Kolektivní tvorba elektronických studijních materiálů

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.

---

Literatura

1. Melezinek A.: Inženýrská pedagogika, skriptum MÚVS ČVUT v Praze, Vydavatelství ČVUT, Praha 1994, ISBN 80-01-01214-X.
2. Pravda I., Ing. Elektronická publikace, bakalářská práce, MÚVS ČVUT v Praze, 2005.
3. Svoboda J. a kol. Telekomunikační technika. - 1. díl (Zprávy, signály, přenosová prostředí), 2. vydání, Vydavatelství Hutnig&Beneš, Praha 2001.
4. Svoboda J. a kol. Telekomunikační technika. - 2. díl (Přenos dat, spojovací a přenosové systémy), 2. vydání, Vydavatelství Hutnig&Beneš, Praha 2001.
5. Svoboda J. a kol. Telekomunikační technika. - 3. díl (Telekomunikační sítě a služby), 2. vydání, Vydavatelství Hutnig&Beneš, Praha 2001.
6. Olšák P. Typografický systém TeX. Second edition, Konvoj 2000, ISBN 80-85616-91-6.
7. 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.