2.3 Критический анализ ранее разработанных практикумов

Разработка виртуальных практикумов на кафедре ИКТ ведется уже несколько лет. Лабораторные работы по общей химии создавались А.А. Сутыриным [44] в 2011 г. и И.А. Кобяковой [45 – 48] в 2013 г., а работы по неорганической химии делали Е.А. Сиплатова [49 – 51] в 2014 г., А.М. Сайфи [52 – 53] в 2015 г. и М.Л. Сазон [54 – 55] в 2016 г.

Идея разрабатываемой виртуальной химической лаборатории – мультимедийное флэш-приложение, с максимально простым, удобным и понятным пользователю интерфейсом, дающее пользователю возможность понять суть лабораторной работы, последовательность действий, особенности химических превращений и демонстрируемые химические свойства элементов и их соединений [56]. При создании виртуального практикума ставилась задача на основе имеющегося опыта реализовать не тривиальный пошаговый инструктаж по прохождению лабораторной работы, а увлекательный процесс выполнения лабораторной работы и предложить обучающемуся полноценную виртуальную лабораторию, отражающую реалии практических лабораторных занятий.

Основные цели, преследовавшиеся при реализации приложения: разработка современного дизайна отображения экранного содержимого и максимально дружественного пользовательского интерфейса, удобного как для обучающихся, так и для преподавателей; обеспечение максимальной информативности всех аспектов выполняемых работ с целью усвоения и закрепления теоретических знаний; замена примитивного кнопочного общения пользователя с приложением в процессе выполнения лабораторных работ широкими возможностями активного взаимодействия со всеми элементами, присутствующими в рабочей области; создание атмосферы игрового процесса, позволяющего воспринимать выполнение работ как увлекательное и, в то же время, познавательное занятие; создание реалистичного отображения обстановки и происходящих событий, соответствующих настоящей лаборатории общей и неорганической химии.

В результате анализа были выделены основные положения и пути достижения поставленных целей, которые составили основу концептуальной разработки виртуальной лаборатории. Для реалистичного отображения лаборатории, создан «вход» в лабораторию, и оформлен внешний облик «лаборатории», в которой пользователь будет выполнять практические занятия. С целью повышения реалистичности атмосферы работа в виртуальной лаборатории должна отражать все виды занятий обучающихся в реальной лаборатории, поэтому был создан виртуальный лабораторный журнал по аналогии с журналом наблюдений, который ведут студенты во время изучения данной дисциплины. Последовательность его заполнения соответствует последовательности заполнения реального журнала. Так, при подготовке к практическим занятиям в журнал заносятся: название работы, список необходимого оборудования, порядок выполнения работы, ее цели, а после проведения опыта собственные наблюдения химических превращений и сделанные выводы. Для обеспечения максимальной информативности в каждой работе организовано получение кратких справок о реактивах, веществах, оборудовании и прочих элементах рабочей области. Это позволяет расширить пользовательский интерфейс выполнения работы, т.к. вся рабочая область становится интерактивной, а это, в свою очередь, позволяет оперативно получать ответы на возникающие по ходу работы вопросы, и, следовательно, повышает интерес обучающегося к процессу.

Для повышения привлекательности учебного процесса в практикум внесен игровой компонент – в процесс выполнения лабораторных работ введен игровой персонаж. Внедрение в процесс общения приложения с пользователем виртуального помощника помогает лучше координировать его действия, а так же позволяет чувствовать себя свободнее и увереннее, с большим интересом вникать в процесс работы. Незамысловатый персонаж – профессор Неорхим на протяжении всего лабораторного практикума находится рядом с обучающимся и помогает ему в выполнении лабораторных работ. Учитывая, что разработка всего практикума, включающего более двух сотен лабораторных экспериментов и опытов, составляет большой объем работы, который не может быть проделан в короткие сроки, выполнены наиболее важные, базовые шаги по разработке программного обеспечения: создан готовый набор используемых в лаборатории инструментов, посуды и оборудования, анимации реакций, которые занесены в единую библиотеку символов для их дальнейшего использования; максимально универсализирован код, простой и доступный для преемников разработки – выявлены основные группы элементов, дифференцированы принципы их работы, что нашло своё отражение в программном коде. Определены четыре основные группы рабочих элементов и для всех них выделены универсальные принципы взаимодействия объектов друг с другом. При этом учтено, что все объекты в лабораторных работах подвижны, а потому для них всех нужен универсальный принцип перемещения по сцене. Кроме того, разработана система проверки тестовых заданий в лабораторном журнале и внедрена система запуска созданных анимаций реакций. Следующий шаг концептуальной разработки виртуальной лаборатории – необходимость обеспечения освоения обучающимися работы в лаборатории: способность ориентирования в пространстве лаборатории, начало работы, ход ее выполнения, открытие и листание журнала, его заполнение результатами наблюдений, переход от работы к работе и т.д. Для решения этой задачи разработана подробная инструкция, размещенная перед входом в лабораторию. Итоговые законченные блоки работ объединены с разработанными ранее блоками лабораторных работ по курсу «Общая химия», что дает возможность представить виртуальный лабораторный практикум как полноценную разработку по курсу практических занятии̮ кафедры общей и неорганической химии.

В ходе изучения работ предыдущих лет, были выявлены следующие недостатки:

1) «Некликабельность» некоторых элементов, например, кнопки переключения в журнале периодически отказываются работать.

2) Разбитый на символы текст, который практически невозможно отредактировать в виду большого количества символов.

3) Текст, представленный в TLF-полях, которые не поддерживаются в последних версиях Flash.

4) Шрифты в итоговый файл не внедрены, из-за этого текст по-разному читается на разных устройствах, на некоторых не читается, а индексация вовсе отсутствует.

5) Отсутствует универсализация положений объектов в отдельных частях проекта, что не позволяет программно подставлять содержимое в эти объекты.

6) Проверка знаний пользователя в тестовом блоке работ выполнена некорректно с логической точки зрения (программа может выдавать ошибку там, где ее нет, например, если изменить порядок подставляемых в поля данных; также не учитывается наличие машинной погрешности).

7) Не всегда понятный интерфейс непосредственно в блоке самих лабораторных работ – неясно, на что и как надо нажимать, чтобы выполнить оговоренное планом лабораторной работы действие.

8) Большое количество кадров в верхней временной сетке, для каждого изменения создан свой кадр.