтому для эксперимента AUs pHOG были протестированы независимо и в сочетании с предложенными увеличенными pHOG и элементами оригами; и точно так же с расстоянием до черт носа.Результат различных комбинаций показан на Рисунке 7, Таблице 1 и Таблице 2. Они показывают, что вклад новых дескрипторов улучшает оценку F1 и общую точность.
| Метод | Измер. | Характеристики | |||
| pHOG | pHOG | pHOG | pHOG | ||
| Ори | Mag pHOG | Mag pHOG | |||
| красный Ори | |||||
| BCS | F1 | 0.636 | 0,658 | 0,673 | 0,667 |
| ACC | 0,901 | 0,909 | 0,909 | 0,912 | |
| BGCS | F1 | 0,664 | 0,654 | 0,687 | 0,679 |
| ACC | 0,906 | 0,908 | 0,913 | 0,91 | |
| Метод | Измер. | Характеристики | ||
| DTNnp | DTNnp | |||
Рисунок 2: Теневое дерево. Ориентиры лица связаны, образуя симметричное дерево. 
Рис. 3. Основываясь на правилах многоугольника Лэнга, из дерева теней был создан прямоугольный начальный выпуклый многоугольник цикла удвоения, чтобы начать с той же начальной формы многоугольника для любой грани.Пунктирные стрелки указывают на соответствующие внутренние узлы bi, а прямые стрелки указывают на выходные узлы ni. 
Рисунок 4: Событие сокращения. В этом случае расстояние между узлами 24 и 25 равно 0, поэтому один из узлов удаляется. Поэтому количество конечных узлов сокращается до 36. Узлы 13 и 14 расположены близко, но недостаточно близко, чтобы вызвать событие сжатия. 
Рисунок 5: Событие разделения. Когда расстояние между двумя непоследовательными точками многоугольника Лэнга (узлы 23 и 26) совпадает с расстоянием между этими двумя точками в теневом дереве, создается новое ребро.Промежуточные узлы в дереве также расположены на новом ребре (узлы b4, b5, b9, b10). 
Рис. 6. На этом изображении показан образец складки из предложенного алгоритма, примененный к нашему прямоугольному выпуклому многоугольнику цикла удвоения, полученному из лицевых ориентиров. 
Рисунок 7: Результаты оценки F1 классификации 24 AU с использованием современных методов BCS и BGCS, а также новые результаты после добавления новых функций. 
