VUŽITÍ FLASH ANIMACÍ PŘI VÝUCE TECHNICKÝCH PŘEDMĚTŮ USE FLASH ANIMATIONS TO TEACH TECHNOLOGICAL SUBJECTS Jiří HRBÁČEK Abstract Interaktivní Flash animace můžeme vidět na webových stránkách. Díky Adobe AIR, nebo programu ZINC však pronikají i do off-line aplikací. Často jsou využívány při tvorbě různých multimediálních encyklopedií. Pomocí Flashe můžeme vytvářet různé simulátory. Není těžké vytvořit dokonce animace, které řídí systémy připojené k PC. Spojení skvělého animačního nástroje, možnosti vytvoření animace s vysokým podílem vlastní inteligence a připojení na externí systémy dává tvůrcům interaktivních výukových opor nevídané možnosti. Příspěvek nastiňuje některé možnosti využití ve výuce technických předmětů. Abstrakt Interactive Flash animation can be seen on the website. With Adobe AIR, or the ZINC are also penetrate into the off-line applications. They are often used in the production of various multimedia encyclopedia. With Flash, you can create different simulators. Is not difficult to create animations that drive systems connected to the PC. Combining great animation tools, the possibility of creating animation with a high proportion of their own intelligence and connections to external systems gives creators of interactive teaching supports unprecedented possibilities. The contribution showes some possibilities for use in teaching technical subjects. Keywords Flash animation, simulation, animation tool, a system with its own intelligence, training support Klíčová slova Flash animace, simulace, animační nástroj, systém s vlastní inteligencí, výukové opory 1 ÚVOD "Přirozené lidské schopnosti - hravost a vzdělávání prostřednictvím vlastních zkušeností je obecným základem pro využívání interaktivity ve vzdělávání." (Stuchlíková 2007). Žijeme v technické době. Kam pohlédneme nacházíme různé stroje a zařízení. Nedovedeme si snad ani představit oblast lidského konaní či života, kde by se člověk s nějakým technickým zařízením nesetkal. Velmi mnoho systémů provádí svoje činnosti mnohem rychleji, než je člověk schopen svými smysli postřehnout. Aby mohl člověk modernizovat existující systémy, vytvořit nový, nebo stávající opravit, musí dobře porozumět jeho činnosti. Interaktivní animace, simulace a didaktické hry také jsou významným pomocníkem i při výuce různě znevýhodněných žáků a studentů. Hravá forma výuky a velmi názorné prostředí s možností využít podle potřeby i alternativní způsoby výuky jsou skvělým spojencem učitelů. Použití interaktivních animací, simulací i didaktických her je v těchto případech velmi významné.
V době nedávno minulé bylo vytváření simulací a interaktivních animací možné pouze s využitím specielních programů a dokázali je vytvářet pouze specialisté. V současné době dává Flash možnost tyto animace a simulace vytvářet vlastními silami. Například za pomoci studentů (Stuchlíková 2006), nebo přímo ve výuce práce s Flashí prostřednictvím studentských projektů. Flash umožňuje provádět velmi složité animace a simulace, tyto mohou mít velkou vlastní inteligenci, dokáží komunikovat jek se servery, tak i s lokálními systémy připojenými k počítači. Mohou komunikovat i různé animace či Flash aplikace mezi sebou bez nutnosti spojení přes server zcela lokálně. Z výše uvedených možností si zde ukažme první z nich. Využití Flash pro vytvoření jednoduchých simulací. 2 SIMULACE VYTVÁŘENÉ TECHNIKOU ŘÍZENÝCH ANIMACÍ Potřebujeme-li například vytvořit simulaci činnosti logického obvodu, lze k tomu využít velmi jednoduchou animaci, jejíž přehrávání budeme řídit pomocí myši. Takovéto simulace mohou vytvářet studenti velmi brzy bez příliš velkých znalostí práce s Flash. Funkcionalita takto vytvořené simulace není způsobem vytvoření omezena. Obr. 1 Simulace činnosti invertoru s možností změny připojení tlačítka Využíváme-li pro tvorbu simulací jednoduché animace, je nutné pro každé zapojení, vytvořit naprosto individuální animaci. Aby měly animace stejný vzhled, vytváříme jednotlivé části animace jako symboly. Vytvoříme si tak knihovnu symbolů. Do nově vytvářených animací tyto symboly importujeme. Vytváříme-li prostřednictvím animací simulace logických obvodů, pak výsledná animace bude obsahovat tolik snímků, kolik stavů může mít simulovaný obvod. Obvod na obrázku 1 může mít stisknuté nebo rozepnuté tlačítko. Tedy stavy dva.
Pokud bychom prováděli například simulaci činnosti dvojvstupového hradla NAND, pak by šlo o čtyři stavy ( kdy je na vstupech stav 00, 01,10 a 11). Obr. 2 Simulace vysvětlující činnost hradla NAND a de Morganův zákon Pro simulaci složitějších obvodů by potřebný počet snímků narůstal. Například pro kombinační obvod, který by měl čtyři vstupy by bylo potřeba šestnáct snímků. Tyto animace mohou studenti vytvářet velmi brzy. Již po jednom semestru výuky práce s Flash. Velkou nevýhodou tohoto způsobu je, že jakákoliv změna v zapojení simulovaného obvodu vyžaduje vytvoření celé nové animace. Vytvoření simulace složitých logických obvodů je tedy poměrně pracné. Výhodou je, jak již bylo řečeno, vytváření takovýchto animací je poměrně jednoduché. Stačí mít základní znalosti s využíváním Flash. 3 VYTVÁŘENÍ SIMULACÍ S VYUŽITÍM ACTIONSCRIPTU Mnohem jednodušší je, při vytváření simulací logických obvodů, využít možnosti vytvoření vlastní inteligence Flash animacím. Nejdříve vytvoříme grafiku - tedy vzhled zapojení obvodu. Připravíme si v ní, v místech kde se zobrazují stavy vstupů a výstupů, dynamická textová pole. Dynamická textová pole zobrazují texty, které do nich zapíše ActionScript. Tato textová pole budou zobrazovat stavy hodnot na vstupech a výstupech jednotlivých obvodů. Myší ovládáme změny hodnot na vstupech. Při změně některé ze vstupních hodnot ActionScript vypočítá stavy na vývodech všech požadovaných obvodů a tyto stavy zobrazí v dynamických textových polích.
Když například klikneme na tlačítko v obvodu na obrázku 1, animace tlačítka změní jeho stav na stisknuté. Zapojení celého obvodu se nemění. ActionScript zobrazí na výstupu obvodu tlačítka a na vstupu invertoru jedničku. Protože invertor provádí negaci, ActionScript provede negaci této hodnoty a zobrazí ji na výstupu hradla. Upraví také výrazy které vyjadřují význam signálu. Zapojení celého obvodu se tedy nemění. Na následujícím obrázku je naznačená organizace grafiky upravená pro vytvoření simulace řízené ActionScriptem. Animace stisku a uvolnění tlačítka Dynamická textová pole Obr. 3 Simulace činnosti invertoru s možností změny připojení tlačítka Jak je vidět, vytvoříme jednoduchou animaci stavů tlačítka jako symbol. Tento symbol lze využít i v dalších simulátorech. Vytvoříme schéma zapojení, přidáme dynamická textová pole pro zobrazení popisu a hodnot u vývodů. A napíšeme jednoduché příkazy ActionScriptu, které popíší činnost při změnách stavu tlačítka. Tyto animace mohou studenti vytvářet po zvládnutí vytváření animací a se znalostí základů programování v ActionScriptu. velmi brzy. Po druhém semestru výuky práce s Flash. Nevýhodou uvedeného způsobu je, že jakákoliv změna v zapojení simulovaného obvodu vyžaduje přeprogramování celé aplikace. Vytvoření simulací z pohledu animací i grafiky je poměrně jednoduché. Tento způsob využívá většina amatérských tvůrců Flash animací a simulací.
4 VYTVÁŘENÍ SIMULACÍ S VYUŽITÍM INTELIGENTNÍCH OBJEKTŮ POMOCÍ OBJEKTOVĚ ORIENTOVANÉHO PROGRAMOVÁNÍ Nejefektivnější nejdynamičtější způsob vytváření je způsob, kdy vytvoříme jednotlivé logické obvody (hradla AND, OR, invertory, zapojení s tlačítky a další potřebné prvky obvodů) jako samostatné třídy. Každý obvod se chová jako samostatný objekt, kterému předáváme informace o úrovních vstupních signálů. Sdělíme mu, které vstupy jiných objektů jsou připojeny k jeho výstupům. Takto vytvořený objekt, podobně jako reálný obvod, je plně funkční. Změní-li se stav na jeho vstupu, objekt vypočítá stav svého výstupu či výstupů. Zjistí-li, že vlivem změny stavu na vstupu došlo ke změně stavu na některém z výstupů, vyšle do všech připojených vstupů jiných objektů informaci o aktuálním stavu výstupu. Připojené obvody stejným způsobem vyhodnotí své stavy. Modifikace zapojení, tedy vytvoření simulace jiných zapojení, je snadná. Objekty (hradla, tlačítka a invertory) poskládáme potřebným způsobem na scénu. Provede se jednoduché jejich grafické propojení a pomocí jednoduchého skriptu informujeme jednotlivé objekty o vzájemném propojení. Funkcionalita takto vytvářených simulací je bez problémů a složitého programování zajištěna vnitřní inteligencí jednotlivých objektů. Obr. 4 Organizace inteligentních objektů v simulátoru Jak je vidět na obrázku, simulátor se skládá ze dvou objektů realizujících zapojení tlačítka s rezistorem. Dále pak tři invertory, jeden obvod AND a jeden OR. Pro vytvoření simulátoru obvodu zobrazeného na následujícím obrázku využijeme stejné inteligentní objekty. Pouze je jinak propojíme. Jednoduché simulace tohoto typu mohou studenti vytvářet po zvládnutí základů objektově orientovaného programování v ActionScriptu, tedy po třetím semestru výuky práce s Flash.
Obr. 5 Zapojení simulující de Morganovy zákony a činnost hradla NOR Nevýhodou tohoto způsobu je, potřeba mít programátora ActionScriptu schopného vytvořit inteligentní objekty. Výhodou je velmi snadné vytvoření simulace libovolného zapojení máme-li již vytvořené objekty, z kterých bude budoucí simulace složena. Mohou je vytvářet i pouze krátce zaškolení uživatelé bez větších znalostí práce s Flash. Celé to připomíná skládání Lega. Propojí se jednotlivé funkční celky a tím se vytvoří plně funkční simulátor třeba i velmi složitého zapojení. Vytvoření simulátoru jiného zapojení je otázka půl hodiny. 5 ZÁVĚR Využít Flash pro tvorbu interaktivních animací a simulací je opravdu velmi užitečné. Jak se ukazuje, lze vytvářet kvalitní simulace již velmi brzy. Je to proto, že Flash umožňuje snadné řízení animací. V závislosti na úrovni znalostí práce s Flash je tvorba více či méně pracná. Moje několikaleté zkušenosti s výuku Flash ukazují, že studenti již velmi brzy dokáží vytvářet velmi kvalitní výukové simulace. Je tedy vhodné využít jejich kreativity a nápadů a prostřednictvím projektů vytvářených v rámci výuky vytvářet výukové simulace, které mohou pomoci zkvalitnit výuku. Příspěvek vznikl v rámci výzkumného záměru - kód: MSM0021622443, Speciální potřeby žáků v kontextu Rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání. LITERATURA [1] STUCHLÍKOVÁ Ľ., GRON M., CSABAY O., HELBICH M., RADOBICKÝ J., BEŇO J., MONDOČKO P., VACEK F., HULÉNYI L., KINDER R., ROVANOVÁ Ľ., REDHAMMER R., NEMČOK P., BEDNÁR M., ŠTEVOVE M., LAZIŠŤAN F.,
BENKOVIČ M., ŠVRČEK P., BENKO M., NAGY A.: Interactive www Course "Electrinic Devices and Circuits", In: 7th International Conference Virtual University. Proceedings. Bratislava, December 14-15, 2006, pp. 119-124. [2] STUCHLÍKOVÁ, Ľ., GRON M., STOPJAKOVÁ, V., HARMATHA, L.,CSABAY, O., DONOVAL, D., HULÉNYI, L.: Course in Moodle as a Workplace for Student Team Project. In: Virtual University VU 07 : 8th International Conference. Bratislava, Slovak Republic, 13.-14.12.2007. - Bratislava : STU, 2007. - ISBN 978-80-89316-09-0. - p. 69-74. [3] Révés Martin, Adamuščinová Iveta, Biňas Miroslav: TOWARDS A NEW APPROACH TO TEACHING OBJECT ORIENTED PROGRAMMING AT DCI TECHNICAL UNIVERSITY IN KOSICE, Stará Lesná, September 11-13, 2008, Košice, elfa s. r. o., 2008, 6, pp. 191-196, ISBN 978-80-8086-089-9 Kontaktní adresa Jiří, Hrbáček, Ing., Ph.D., KTIV PedF MU, Poříčí 31, 603 00 Brno, tel. +420 549 494 563, fax. +420 549 49 1620, hrbacek@posta.ped.muni.cz