Uniwersytet Jagielloński

Zakład Metod Obliczeniowych Chemii

PRACA MAGISTERSKA

Rafał Koczeń

Oprogramowanie do budowy interaktywnych podręczników i pomocy dydaktycznych.

Promotor:

dr hab. Janusz Mrozek

Kraków 2005

I. Wstęp.

1.1 Temat pracy.

Od dawna pojawiajš się opinie o zmierzchu tradycyjnej ksišżki drukowanej. Słychać narzekania na brak zainteresowania słowem pisanym wœród młodego pokolenia. Roœnie więc zainteresowanie tzw. e-ksišżkš, konwersjš tradycyjnej ksišżki w formie drukowanej na postać bitowš oraz tworzeniem nowych tytułów w formie cyfrowej. Należy przy tym zaznaczyć, że obecnie ksišżka drukowana jest zawsze pochodnš ksišżki elektronicznej, w tym sensie, że bez wczeœniejszego istnienia formy cyfrowej nie ma już druku - najpierw zawsze powstaje plik elektroniczny. Duża liczba publikacji powoduje tworzenie wielu różnych definicji e-ksišżki. Poczštkowo e-ksišżkami nazywano ksišżki tradycyjne (drukowane na papierze), których treœci zostały zdigitalizowane (zwykle skanowane), co pozwalało na ich wyœwietlenie na ekranie komputera. PóŸniej termin ten zaczęto stosować także do systemów multimedialnych [1a], hipertekstowych [2a] czy hipermedialnych [3a] , opartych na zasadach funkcjonowania ksišżki. Poza tymi dokumentami obecnie definicja e-ksišżki obejmuje także ksišżki dostępne online w formie poczty elektronicznej (e-mail), oraz różnych plików.

Celem niniejszej pracy było stworzenie na użytek chemii możliwie uniwersalnego narzędzia do tworzenia oraz czytania interaktywnych podręczników oraz pomocy dydaktycznych [4a], które to narzędzie jest złożone ze „składników” które sš darmowym oprogramowaniem, ogólnie dostępnym w sieci Internet. Instalacja całoœci wraz z poszczególnymi składowymi przebiega w sposób możliwie prosty; użytkownik przy pewnej wiedzy będzie mógł dodawać do oprogramowania dodatkowe elementy które mogš ten tekst wzbogacić o nowe możliwoœci (np wizualizacja reakcji chemicznych itp.) . Ogólnie pakiet możemy podzielić na dwie częœci: pierwszš przeznaczonš do tworzenia takich elektronicznych podręczników i pomocy dydaktycznych oraz drugš, uproszczona częœć służšca do czytania gotowego podręcznika.

Praca została rozpoczęta od sprawdzenia czy istniejš powszechnie dostępne programy tego typu w zasobach sieci. Jednym programem tego typu jaki znaleziono był program COIMBRA który jest multimedialnym systemem zoptymalizowanym do tworzenia baz danych z których można korzystać za pomocš dołšczanego oprogramowania do czytania. Coimbra potrafi tworzyć bazę danych poprzez możliwoœć łšczenia różnych formatów plików (zdjęcia, filmy, dŸwięki, teksty i inne) oraz z różnych Ÿródeł (z lokalnego komputera, z internetu) w jednš zintegrowanš bazę danych, która oferuje łatwy dostęp do poszczególnych dokumentów. System baz Coimbry stanowi narzędzie dla nauczycieli, instruktorów, studentów. Rysunek 2, pokazuje prostš drogę dodawania różnorodnych dokumentów do bazy danych Coimbry.

Rys 1. Przykładowy fragment dokumentu prezentowanego przez system Coimbra.

Rys 2. Droga dodawania dokumentów do bazy danych Coimbry

Dokumenty zawarte w bazie Coimbry zawierajš informacje o ich zawartoœci, co pozwala na ich łatwe katalogowanie. Zawartoœć dokumentów zapisanych w bazie Coimbry jest identyczna jak oryginalny dokument. Program ten nie ingeruje w zawartoœć dokumentów podczas ich zapisywania.

Coimbra jest produktem komercyjnym który posiada duże możliwoœci stworzenia interaktywnego tekstu bez znajomoœci jakiegokolwiek języka programowania. Jego zasadniczš wadš dla przeciętnego użytkownika jest sama cena tego programu. Cena takiego zestawu to koszt od 99 do 2799 Euro, jest to uzależnione od wersji licencji. Przykładowy ekran Coimbry jest zaprezentowany na Rysunku 1. Warto zauważyć że program ten oferuje okienko w które zawiera spis treœci a także umożliwia tworzenie zakładek.

Przy tworzeniu własnego oprogramowania postanowiono posłużyć się darmowymi narzędziami dostępnymi w zasobach sieci Internet. Ze względu na to, że tworzone dokumenty muszš oferować możliwoœć prezentacji różnorodnych obiektów oraz uruchamiania z ich wnętrza rozmaitych programów naturalnym wyborem była także decyzja o modularnej budowie tworzonego oprogramowania, umożliwiajšcej jego łatwš rozbudowę o kolejne elementy. Ta decyzja okreœla, w oczywisty sposób, wybór narzędzi informatycznych do budowy zamierzonego oprogramowania.

Pierwszym nasuwajšcym się wyborem było napisanie całoœci oprogramowania w jakimœ języku wysokiego poziomu (np. JAVA) zapewniajšcym łatwa przenoœnoœć. Napisanie programu w taki sposób jest przedsięwzięciem bardzo ambitnym, ale przy założonej różnorodnoœci zastosowań i funkcji oznaczałoby koniecznoœć samodzielnego napisania szerokiej gamy aplikacji poczynajšc od edytora tekstu oferujšcego pełny zakres edycji tekstów naukowych (tabele, wzory matematyczne i chemiczne), poprzez narzędzia do tworzenia i wyœwietlania grafiki kończšc na oprogramowaniu obliczeniowym włšcznie z narzędziami do obliczeń kwantowochemicznych. W sytuacji ograniczenia czasowego jaki narzuca praca magisterska większš korzyœć daje pójœcie drogš wykorzystania różnorodnych narzędzi dostępnych w zasobach Internetu i skoncentrowanie się na ich scaleniu i ułatwieniu posługiwania nimi przy tworzeniu interaktywnych dokumentów i korzystaniu z nich.

Jako podstawowe narzędzie do tworzenia dokumentów interaktywnych zdecydowano się użyć jeden spoœród doœć obszernej listy darmowych edytorów HTML np. (EDHtml, Arachnophilia, Jedit, HTML-Kit). Przyjęcie tego rozwišzania pozwala użyć niemal każdej przeglšdarki internetowej do wyœwietlania gotowych materiałów. Spoœród listy takich edytorów, na poczštek, odrzucono rozwišzania zamknięte (np. Jedit, Arachnophilia), które nie dawały możliwoœci ingerencji w kod programu - dzięki czemu można by było dodać nowe funkcje, które umożliwiałyby integrację œrodowiska HTML z innymi programami. Inne edytory wymagały od użytkownika większej wiedzy na temat np. HTML, a jeszcze inne miały tę wadę że nie obsługiwały języka polskiego. Drogš kolejnych eliminacji zdecydowano się na oprogramowanie OpenOffice, bardzo podobne do znanego wszystkim pakietu MS Office firmy Microsoft. Większoœć dodatkowych częœci składowych składa się z oprogramowania w języku Java. Natomiast poszczególne częœci sš sprzężone głównie za pomocš makr w OpenOffice (OpenBasic), Javy, a także pewnej liczby plików wsadowych.

Poczštkowym założeniem było żšdanie aby pakiet działał na każdej maszynie pracujšcej pod najbardziej popularnymi systemami MS WINDOWS i Linux . Ze względu na ograniczenia czasowe nie zrealizowano do końca zapewnienia pracy całoœci oprogramowania pod linuksem. Na przeszkodzie stanšł tu brak oprogramowania linuksowego klasy pakietu ArgusLab, integrujšcego narzędzia do tworzenia trówymiarowej grafiki molekularnej oraz do przeprowadzania rozmaitych obliczeń kwantowochemicznych. Drugim argumentem za skoncentrowaniem się w pierwszym rzędzie na oprogramowaniu pod Windows był fakt rozpowszechnienia tego systemu wœród studentów i wykładowców.

1.2 Konstrukcja oprogramowania

„Sercem” całego pakietu jest darmowy program OpenOffice, w skład którego wchodzš: