”Matematyka i fizyka online”
Internetowy system pomocy dydaktycznych do
wspomagania procesu nauczania matematyki i fizyki na
poziomie szkoły średniej
Agnieszka Gryz
23 stycznia 2005
I
Projekt od strony koncepcyjnej
2
1
Wstęp
2
2
Edukacyjne systemy internetowe
2
2.1
Interaktywność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2.2
Dostępność
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2.3
Łatwość użycia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
II
Projekt od strony technicznej
4
3
O projekcie
4
3.1
Kontekst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3.2
Cel pracy
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3.3
Zastosowane technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3.3.1
Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
3.3.2
HTML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3.3.3
CSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3.3.4
Obrazki w formacie gif . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
3.4
Zastosowane rozwiązania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4
Dokumentacja techniczna
5
5
Testy
5
6
Walidowanie
5
7
Umieszczenie systemu w sieci
5
8
Dokumentacja użytkowa
6
9
Literatura
6
1
Projekt od strony koncepcyjnej
1
Wstęp
Ze względu na postępującą informatyzację życia coraz więcej ludzi zaczyna kożystać z Internetu. Bardzo często uczniowie lub nauczyciele poszukiwanie informacji dotyczących przedmiotów szkolnych zaczynają właśnie od Internetu. Sieć jest wciąż rozwijającą się skarbnicą informacji w lepszej niż książkowa wersji.
Książki jedynie opisują pewne zjawiska i czytający je dużo muszą sobie sami wyobrażać. Szczególnie, gdy chodzi o podręczniki do przedmiotów ści-słych. Komputer daje możliwość zasymulowania pewnych zjawisk. Zamiast rysować wykresy na kartce, komputer może narysować je na ekranie.
Ciekawym pomysłem okazuje się więc stworzenie systemu, który pomoże przyswoić wiedzę z zakresu przedmiotów ścisłych. Ponieważ edukacyjne aplikacje desktopowe nie są zbyt popularne dobrym miejscem na umieszczenie takiego systemu jest Internet. Daje to bowiem twórcom systemu możliwoć ciągłej jego rozbudowy, a odbiorcom ułatwia do niego dostęp jednocześnie oszczędzając uciążliwej niekiedy instalacji.
Nauka matematyki i fizyki „online” to temat dość często spotykany w sieci, jednak serwisów poświęconych tej tematyce w języku polskim jest niewiele.
Często są one statyczne, zawierają jedynie opisy, nie dają oglądającemu moż-
liwości interakcji.
Stworzony przeze mnie system wyróżnia się łatwą dostępnością, gdyż jest umieszczony w sieci WWW, oraz nastawieniem na interaktywną naukę.
2
Edukacyjne systemy internetowe
Obecnie polskie edukacyjne serwisy internetowe dotyczące matematyki i fizyki są bardzo ubogie w elementy interaktywne. Są raczej rodzajem elektro-micznych podręczników, nie wykożystują w pełni możliwości jakie daje Internet. Tymczasem niektórym uczącym się matematyki bądź fizyki osobom nie wystarcza zwykły opis, aby w pełni zrozumieć zagadnienie. Wielu uczy się poprzez przykłady, które pomagają wyobrazić sobie jak zmienia się np. wykres funkcji w zależności od parametrów. Wizualizacja i symuacja zagadnień z dziedziny matematyki i fizyki pozwala na szybszą i łatwiejszą naukę. Interaktywne aplikacje daja możliwość sterowania np. wykresem funkcji poprzez 2
zmianę jej parametrów za pomocą interfejsu. Interfejs uzytkownika w aplika-cjach internetowych, to nic innego jak guziki, suwaki, pola tekstowe, itd. Nie są one obce zwykłemu użytkownikowi sieci.
Rozpoczynając budowę systemu internetowego należy dokładnie sprecy-zować rolę jaką bedzie odgrywał. Aby uniknąć niedoskonałości obecnych rozwiązan, tworząc system skupiłam się przede wszystkim na interaktywności, łatwym dostępie do niego oraz łatwści w użyciu.
2.1
Interaktywność
Interaktywność, to współpraca aplikacji z użytkownikiem. W systemach o tej właściwości użytkownik sam może zmieniać parametry, a aplikacja reaguje na to działanie.
Szczególnie ważnym elementem jest więc interfejs użytkownika. Musi on być jak najbardziej uproszczony. Użytkownik nie powinien domyślać się co należy nacisnąć lub przesunąć, interfejs powinien byc skonstruowany tak, aby było to jasne. Skomplikowane systemy zniechęcają. Warto również być konse-kwentnym i umieszczając kilka interaktywnych aplikacji w systemie stosować podobne interfejsy. Osoba poruszająca się po systemie uczy się w ten sposób nawigacji po nim.
Ważne jest również, aby uzytkownik nie skupiał się na tym co i gdzie
„kliknąć”, a raczej na efektach jakie to wywołuje.
Psychologiczna reguła 7 ± 2 mówi, że liczba obiektów, na których człwiek może się jednocześnie skoncentrować oscyluje właśnie pomiędzy 5 a 9. Projek-tant interfejsu powinien wziąść to pod uwagę i ograniczyć liczbę elementów dialogowych.
Główną zaleta interaktywności jest działanie na wyobraźnie użytkownika. Może on od razu poznać konsekwencje, jakie niesie za soba zwiększenie lub zmniejszenie pewnych wartości. Dlatego wykożystanie elementów interaktywnych w systemach edukacyjnych jest dobrym pomysłem.
W stworzonym przeze mnie systemie takimi interaktywnymi elementami sa aplety wkomponowane w strony serwisu. Wizualizują one np.: funkcje ry-sujac ich wykresy w zależności od ustalonych przez użytkownika parametrów.
Tego typu wizualizacje bardzo pomagaja przyswoic sobie trudny materiał.
2.2
Dostępność
W ciągu ostatnich paru lat obserwuje się coraz większe zainteresowanie inter-netem. Internet stał się tak popularny i rozpowszechniony, że obecnie więk-szość osób ma do niego swobodny dostęp. Systemy internetowe mają więc dużą przewage nad desktopowymi aplikacjami – są łatwo dostępne.
3
Żadko zdaża się, aby uczeń kupował aplikację pomagającą w nauce. Przede wszystkim ze względu na cenę. Dodatkową wadą takich aplikacji jest ich zwy-kle skomplikowana forma. Dlatego nawet jeśli ktoś decyduje się na zakup takiej aplikacji, to często leży ona nieużywana na półce.
Dostępność jest bardzo ważna dla systemów edukacyjnych, a popularność Internetu może ją ułatwić. Na stronę WWW może wejść każdy i jeżeli uzna, że zawartośc nie jest interesująca opóścic ją. Jeżeli natomiast będzie dla niego ciekawa, może on w kożdej chwili do niej wrócić.
2.3
Łatwość użycia
Nie tylko przyjazny interfejs oraz dostępność determinuja to, czy system jest łatwy w użyciu. Istotne jest również, czy działa on samodzielnie, czy wymaga instalowania dodatkowych aplikacji. W przypadku serwisów internetowych ważna jest również prosta i przyjaznie zaprojektowana nawigacja po systemie.
Aby oglądać serwisy umieszczone na WWW potrzebne jest połączenie internetowe oraz przeglądarka internetowa. Najczęściej przeglądarka jest insta-lowana wraz z systemem operacyjnym, więc jej posiadanie jest raczej czymś oczywistym.
Jeżeli na stonach WWW umieszczone są aplety java, dodatkowo użytkownik powinien zainstalować na swoim komputerze Java SDK. Po zainsta-lowaniu tego narzędzia, aplety będą działały poprawnie.
Część II
Projekt od strony technicznej
3
O projekcie
3.1
Kontekst
3.2
Cel pracy
3.3
Zastosowane technologie
3.3.1
Java
Dlaczego java.
Rodzaj: aplety uruchamiane po stronie klienta. Wersja. Itd. Opisać możliwo-
ści.
4
Javadoc.exe do wygenerowania API.
3.3.2
HTML
Dlaczego HTML.
Wersja.
3.3.3
CSS
Analogicznie jak HTML.
3.3.4
Obrazki w formacie gif
Jak powsytały (Mathematica) i czemu gify.
3.4
Zastosowane rozwiązania
O algorytmie rysującym linie wykresu (wykorzystywany we wszystkich aple-tach).
4
Dokumentacja techniczna
Mapa serwisu (dla rozbudowy).
API do apletow.
HTML+gify → jak powstaly obrazki (Mathematica).
5
Testy
O testowaniu w różnych przeglądarkach, w różnych rozdzielczościach.
6
Walidowanie
Walidowanie stron HTML 4.0 oraz CSS.
7
Umieszczenie systemu w sieci
O serwerze, na którym umieszczony jest serwis. O programie WinSCP.
5
Dokumentacja użytkowa
Co jest potrzebne do prawidłowego funkcjonowania systemu(Przeglądarka, Java SDK, itd.) Nawigacja. Aplety.
9
Literatura
Książki.
6