Zkušenosti z přípravy multimediálních studijních opor pro výuku matematiky Jaromír Kuben 1 a Petra Šarmanová 2 1 Katedra matematiky a fyziky, Fakulta vojenských technologií, Univerzita obrany Brno, Kounicova 65, 612 00 Brno, Česká republika jaromir.kuben@unob.cz 2 Katedra aplikované matematiky, Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TU, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, Česká republika petra.sarmanova@vsb.cz Abstrakt První část příspěvku podává informaci o pojmu blended learning. Dále autoři popisují své zkušenosti s vytvářením elektronické interaktivní studijní opory s multimediálními prvky. Pozornost je věnována obsahové a grafické stránce a technickým problémům souvisejícím se zařazením animací a interaktivních testů do PDF dokumentu. Klíčová slova: Blended learning, multimediální výukový text, kombinovaná forma studia, sdílení výukových objektů. 1 Blended learning S růstem zkušeností s používáním informačních a komunikačních technologií ve vzdělávání se postupně většina pedagogů kloní k názoru, že nejlepších studijních výsledků dosáhneme kombinací prezenční výuky a e-learningu. Pod pojmem e-learning přitom rozumíme vzdělávací proces, ve kterém využíváme multimediální technologie, Internet a další elektronická média pro zlepšení kvality vzdělávání. Multimedia umožňují používání obrazových, zvukových a textových informací k obohacení obsahu výuky. Internet umožňuje lepší přístup k výukovým materiálům a výměnu informací (e-mail, chat, diskusní fóra... ). V praxi se téměř nesetkáme s čistými formami výuky, jako je pouze prezenční nebo distanční. Prosazuje se koncepce smíšeného vzdělávání (blended learning), což je kombinace prezenčního vzdělávání a e-learningu. Klasickým příkladem je kombinovaná forma studia, která v sobě zahrnuje prezenční přednášky, tutoriály, samostudium pomocí interaktivních výukových opor, testování přes Internet atd. Jedním z velkých přínosů zavedení kombinovaného studia na vysokých školách je vytvoření a stálé inovování studijních materiálů vhodných pro samostudium. Dospělí studující jsou totiž mnohem náročnější na služby, které jim škola nabízí. Znají hodnotu svého času a od vzdělávání očekávají efektivní nabytí znalostí, které jim umožní zlepšení vlastní konkurenceschopnosti, zlepšení pozice u zaměstnavatele a vyšší společenské postavení.
2 Jaromír Kuben a Petra Šarmanová Kladou velký důraz na použitelnost znalostí v praxi, zajímá je propojení jednotlivých předmětů. Velmi negativně pociťují například to, že jsou v odborných předmětech (elektrotechnika) nuceni používat matematické pojmy dříve, než se s nimi podrobně seznámí v matematice. Jak tedy může vypadat studijní materiál, který předložíme studentovi? Klasická textové učebnice, skripta. Studijní text je doplněn o hypertextové odkazy, multimediální prvky (animace, videa a testy s nabídnutými variantami). Strukturou se jedná o lineární lekci bez možnosti větvení. Programované interaktivní lekce řízené nějakým LMS systémem. Tato poslední varianta nejvíce simuluje roli učitele, výukový text je prokládán kontrolními otázkami a podle reakce studenta se přizpůsobuje další výklad. Tato varianta je pro studenta jistě nejlepší, ovšem klade obrovské nároky na tvůrce. 2 Multimediální studijní opora Naším cílem bylo vytvořit multimediální studijní opory k výuce základních partií matematické analýzy diferenciálního a integrálního počtu funkcí jedné proměnné. Tato naše snaha byla podpořena grantem Evropského sociálního fondu (Operační program Rozvoj lidských zdrojů) s názvem Studijní opory s převažujícími distančními prvky pro předměty teoretického základu studia. 3 Výukové materiály existují ve dvou verzích, jako text vhodný k tisku a jako elektronická interaktivní verze doplněná o multimediální prvky, optimalizovaná na zobrazení na monitoru. Texty jsou členěny na kapitoly, každá kapitola má svou pevnou strukturu obsahující: Průvodce studiem (stručné uvedení do problematiky, historické poznámky a souvislosti, motivace, význam, využití dané látky). Cíle (jedná se o studijní cíle). Výklad členěný na podkapitoly. Obsahuje definice, věty, důkazy, poznámky, komentáře, grafy, tabulky, řešené příklady, animace a interaktivní testy. Pojmy k zapamatování (výčet pojmů, jejichž definice je nutno znát). Kontrolní otázky (teoretické otázky ověřující pochopení definic, vět, souvislostí mezi pojmy). 3 V rámci grantu bude vytvořeno 19 studijních opor z matematiky, fyziky a chemie na VŠB TU tak, aby byly využitelné především pro samostatné studium. Výstupem budou klasické tištěné texty, učební materiály v elektronické podobě a rozsáhlá databáze příkladů, která bude prostřednictvím LMS sloužit k vytváření autotestů a cvičných a zkouškových testů. Partnery tohoto projektu jsou Univerzita obrany Brno a Technická univerzita v Liberci a Regionální středisko výchovy a vzdělávání v Mostě.
Zkušenosti z přípravy multimediálních opor 3 Příklady k procvičení (neřešené příklady a testové otázky k ověření znalostí a početních dovedností. Příklady jsou seskupeny podle toho, jakou metodou se dají řešit). Autotest (slouží k testování znalostí z dané kapitoly, obsahuje příklady, s nimiž se student může setkat u zkoušky). Na konci skript je Klíč k příkladům k procvičení, Rejstřík a Literatura. Při vytváření elektronické interaktivní verze studijních opor jsme se snažili o vytvoření uživatelsky příjemného a efektivního výukového prostředí. Ovládání programu je intuitivní, základní menu je trvale v nabídce a snadno dosažitelné. Organizace obrazovky je jednoduchá, přehledná. Barevnost obrazovky je střídmá. Hypertextové odkazy jsou barevně odlišená slova v textu. Text je přizpůsoben velikosti obrazovky. (Posuv textu na obrazovce není nutný). Flash animace jsou přímo součástí PDF dokumentu, nemusí se tedy otevírat v externím okně. Mají vlastní ovládací tlačítka, je možno je krokovat a opakovaně spouštět. Java applety jsou kliknutím na ikony otevřeny ve vlastním okně. Interaktivní testy jsou umístěny přímo v textu za testovaným učivem. Hypertextový rejstřík. Skripta jsou zpracována sázecím systémem TEX ve formátu pdfl A TEX, který umožňuje vkládání animací přímo do textu. Grafy a obrázky jsou vytvořeny pomocí programu METAPOST s využitím balíku maker mfpic. Texty obsahují 304 obrázků a 40 animací a interaktivních testů. Animace a interaktivní testy jsou vytvořené v programu Macromedia Flash (21 animací), v programovacím jazyce Java (17 animací) a programu Maple (2 animace). Většina z nich byla vytvořena v rámci bakalářských prací na Katedře informatiky VŠB TU. Zařazení jednotlivých formátů animací do PDF dokumentu: Při vkládání animací ve formátu SWF přímo do PDF dokumentu jsme využili balík Movie15. Tento balík umožňuje vkládání videa, zvuků a 3D objektů do PDF. Animace jsou nataženy přímo v PDF, není třeba je dodávat samostatně. Ukázka zařazené flash animace a celkového vzhledu obrazovky je na obrázku 1. Animace a testy ve formátu JAVA a EXE jsou volány jako hypertextové odkazy pomocí speciálních primitiv pdfl A TEXu. To znamená, že se otevřou ve vlastním okně. Animované GIF soubory jsou vytvořeny v programu Maple a jsou volány také jako hypertextové odkazy.
4 Jaromír Kuben a Petra Šarmanová Obrázek 1. Ukázka zařazení flash animace Interaktivní multimediální vzdělávací programy dosahují nejvyšší vzdělávací efektivnosti. Při jejich tvorbě se však autoři musí potýkat s mnoha problémy technického charakteru. V současné době není například reálné vytvořit multimediální dokument zcela funkční v různých operačních systémech. My jsme si dali za cíl vytvořit dokument plně funkční v novějších verzích operačního systému MS Windows. Pro práci se studijními materiály je třeba mít nainstalovány programy: Adobe Reader (min. verze 7.0.8), Macromedia Flash Player 9 a Java Runtime Environment. Ne všechy verze zmíněných programů se však chovají stejně. Zjistili jsme například, že starší verze Acrobat Readeru verze 7.0 obsahují chyby, které znemožňují korektní spouštění flash animací. Například Adobe Reader verze 7.0.5 nebo Adobe Acrobat Professional verze 7.0.0 nedokážou vložené flash animace zobrazit. Proto je nutné mít nainstalovánu opravenou verzi Adobe Readeru (min. verzi 7.0.8). Kromě toho mohou mít uživatelé Internet Exploreru zakázáno spouštění appletů v jazyce Java nebo mohou mít různá lokální nastavení prohlížečů bitmapových formátů (nám šlo o formát gif), monitory s různým rozlišením apod., takže bylo nutné pamatovat i na tyto problémy. Výukové CD je proto opatřeno důkladným popisem, který uživateli vysvětlí, co je třeba případně doinstalovat, umožní mu potřebné programy stáhnout z In-
Zkušenosti z přípravy multimediálních opor 5 ternetu anebo je nainstalovat přímo z CD a objasní mu, jak postupovat, aby maximálně využil všechny možnosti, které mu tento elektronický text nabízí. Kromě verze určené pro tisk a interaktivní multimediální verze je na CD studentům k dispozici i stránka všech animací a interaktivních testů, které jsou jinak zařazeny do studijních materiálů. Tak se mohou studenti k těmto testům a animacím kdykoliv vrátit a nemusí je hledat v textu. 3 Závěr Multimediální výukové materiály jsou využívány studenty prezenčního a kombinovaného studia na FEI VŠB TU Ostrava a studenty Univerzity obrany Brno. Dále jsou používány při výuce v třídách zaměřených na matematiku na Gymnáziu Brno tř. Kpt. Jaroše. Pro ostatní zájemce jsou všechny materiály volně k dispozici na adrese http://www.am.vsb.cz/sarmanova/cd/. V současné době vzniká velká řada multimediálních prvků využitelných ve vzdělávání. Vzhledem k tomu, že tyto prvky jsou velmi náročné na výrobu i finanční stránku, je velmi užitečné jejich sdílení. To je možno prostřednictvím knihoven digitálních vzdělávacích objektů, které jsou uživatelům přístupné prostřednictvím webového prohlížeče. Jednou z nich je knihovna Dilleo přístupná na adrese https://dilleo.uhk.cz/dilleo/. Zde si mohou studenti stáhnout potřebné materiály ke studiu a učitelé podklady a multimediální vzdělávací prvky pro výuku. I naše výukové PDF a všechny animace ve formátu Java a Flash budou v této knihovně k dispozici. Tím, že je celý systém přístupný všem vzdělávacím institucím i jednotlivým tvůrcům materiálů, je zvýšena efektivita a snížena cena procesu tvorby výukových materiálů. Reference 1. Hošková, Š. Kuben, J. Račková, P.: Integrální počet funkcí jedné proměnné. Studijní opora. Součást projektu Operační program Rozvoje lidských zdrojů číslo CZ.04.1.03/3.2.15.1/0016 Studijní opory s převažujícími distančními prvky pro předměty teoretického základu studia. VŠB TU Ostrava, 2006. Verze pro tisk ISBN 80-248-1191-X, elektronická verze ISBN 978-80-248-1305-9. 2. Kuben, J. Šarmanová, P.: Diferenciální počet funkcí jedné proměnné. Studijní opora. Součást projektu Operační program Rozvoje lidských zdrojů číslo CZ.04.1.03/3.2.15.1/0016 Studijní opory s převažujícími distančními prvky pro předměty teoretického základu studia. VŠB TU Ostrava, 2006. Verze pro tisk ISBN 80-248-1192-8, elektronická verze ISBN 978-80-248-1304-2. Annotation. The first part of the contribution discusses blended learning. The second part is devoted to the creation of an interactive multimedia study materials and describes the experience that the authors obtained during the preparation of such a material. It mentions namely software problems caused by incompatibilities among various operating systems that every creator encounters and must solve. Properties that a quality educational material should possess are itemized.