Článek se zabývá metodikou vytváření studijních materiálů a ukazuje některé klíčové momenty na konkrétním projektu.
Methodology of creating electronical study materials
Abstract
This paper deals with methodology of creating study materials and shows some of key moments from specific project.
S rostoucími nároky na rozsah vědomostí studentů je stále více patrná
tendence rozdělit výuku na předměty obecné a specializované. Tento trend
je obzvláštně patrný ve výuce technických předmětů. Protože jednotlivé
partie vědních oborů jsou sami o sobě velmi náročné, lze jistě nahlížet
na předmět typu například "Telekomunikační technika" jako na předmět
obecný. Důvodem je to, že samotné telekomunikace lze dělit na více oborů
(spojovací technika, přenosová technika, přenos dat, telekomunikační
sítě, bezpečnost dat, zpracování signálu, atd.). Jde tedy v podstatě
pouze o metriku, kterou hodnotíme šířku uvažovaného záběru.
Samotný fakt objemu informací a množství specializací v jednom oboru si
vyžaduje spolupráci více autorů při tvorbě jednotlivých výukových
materiálů. Jen tak lze připravit hodnotné dílo shrnující podstatné
informace z jednotlivých podoborů, včetně novinek a trendů vlastního
vývoje. Autorské kolektivy se tak rozrůstají a jejich vzájemná
komunikace může přinášet nemalé potíže, které je nutné eliminovat.
V dnešní době rozmachu elektronicky podporované výuky se stále více
setkáváme s potřebou řízení celého tvůrčího kolektivu autorů, včetně
vzájemné komunikace a správy výsledného díla. Výpočetní technika a její
aplikace mohou představovat ideální nástroj pro zajištění potřeb autorů
včetně optimalizace výsledného díla pro elektronické sdílení informací.
Nástroje a technologie vyučování technických předmětů
Pod pojmem technologie vyučování rozumíme soubor prostředků sloužících
k předávání informací. Mezi tyto prostředky řadíme jednak "hardware",
tedy jednotlivá zařízení:
- projektory
- výpočetní technika
- modely
- skutečné předměty
- tištěné materiály
- tabule
- televize
- elektronické knihy
ale také "software", mezi nějž můžeme řadit materiály typu "obsah":
- podklady pro tvorbu filmů, videoprogramů (scénáře)
- výukový software
- zkušební elektronické testy
- elektronické publikace
Výše popsané dělení je pouze orientační a slouží k vymezení působnosti
projektu. Více informací o technologii vyučování lze nalézt v [1].
Elektronické publikace a knihy
V technické literatuře se často setkáváme s pojmy "Elektronická
publikace" a "Elektronická kniha". Prvním pojmem rozumíme "software",
tedy náplň - informační obsah pro "hardware", jemuž říkáme
"Elektronická kniha". Toto rozlišení pojmů a jejich podrobné vysvětlení
lze podrobněji prostudovat v [2].
Požadavky na nový systém - analýza
Motivací pro návrh a vytvoření systému je potřeba modernizace některých
předmětů na Katedře telekomunikační techniky, FEL, ČVUT v Praze. První
fáze předpokládá převedení stávajících tištěných materiálů do
elektronické podoby tak, aby výsledné dílo bylo přístupné
prostřednictvím Internetu. Navíc je vznesen požadavek na možnost využití
uložených dat (texty, obrázky, vzorce, ...) pro přípravu dalších
studijních materiálů a materiálů přednáškových. Systém i metodiky musí
být navíc otevřené pro další nadstavby a přístupy v budoucnu.
Z obecných standardů, kladených na systémy elektronického zpracování
dat, vychází základní požadavky na výslednou elektronickou publikaci:
- otevřenost formátu dat
- nezávislost na platformě (možnost použití různých operačních systémů) na
straně studentů
- nezávislost na platformě na straně autorů (vyučujících)
- nezávislost na výstupním zařízení (monitor, papír, data projektor,
...)
- podpora odkazů (hypertextu)
- možnost modularizace/segmentace textů
- jednoduchost vytváření a srozumitelnost struktury textů
- možnost rozšíření či úprav stávajících prostředků zápisu struktury
textů
- jasné oddělení struktury textů od jejich vzhledu
Další požadavky (vycházející z podobných aplikací a zkušeností) s sebou
přináší vlastní systém pro tvorbu publikace a její správu. Promyšlený
návrh systému podpory autorů si vyžaduje splnění těchto požadavků:
- nezávislost na platformě
- snadnost přístupu a ovládání
- minimální potřebu znalostí souvisejících technologií
- minimální čas na zaškolení uživatelů (autorů)
- minimální nároky na správu systému
- zabezpečení aplikací (bezpečnost a zálohování dat)
Cíle
Prvotním cílem je vytvoření elektronických skript, jejichž obsah
vychází z původních materiálů, jenž v současné době tvoří tři monografie
[3], [4], [5] . Dostupné materiály tvoří velké množství textů, obrázků,
vzorců a rovnic. Texty, rovnice a vzorce byly uloženy v uzavřeném
formátu Microsoft Word/Equation (doc) a obrázky ve vektorové podobě,
opět v uzavřeném formátu Corel Draw (cdr).
Hlavní cíle projektu lze shrnout do těchto bodů:
- tvorba podpůrného systému pro zjednodušení, sjednocení a
zpřehlednění práce autorů elektronických publikací
- převod stávajících zdrojů dat do takové podoby, která splní výše
stanovené požadavky a vlastnosti
- návrh systému s možností využití textů, obrázků a vzorců k vytvoření
elektronických skript
Mimo hlavní cíl první fáze (tvorba systému pro kolektivní tvorbu
studijních materiálů) je důraz kladen i na další cíl. Současným úkolem
je převedení materiálů (zdrojových dat) do takové podoby, která umožní
jejich využití v budoucí tvorbě e-learningových kurzů. Protože byl tento
požadavek stanoven včas a hned na začátku, byla stanovena další
rozšíření požadavků na budoucí materiál:
- modularizace
- rozšiřitelnost
- nezávislost
- otevřenost
Výše uvedené vlastnosti a požadavky na budoucí elektronický materiál
představují analýzu problému, která je nezbytná. Jakékoliv započetí
návrhu systému nebo implementace bez dobré analýzy, by
znamenala nejméně ztrátu času nebo dokonce nutnost započít práci znovu.
Využití stávajících materiálů a jejich převedení do elektronické podoby
slouží především k ověření způsobilosti systému podporovat kolektivní
tvorbu studijních materiálů.
Realizace první fáze
Realizace první fáze systému probíhala během roku 2004 a 2005 ve
spolupráci s kolegy z Českého vysokého učení technického, fakulty
elektrotechnické, katedry telekomunikační techniky.
Samotná implementace první fáze projektu sestávala především z
implementace navrženého systému a plnění systému daty. Podle původních
představ je systém založen na webové aplikaci. Díky této volbě vystačí
uživatelé systému pouze s klasickým webovým prohlížečem. Z pohledu
serverové strany (tam běží aplikace) systém pracuje nad operačním
systémem Linux se serverem Apache s podporou PHP.
Transformaci dat z DocBooku do HTML stránek byl použit program
xsltproc. Výhodou použitých prostředků a programů je možnost jejich
volného (bezplatného) šíření.
Všechny tři původní publikace byly rozděleny do několika částí a
zpracovávány odděleně. Každý z autorů mohl pracovat nezávisle na
přidělených kapitolách. Protože byla práce "označkování" původních textů
prováděna paralelně, došlo ke značné redukci potřebného času.
Označkování textů
Stávající texty byly uloženy ve formátu doc (MS Word).Úkolem bylo tedy
převedení do prostého textu. Následné označkování lze realizovat buď
ručně vkládáním párových značek, nebo poloautomaticky pomocí vyhledávání
specifických částí textu k nimž jsou následně přidány odpovídající
značky.
Pokud například vyhledáváme výraz obsahující některé z následujících
symbolů [0-9]+(\.[0-9]+)?, lze předpokládat, že se jedná o příklad. V
tomto případě daný skript doplní párové značky <example>. Pro tuto
operaci lze využít různé programy (MS Word, OpenOffice, Writer, perl,
sed, awk, vim).
Dokončení značkování textu
V tomto kroku vzniká již dokument v XML. Doplněním všech značek vznikne
kompletní zdrojový soubor nového dokumentu. Pro usnadnění práce lze
použít přímo některý z XML editorů, jenž se ovládá podobně jako známé
softwary MS Word, OpenOffice, atd. XML editory mají zpravidla
nadefinovanou standardní sadu značek DocBook, které lze upravovat či
doplnit. Další možností je použití některého z textových editorů.
Některé textové editory umožňují vytvoření uživatelských maker (např.
editor vim), která po stisknutí definovaných kláves automaticky vloží
danou párovou značku.
V případě XML editorů i editoru vim jsou párové značky odlišeny
automaticky barevně od ostatního textu. Tato funkce je velmi užitečná,
neboť autora upozorňuje na případná opomenutí při zakončení označovaného
úseku.
Převod obrázků z CDR do JPEG
Původní obrázky byly vytvořeny v programu Corel Draw, jenž objekty
popisuje vektorově. Přímo v tomto programu lze obrázky vhodně oříznout a
uložit do formátu JPEG. Názvy obrázků musí korespondovat s názvy, které
byly použity při zápisu zdrojového souboru.
Nahrání souborů na server
Nahrání (upload) souborů na server lze opět provádět pomocí jakéhokoliv
webového prohlížeče. Během ukládání na server má autor možnost soubor
přejmenovat dle potřeby (např. pokus1, pokus2, kapitola1, ...).
Samozřejmostí je i možnost své soubory mazat.
Obr. 1 Rozhraní pro autory pro nahrávání a práci se soubory
Protože systém Windows nepodporuje kódování českého jazyka podle normy
ISO-Latin2, je k dispozici aplikace, která tento převod zajistí.
Aplikace provádí převod z kódování Win1250 do ISO-Latin2. Důvodem
různých typů kódování jsou dnes již historická opomenutí během překladu
prvních aplikací firmy Microsoft do českého jazyka.
Generování obrázků z rovnic a vzorců
Existuje mnoho způsobů tvorby rovnic pomocí mnoha editorů. Tento
projekt však využívá generování rovnic pomocí pdfLaTeXu. Definici
textového zápisu lze nalézt v [6]. Autor vyplní jednoduchý formulář
aplikace TeX a odešle zdrojový kód na server. Aplikace
nejprve vygeneruje PDF soubor a následně jej zkonvertuje do JPEG v
požadované kvalitě.
Obr. 2 Nástroj pro generování rovnic
Generování HTML kódu
Výslednou HTML stránku lze vygenerovat pouhým stiskem příslušné ikony.
Systém vyhledá platný transformační styl a podle jeho definice vytvoří
příslušnou webovou stránku. Tato webová stránka představuje modul celé
elektronické publikace. Každá kapitola, nebo jiný úsek vytvořený autorem
a nahraný na server, tak tvoří samostatný dokument. Pokud správce uzná
dokument způsobilým, může jej následně začlenit do výsledné publikace.
V případě, že autor udělal syntaktickou chybu (chybu v kódování) při
značení dokumentu, je na tuto skutečnost upozorněn během generování.
Pokud byla vytvořena zásadní chyba, generování je ukončeno. Uživateli je
však samozřejmě příčina negativního ukončení sdělena ve výpisu. Výpis
obsahuje i informaci o předpokládaném místě chyby (je zde uvedeno číslo
řádku s chybou a její obecný pravděpodobný popis).
Kontrola výstupu a úprava kódu
Smyslem generování publikace (webových stránek) po částech, je možnost
snadné úpravy nahrané kapitoly. Pokud shledá autor chybu ve svém díle,
jednoduše ji opraví ve zdrojovém textovém souboru a tento následně uloží
na server.
F.A.Q.
F.A.Q. (Frequently Asked Questions), tedy často kladené otázky, jsou
nedílnou součástí každého pokročilého systému. Zkušenosti ukazují, že
uživatelé se často dopouští opakovaných chyb a jejich případné dotazy
jsou tak podobné. Tato aplikace tak šetří opět čas nejen jednotlivých
autorů, ale i správce systému.
Součástí aplikace je i fórum, kde mohou jednotliví autoři pokládat
otázky správci systému. Navíc mohou diskutovat i mezi sebou.
Fórum má značnou výhodu opět v tom, že mnoho otázek se opět opakuje.
Dotazovatel tak nejprve prostuduje obsah fóra a teprve pokud zde nenajde
požadovanou odpověď, vznese dotaz nový.
Doporučení pro revizi
Poté, kdy je dílo autory dokončeno, nastává neméně náročná fáze revizí.
Správce nadefinuje upozornění na zjištěné nesrovnalosti a publikuje je
na webu projektu. Pro revizi je vhodnější využít lektora či jiných osob,
nežli autorů. Důvod je "stará zkušenost", která nám říká, že člověk své
překlepy a chyby v textu velmi často přehlíží. A to zpravidla tím
častěji, čím více text procházíme (zkrátka očekáváme správné znění a
chybu přehlédneme). Revizí může být samozřejmě i větší počet.
Teprve po finální revizi lze elektronickou publikaci považovat za
dokončenou.
Vize - dlouhodobé cíle
Tento projekt aplikuje nový přístup k tvorbě učebního textu na
problematice výuky telekomunikační techniky. Skutečnost, že se tento
obor vyučuje na více úrovních škol (střední odborné učiliště, průmyslová
škola, vyšší odborná škola, vysoká škola) a fakt, že obor telekomunikací
zasahuje do většiny technických oborů, je na místě následující vize.
Výše popsaná strukturalizace učebního textu umožňuje vytvoření
víceúrovňového studijního materiálu, kde více úrovní je chápáno z
pohledu náročnosti a míře rigoróznosti výkladu.
Jednu z mnoha možných variant si lze představit jako třípatrový model:
- vysoká úroveň - jak již název napovídá, jedná se o rigorózně stavěný
výklad dané problematiky, základem by měl být odpovídající matematický
aparát, vyvozování pravidel a zákonů, propracované souvislosti
- střední úroveň - tuto část tvoří látka středoškolská (obsahově
odpovídá publikacím [3], [4], [5]
- základní úroveň - tuto úroveň tvoří "telekomunikační pohádka", tedy
jednoduchý a intuitivně tvořený příběh o telekomunikacích (Co, nač,
proč, pomocí čeho)
Nejvyšší patro našeho modelu je možné sestavit jak z odborných
publikací s úzkou specializací, tak z vysokoškolských skript. Další
možností je jakési označkování přednášek, které jsou v posledních letech
natáčeny videotechnikou a lze je nejen sledovat v reálném čase (vysílání
probíhá v síti Internet), ale také stáhnout ze serveru. Videopřednášky
lze nalézt v sekci výuka u jednotlivých předmětů na [7].
Střední patro v podstatě existuje, neboť je výsledkem popisovaného
projektu.
Ačkoliv se to může zdát paradoxem, zřejmě jedním z nejtěžších úkolů
bude zřejmě nejnižší patro. Vysvětlit často, složité mechanizmy
jednoduše, i za cenu odpovídajících zjednodušení je totiž úkol často
velmi obtížný. Také si přiznejme, že takový úkol vyžaduje opravdového
odborníka dané problematiky s nadhledem a nemalým pedagogickým nadáním.
První výsledky práce na projektu byly publikovány na mezinárodní
odborné konferenci SCO (Sharable Content Object) v květnu 2005, kterou
pořádala Fakulta informatiky Masarykovy univerzity v Brně. Tématem
konference byla elektronická podpora výuky. Příspěvek byl nejen
prezentován, ale také zveřejněn ve sborníku [8].
Příspěvek vznikl v rámci rozvojového projektu MŠMT 2006 s názvem
Integrace multimediálních výukových modulů do výuky v oblasti
komunikačních technologií.
Literatura
- Melezinek A.: Inženýrská pedagogika, skriptum MÚVS ČVUT v Praze,
Vydavatelství ČVUT, Praha 1994, ISBN 80-01-01214-X.
- Pravda I., Ing. Elektronická publikace, bakalářská práce, MÚVS ČVUT v
Praze, 2005.
- Svoboda J. a kol. Telekomunikační technika. - 1. díl (Zprávy, signály,
přenosová prostředí), 2. vydání, Vydavatelství Hutnig&Beneš, Praha 2001.
- Svoboda J. a kol. Telekomunikační technika. - 2. díl (Přenos dat,
spojovací a přenosové systémy), 2. vydání, Vydavatelství Hutnig&Beneš,
Praha 2001.
- Svoboda J. a kol. Telekomunikační technika. - 3. díl (Telekomunikační
sítě a služby), 2. vydání, Vydavatelství Hutnig&Beneš, Praha 2001.
- Olšák P. Typografický systém TeX. Second edition, Konvoj 2000, ISBN
80-85616-91-6.
- Bařinka L., Vojtěch L. DocBook jako cesta k e-learningu, sborník
konference SCO 2005, s. 33-38. Masarykova universita Brno. ISBN
80-210-3699-0.