Компьютерная анимация физических процессов

Компьютерная анимация физических процессов

мультимедийный технология информационный

Современный мир характеризуется безудержным ростом дисбалансов и противоречий, которые усиливаются и достигают критической массы в ходе глобализации и информатизации, идущих под знаком разрушительной потребительско-расточительной доминанты существования. Видные ученые и мыслители современности отмечают, что человек и социальный мир сегодня оказываются втянутыми в опустошительный ритм культуро-растворяющего обихода утилитарно-технократической жизни, девальвирующей гуманистические ценности и нравственные нормы. Социум всё больше теряет своё единство и значение как ведущей формации личности.

В экзистенциальном измерении возникает угроза расчеловечивания человека, угроза растворения и деперсонализации общества, лишенного моральных устоев. Наряду с этим, рост несправедливости и ассиметрий в мире создает глобальный вызов новых противостояний и разрастающегося глобального конфликта.

Прогрессивная мысль сегодня диктует жизненную необходимость для человека выйти из растворенного массовидно-индивидного состояния, обрести духовную и нравственную целостность и, в этом плане, образование может внести свой целительный вклад.

Целью данной выпускной квалификационной работы является. Рассмотреть технологию и возможности применения флеш-анимации в образовательном процессе. Для реализации поставленной цели был выбран продукт Macromedia Flash.

Актуальность выбранной темы заключается в нехватке лабораторных стендов и материалов в средней общеобразовательной школе. Моя работа направлена на решение этой проблемы.

В настоящее время мультимедийные технологии — это одно из наиболее бурно развивающихся направлений новых информационных технологий в учебном процессе.

Они имеют целью создание продукта, содержащего «коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами, включающего интерактивный интерфейс и другие механизмы управления». Данное определение сформулировано в 1988 году крупнейшей Европейской Комиссией, занимающейся проблемами внедрения и использования новых технологий.

В системе автоматизированной среды обучения мультимедийные средства играют немаловажную роль. Преимуществами мультимедийных систем являются:

? предоставление широкого спектра возможностей обучающимся;

? возможность неоднократной демонстрации и имитации усваиваемого учебного материала;

? возможность увеличивать или уменьшать размеры или объем предмета с помощью специальной компьютерной программы с целью его более детального изучения.

Flash — революционная по своим возможностям система, предоставляющая невиданную доселе свободу творчества. Являя собой уникальный синтез графики, анимации и программирования, она позволяет легко справляться с невероятно сложными для более традиционных технологий задачами. Освоив Flash, вы сможете создавать презентационные ролики, интерактивные средства управления, баннеры, мультфильмы, собственные игры: однако не стоит возводить Flash в культ, слепо веря, что с его помощью можно решить абсолютно все проблемы.

Созданные проекты и приложения могут быть прекрасным визуальным и полностью интерактивным дополнением к сайтам, программам и приложениям. Программа Flash основана на векторной графике, что позволяет создавать, как статические изображения, так и динамические картинки (анимации), элементы интерфейса для web-сайтов небольшого размера.

Все анимационные проекты могут быть синхронизированы со звуковым сопровождением. В Интернете изредка стали появляться полностью функциональные Flash-сайты. К сожалению, очень немногие Flash-разработчики задумываются о том, насколько удобны Flash-творения при использовании их для навигации по сайту. Поэтому у пользователей сложилось превратное мнение о том, что данная технология направлена исключительно на создание веб-графики и презентаций, но это далеко не так.

1. Принципы создания мультимедийных учебных приложений

1.1 Технологии мультимедиа и принцип наглядности

Внедрение мультимедийных технологий в сферу образования сделало возможным использование компьютерных программ как иллюстративных материалов, проведение тестирования и контрольных работ при помощи компьютерной техники, сочетая традиционные домашние задания с творческими. Стала возможной организация дистанционных уроков. Многие задания по предмету в компьютерном варианте (или выполняемые при помощи компьютерной техники) позволяют развить творческие способности учащихся, взглянуть на предмет с разных сторон и проявить себя в новой деятельности или ситуации.

Широкое внедрение информационных технологий в образование дает возможность выбора оптимального набора технологий для организации учебного процесса. При выборе необходимо учитывать их соответствие индивидуальным качествам обучаемых и специфическим особенностям конкретных предметных областей.

При работе с мультимедийными технологиями учащиеся с самого начала вовлечены в активную познавательную деятельность. В ходе такого обучения они учатся не только приобретать и применять знания, но и находить необходимые для них средства обучения и источники информации, уметь работать с этой информацией. Используя системы мультимедиа, позволяющие объединить возможности компьютера и знания учителя, стало возможным создание электронных учебников и программ, которые более наглядно, красочно и с мобильным доступом к информации предстанут перед учениками.

В педагогике наглядность всегда считалась и считается одним из важнейших принципов обучения, фундаментом для осуществления всестороннего развития личности. Такой принцип обучения, как наглядность, был впервые сформулирован Я. А. Коменским и в дальнейшем развит И. Г. Песталоцци, К. Д. Ушинским и другими выдающимися педагогами [9−12]. Впервые теоретическое обоснование принципа наглядности обучения ввел чешский педагог Ян Амос Коменский (XVII в.), который в своем труде «Великая дидактика"[9] сформулировал правило, предполагающее непосредственное знакомство с изучаемыми объектами или их изображениями. Это, соответственно, требовало вовлечения в процесс восприятия учащимися нового материала как можно большего числа органов чувств. В своем известном «золотом правиле дидактики» Коменский указывал, что обучение следует начинать «не со словесного толкования о вещах, а с реального наблюдения над ними» [6, гл. XVIII. п. 44]. И именно принцип наглядности, по мнению Я. А. Коменского, является «золотым правилом дидактики», которое требует сочетание наглядности и мысленных действий, наглядности и слова. Наглядность в понимании Коменского становится решающим фактором усвоения учебного материала. Причем вредным является недостаточное, так и избыточное применение средств наглядности: их недостаток приводит к формальности знаний, а избыток может затормозить развитие логического мышления, пространственного представления и воображения.

У Г. Песталоцци наглядность превращается в самоцель[12]. В наглядности он видит единственную основу всякого развития. Чувственное знание сводится к наглядности обучения.

Ж.- Ж. Руссо вынес обучение непосредственно в природу. Поэтому наглядность обучения здесь не приобретает самостоятельного и существенного значения — ребенок просто непосредственно видит то, что должен узнать и изучать. Природа должна формировать ребенка, и он должен пристально наблюдать за ней и извлекать для себя уроки.

К. Д. Ушинский [10−11] дал глубокое психологическое обоснование наглядного обучения. Наглядное пособие является важнейшим средством для активизации мыслительной деятельности и формирования чувственного образа. Именно чувственный образ, сформированный на основе наглядного пособия (а не само наглядное пособие), является главным в обучении. Ушинский придавал большое значение наглядному обучению как методу, который должен как можно чаще использоваться на уроках в первоначальный период, поскольку он:

? стимулирует элементарные умственные процессы;

? развивает устную речь;

? способствует лучшему закреплению изучаемого материала в памяти учащихся;

? дает учителю возможность глубже изучить своих учеников.

Л.В. Занковым изучено несколько основных форм сочетания словесных и наглядных методов обучения, которые следует учитывать:

? посредством слова преподаватель руководит наблюдением, которое осуществляется обучаемыми, а знания об облике предмета, его непосредственно воспринимаемых свойствах и отношениях обучаемые извлекают из самого наглядного объекта в процессе наблюдений;

? посредством слова преподаватель на основании осуществленного обучаемыми наблюдения наглядных объектов и на базе имеющихся у них знаний ведет обучаемых к осмыслению таких связей в явлениях, которые не могут быть увиденными в процессе восприятия;

? сведения об облике объекта, о его непосредственно воспринимаемых свойствах и отношениях обучаемые получают из словесных сообщений педагога, а наглядные средства служат подтверждением или конкретизацией словесных сообщений;

Необходимо учитывать, что в настоящее время формирование творческой познавательной деятельности учащихся происходит в условиях перехода к информационной цивилизации. Глобальные процессы информатизации общества, информатизации образования вызывают потребность в поиске новых подходов к организации учебно-воспитательного процесса, способствующего самореализации и саморазвитию личности.

Психолого-дидактические исследования (С.Р. Доманова, Е. И. Машбиц, Е. С. Полат, И. В. Роберт, В. Ф. Шолохович и др.) показывают, что информационно-образовательные технологии позволяют реализовать принципиально новые формы и методы обучения, имеют большой диапазон возможностей для совершенствования учебного процесса. [15]

Разработка электронных пособий показала, что возможность увеличить количество тренировочного материала, возможность снабдить задания не только механизмом контроля их выполнения, но и экранами помощи, и при этом обеспечить оперативный доступ к ней, делают их эффективным средством самостоятельной работы, таким, какого учитель никогда не имел ранее.

Специалистов в области информационных образовательных технологий привлекла возможность иначе, по-новому, используя текст, графику, анимацию, видео и звук, организуя эти различные формы существования информации на основе гипертекста, представить книгу, они были уверены, что, использование традиционных, привычных способов предъявления учебной информации, будет способствовать популярности и распространению новых видов изданий.

Следовательно, в то время как педагоги, внедряя новые обучающие технологии, пытались расширить рамки книги, программистами предпринимались усилия, чтобы перенести ее в модифицированном виде на экран монитора компьютера.

Достаточно скоро обнаружилось, что часто пользователя (старшеклассника, абитуриента, преподавателя, использующего компьютер) привлекают не красочно оформленные электронные книги, а содержащие богатый тренировочный материал старые электронные тренажеры, сборники задач.

Вследствие этого развитие электронных репетиторов пошло по пути совершенствования обучающих и тестовых систем и, соответственно, систем помощи и контроля, т. е. информационно-справочного аппарата, обеспечивающего самостоятельное освоение учебного материала.

2. Роль наглядных материалов в учебном процессе

При традиционном способе обучения педагоги немало времени уделяют проведению лабораторных и практических работ, что представляет весьма важную составную часть при подготовке высококвалифицированных специалистов, поскольку они способствуют не только укреплению теоретических знаний обучаемого и повышению эффективности усвоения им учебного материала, но и способствуют приобретению практических навыков в определенной области. Тем не менее, эти занятия не всегда дают ожидаемые результаты.

Причина заключается в недостатке лабораторных стендов и материалов, их несоответствии современным требованиям. В настоящее время существует необходимость введения нового, эффективного, доступного педагогического метода, который способствовал бы решению важных задач по подготовке кадров новой формации. Для этого необходимо добиться того, чтобы занятия на лабораторных стендах стали не только интереснее, но и доступнее для всех обучающихся.

Они должны учитывать психологические и дидактические факторы, представлять процессы в динамическом режиме, способствовать повышению эффективности проведения занятий и усвоению учебного материала, а также эффективности обучения в целом, обеспечивать возможность самостоятельной оценки своих знаний учащимся. Исходя из этого, целями внедрения виртуальных стендов являются:

? повышение эффективности учебного процесса на основе применения современных компьютерных и информационно-коммуникационных технологий и улучшение качества подготовки специалистов;

? подготовка специалистов, способных применять компьютерные и информационные технологии в различных отраслях; обеспечение необходимого профессионального уровня специалистов в области использования современных компьютерных и информационных технологий;

? интеграция учебной, учебно-методической, научной и управленческой деятельности в рамках единой методологии, направленной на совершенствование учебного процесса, научно-исследовательских и учебно-методических работ.

Уже сейчас очевидно, что возможности электронных комплексов во много раз превышают возможности печатных: они могут объединять в единую интегрированную систему самые разнообразные по содержанию, назначению и форме материалы, учитывающие различные цели обучения, уровни подготовки учащихся и условия обучения.

В тоже время отмечают и некоторые проблемы применения компьютерных технологий в образовании.

Отрицательными сторонами использования информационно-коммуникационных технологий в образовании являются:

? психобиологические, которые оказывают отрицательное психологическое и физическое воздействие на обучаемых;

? культурные, которые угрожают национальной, культурной самобытности обучающихся,

? социально-экономические, увеличивающие неравенство возможностей получения качественного образования;

? бесконтрольное и несанкционированное использование чужой интеллектуальной собственности; технологические угрозы самим информационно-коммуникационным технологиям, используемым в образовании.

3.Пиимушество учебных программам

Применение компьютерных учебных программ дает целый ряд преимуществ, среди которых [17]:

? возможность комбинирования различных форм представления информации (текстовой, графической, анимации, видео, аудио);

? применение упражнений «обучения на собственном опыте;

? возможность адаптации курса к индивидуальным особенностям обучающихся;

? обеспечение немедленной реакции на действия обучающихся;

? возможность произвольного выбора места и времени для отработки учебного материала;

? эффективное обучение выполнению «механических» операций.

Тем не менее, сам по себе уровень развития средств вычислительной техники еще не является достаточным условием для создания эффективных обучающих программ. То есть, например, насыщенность учебного курса мультимедийными элементами не гарантирует успешного усвоения этого курса.

Следует заметить, что идеология разработки учебных мультимедиа приложений состоит в том, что автор не знает, кто именно будет использовать результаты его работы, но он обязан четко определить круг потенциальных пользователей и те цели, которые преследует программа. Именно содержание должно стоять на первом месте, а выбор технологии должен быть направлен на оптимальное представление этого содержания. Аналогично, при разработке учебного курса внимание следует уделить проектированию структуры учебного материала, а лишь затем перейти к подбору адекватных средств его передачи.

Следующее важнейшее условие создания эффективной обучающей программы — обеспечение необходимого уровня обратной связи с обучаемым. Если в программе не предусмотрена возможность реакции на его действия, то, как бы хороши не были средства подачи материала, обучения не будет. Вы получите красивую презентацию, в лучшем случае — информационно-справочную систему, но не учебную программу.

Средства интерактивности позволяют решить три задачи, обязательных для любой системы обучения: [17]

? получить информацию об исходном уровне подготовки обучаемого;

? предоставить обучающемуся возможность повторного выполнения правильных действий и/или отказа от ошибочных;

? оценить достигнутый уровень подготовки.

И, наконец, третье требование, которое можно считать следствием двух предыдущих. Заключается оно в том, что обучающую программу следует проектировать и разрабатывать как систему, состоящую из двух основных подсистем:

? системы обучения, предназначенной для выдачи учебного материала;

? системы диагностики, обеспечивающей сбор и обработку данных о работе обучающегося и об эффективности собственно обучающей программы.

4. Принципы представления учебного материала в компьютерных мультимедиа приложениях

Желание использовать компьютер в качестве «электронного учителя» появилось давно — начале 80-х годов. Число разнообразных автоматизированных обучающих систем измерялось тысячами. Некоторые из них были действительно полезны, и давали определенный положительный эффект, другие оказались лишь модной игрушкой.

Быстрая смена поколений вычислительной техники, переход аппаратного и программного обеспечения на принципиально новый уровень привели к тому, что даже наиболее удачные варианты обучающих программ оказались невостребованными. Вряд ли события могли развиваться по-другому, ведь компьютерные системы использовали единственную форму представления информации — текстовую. Да и способ оценивания знаний обучаемых был однотипен: им, как правило, предлагалось выбрать один из нескольких вариантов ответа, выведенных на экран монитора.

Подбор учебного материала, определение структуры и формы его представления являются критически важными вопросами при создании любой обучающей программы. Поскольку с точки зрения реализации электронная обучающая система является компьютерной программой, то разработчику приходится решать дополнительную задачу, связанную с проектированием пользовательского интерфейса такой программы. Проектирование пользовательского интерфейса само по себе является весьма сложным делом, а если учесть, что в обучающей системе на интерфейс возлагаются функции посредника между учеником учителем, то трудности возрастают на порядок. [17]

По оценкам специалистов из компании Macromedia, при использовании «обычных» (не специализированных) средств программирования на разработку одночасового учебного курса требуется в среднем 200−300 человеко-часов.

Возможность совместного использования различных форм представления информации существенно повышает степень ее восприятия. При этом каждая форма имеет свои достоинства и недостатки.

По оценкам специалистов в области педагогической физиологии, эффективность различных режимов обучения распределяется следующим образом:

? чтение текстового материала — 10%;

? восприятие информации на слух — 20%;

? восприятие визуальной информации — 30%;

? сочетание визуальной информации с текстовой и звуковой — 50%;

? обсуждение информации с другими — 70%;

? данные, полученные на основе собственного опыта — 80%

? объяснение учебного материала другому человеку — 90%,

Известно также, что степень усвоения текстовой информации, представленной на экране монитора, примерно на 30% ниже, чем того же текста, напечатанного на бумаге.

Однако приведенные данные вовсе не означают, что при разработке учебного курса следует полностью отказаться от использования текста и вести обучение исключительно посредством деловых игр и общения, обучаемых друг с другом. Проблема в том, как подобрать наиболее удачное сочетание всех доступных средств подачи материала.

При разработке интерфейса обучающей программы (учебного курса) следует принимать во внимание две группы требований: [17]

? определяемые существующими стандартами в области создания интерактивных приложений;

? определяемые психофизиологическими особенностями человека.

В настоящее время отсутствуют законодательно утвержденные стандарты на графический пользовательский интерфейс, но такие стандарты имеются де-факто. Речь идет в первую очередь о правилах использования различных элементов интерфейса (полосы прокрутки, кнопки, и т. д.). Например, если предложить обучаемому выбрать несколько различных пунктов из числа представленных на экране, и использовать для выбора переключатели, это может вызвать у него замешательство.

Несмотря на то, что в различных графических операционных системах элементы интерфейса выглядят несколько по-разному, правила их использования однотипны.

Психофизиологические особенности человека необходимо учитывать при выборе визуальных атрибутов размещаемой на экране информации, ее компоновке, а также при включении в состав курса мультимедийных элементов. [17]

Первое ограничение, о котором следует помнить — это возможности кратковременной (оперативной) памяти человека. Так, «средний» человек не способен удерживать в оперативной памяти информацию более чем по 5−9 объектам. Это означает, что очередной информационный кадр не должен содержать более 9 различных элементов (рисунков, фрагментов текста и т. д.). После того, как человек перестает наблюдать объект, его параметры удерживаются в оперативной памяти ограниченное время. Поэтому, если для восприятия очередного кадра требуется соотнести его с одним из представленных ранее, лучше воспроизвести его основные элементы еще раз.

Другой набор рекомендаций определяется факторами, связанными с право-левой асимметрией головного мозга человека. Известно, что левое и правое полушария по-разному участвуют в восприятии и переработке информации. В частности, при запоминании слов ведущую роль играет левое полушарие, а при запоминании образов более активно правое. Информация с правой части экрана поступает непосредственно в левое полушарие, а с левой части — в правое (естественно, при бинокулярном зрении оператора). Именно поэтому текстовые сообщения обычно размещают в правой части экрана, а изображения — в левой.

Очень серьезным вопросом, во многом определяющим качество восприятия информации, является рациональное размещение данных на экране.

Фрагменты текста должны располагаться на экране так, чтобы взгляд пользователя сам перемещался в нужном направлении. Содержимое полей должно не «прижиматься» к краю экрана, а располагаться около его горизонтальных или вертикальных осей. Чтобы подчеркнуть симметрию, содержимое и наименования полей, относящихся к одной группе, должны выравниваться по вертикали. По возможности необходимо выравнивать все логически связанные группы данных.

Требуемая плотность расположения данных — понятие субъективное. Она зависит от конкретного пользователя и решаемой задачи. Однако существуют некоторые правила, регулирующие плотность расположения данных на экране: [17]

? оставлять пустым приблизительно половину экрана (окна);

? оставлять пустую строку после каждой пятой строки таблицы;

? оставлять четыре-пять пробелов между столбцами таблицы.

Следующая группа требований связана непосредственно с характеристиками зрения человека. Очевидно, что во время работы с обучаемой программой пользователь не должен испытывать какого-либо дискомфорта в плане восприятия информации, отображаемой на экране. В частности, рисунки не должны быть слишком мелкими, цветовая гамма должна быть сбалансирована. Не следует также злоупотреблять эффектами анимации, заставлять обучаемого читать движущийся по экрану текст и т. д. Любая дополнительная неоправданная нагрузка на глаза приведет к быстрому утомлению и утрате интереса к последующим занятиям.

5 Возможности использования анимированных приложений в учебном процессе

В настоящее время вся российская система образования испытывает недостаток лабораторных стендов и материалов, так как они не соответствуют современным требованиям и запросам. В связи с этим анимированные иллюстрации и программы могут быть полезны в:

? проектировании и написании мультимедийных приложений-учебников по предметам, изучаемым в курсе средней школы;

? разработке ряда иллюстрированных демонстрационных моделей и презентаций, отражающих природные явления, непосредственное восприятие, наблюдение и изучение которых недоступно или затрудненно;

? создании обучающих мультфильмов для учеников дошкольного и младшего школьного возраста;

? дистанционном обучении (в качестве раздаточного учебного материала, учебных презентаций, анимационных моделей);

Наиболее популярной, многофункциональной и удобной технологией создания самого разнообразного мультимейдийного контента в настоящее время является технология Macromedia Flash.

6. Технология Flash как эффективное средство создания анимированных приложений

6.1 Общие сведения, особенности и возможности

Сегодня очень трудно представить себе современную жизнь без тех удобств и достижений, которые стали доступны нам благодаря компьютерной технике. На современном этапе развития компьютерные технологии все в большем и большем объеме используют так называемые средства мультимедиа. Мультимедиа-приложениями называют такие, которые в качестве выразительных средств используют текстовую, графическую, звуковую, анимационную и видео информацию. Важным этапом в области мультимедиа стало появление в 1989 г. накопителя на оптическом компакт диске, который мог помещать в себе сложные и большие мультимедиа приложения.

Появление персональных компьютеров в конце 80-х годов превратило информатику из недоступной, известной лишь узкому кругу знатоков науки, в то, с чем большинство из нас сталкивается ежедневно. Дизайнеры поняли, что универсальная технология размещения графики, позволяющая точно повторить красоту печатной страницы, стала актуальна как никогда, хотя и ограниченна. Среди большого множества средств и программных продуктов было довольно сложно ориентироваться. Каждая компания-разработчик пыталась ввести нечто новое в свои средства. Это довольно сильно отражалось на пользователе, который порой даже не мог отобразить документ на своём компьютере. Постоянно существовала необходимость устанавливать всё новое программное обеспечение для просмотра и работы с документами, которые были созданы при помощи нового языка программирования для Web. Также они не могли справиться с поставленными задачами, и для выполнения поставленной задачи приходилось смешивать несколько средств разработки.

Одним из удачных решений оказалась технология Macromedia Flash. Технология Macromedia Flash — это мощнейшая среда для разработки полноценных мультимедийных приложений: от простой презентации, включающей в себя текст, изображения, анимацию и звук, до полноценного мультимедиа приложения, насыщенного красивой графикой, формами и обладающего интерактивностью.

Технология Macromedia Flash представляет собой симбиоз изобразительного искусства, видео и языка программирования. Графический редактор предоставляет разработчику широкую палитру инструментов для создания стильных красочных изображений. Структура документов Flash основана на последовательности кадров, по которым проходит головка воспроизведения фильма, создавая тем самым эффект анимации. Каждый Flash-документ содержит линейную последовательность кадров, фрагментов видеоили звукового сопровождения. Перемещение от кадра к кадру осуществляется за счет перехода воспроизводящей головки. При этом переходе изображение на экране обновляется, а затем выполняется код текущего кадра, который прикреплен к нему при помощи встроенного языка программирования ActionScript.

Этот язык связывает все три грани Flash, позволяя этой технологии считаться наиболее самодостаточным, простым, удобным и эффективным инструментом для создания анимированных иллюстраций. Главной особенностью создания анимации в этой среде является то, что пользователь может одновременно (в пределах одного окна):

? переключаться между кадрами временной диаграммы;

? управлять слоями фильма (добавлять/удалять слои, управлять их режимами отображения);

? непосредственно заниматься рисованием содержимого текущего кадра, размещать интерактивные объекты (кнопки, клипы и т. д.)

? редактировать код текущего кадра.

Macromedia Flash — уникальный инструмент для создания мультимедийных, полностью интерактивных материалов, с использованием как обычной растровой так и векторной графики, а также аудио и видео элементов, компонуя их в единый файл — «Flash-клип». С клипом можно работать как с обычной презентацией. Вне зависимости от того, где размещен Flash-клип, его дизайн и оформление остаются неизменными (даже при отсутствии используемых в клипе шрифтов). Возможно точное позиционирование элементов дизайна, которое не изменится даже при изменении размеров окна просмотра. Итак, основными особенностями Macromedia Flash являются:

Технология Flash основана на работе с объектами векторной графики. Flash использует векторный формат изображений и сжимает растровые файлы, (которые также могут использоваться в страницах Flash), что сильно влияет на уменьшение размера страницы и время ее скачивания. Круг диаметром 100 пикселей, в графическом формате, займет минимум 10 килобайт — 100×100 пикселей, точка за точкой. Для описания в векторном формате потребуется задать только его радиус для чего достаточно максимум 2 байт. В отличие от растровой графики, которая при изменении размеров теряет четкость (при уменьшении исчезают мелкие детали, при увеличении — проявляются аппроксимирующие квадратики), изображение, построенное по векторному описанию, будет точно соответствовать оригиналу.

Возможность импорта объектов растровой графики. С растровой графикой можно выполнять все допустимые в обычных графических программах операции: растягивать и сжимать; пропорционально изменять размеры; поворачивать и использовать зеркальные отражения; изменять прозрачность, яркость, цветовой баланс; использовать отсекающие маски. Растровые изображения можно векторизовать с разной степенью детализации (вплоть до одного пикселя). В клип можно импортировать растровые изображения, созданные в других графических и векторных пакетах: *.EMF, *.WMF, *.EPS, *.AI, *.DXF, *.DIB, *.JPG, *.GIF, *.PNG.

Анимация объектов. Все объекты могут перемещаться по своим траекториям, произвольной формы, одновременно изменяя при необходимости свои размеры, цвет, прозрачность, «прятаться» под маску и «выходить» из-под нее. Запуск и остановку анимации, а также количество повторов, определяет дизайнер, при создании клипа (можно, например, включать анимацию при проходе указателя мыши над анимированной областью и отключать при выходе из нее). Векторные объекты могут автоматически изменять свою форму. Для этого нужно задать начальную и конечную форму (при необходимости можно задать контрольные точки соответствия форм) и время, в течении которого нужно осуществить анимирование методом трансформации. Трансформация может осуществляться одновременно с перемещением.

Отличия от других технологий На сегодняшний день основной интерес Flash вызывает именно как самое мощное средство создания мультимедийных страниц. Flash построен на основе векторной графики (хотя может содержать и растровые элементы), что дает следующие преимущества [19]:

1) Небольшой размер файлов. Даже если сравнивать простейшие анимации, созданные при помощи Gif и Flash, то продукт последнего будет намного меньше и при этом намного более эффектным.

2) Простота создания. При работе с gif анимацией пользователю приходится каждый кадр прорисовывать вручную. При помощи Flash можно задать только первый и последний, остальное программа додумает сама.

3) Использование языка ActionScript позволяет до невероятной степени расширить вариации сценариев.

Flash — отличное средство для создания презентаций, оболочек, Screen Saver-ов и прочих небольших мультимедийных программ, именно для этого первоначально эта технология и была предназначена. Самый яркий пример подобного использования — анимированные электронные открытки. Flash отлично подходит для создания мультимедийных презентаций и может стать хорошей альтернативой Microsoft PowerPoint, причем продукт будет намного более гибким и займет меньше места на диске.

Flash — это программа векторной графики. Это роднит ее с такими пакетами, как Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand. Если пользователь работал хотя бы в одном из них, то очень просто освоит и Flash. Векторная графика основана на математическом описании контуров, из которых состоит изображение. В основе этого лежат так называемые кривые Безье. Они были созданы в 60-х годах французским математиком и инженером Пьером Безье на основе тригонометрических уравнений. Тогда это требовалось для простого и гибкого описания сложных контуров для машин, занимающихся резкой листового металла (для нужд французской автомобильной промышленности). Но созданная Безье технология оказалась настолько совершенной и простой, что стала одним из краеугольных камней компьютерной графики. Так как сложность переходов контуров и цветов определяет величину файлов, то можно сказать, что Flash имеет большие ограничения по типу создаваемых работ (конечно, если сравнивать с растровой анимацией — там роль играет только количество пикселей). В основном это достаточно стилизованные изображения, что можно сказать и про любую другую программу векторной графики. Впрочем, никто не мешает использовать в Flash и растровые фрагменты или переводить их в векторный формат при помощи специальной команды Trace, которая есть во Flash. Однако, теряя в сложности создаваемого изображения, появляется возможность гибко и без потерь качества изменять размеры работ. В растровой графике при подобных задачах почти всегда приходится иметь дело с интерполяцией, а это не лучшее решение для внешнего вида создаваемых иллюстраций. С векторной графикой таких проблем нет. Этим самым решается одна из основных проблем ресурсов, созданных с использованием растровых элементов — необходимости оптимизировать под основные экранные разрешения. [20]

Кроме того, Flash (начиная с версии 5) открывает файлы Corel Draw и Adobe Illustrator, что дает возможность использовать поистине колоссальные библиотеки изображений для этих пакетов. Только для Corel существует более 1 000 000 готовых объектов.

6.2 Создание анимации в среде

Рассмотрим основные особенности построения управляющих сценариев, позволяющих придать статичным иллюстрациям движение. Все команды, которые приводят к изменению содержимого иллюстрации, должны сначала быть обработаны интерпретатором скриптового языка. Интерпретатору необходимо сообщить, когда должны быть выполнены соответствующие действия. «Свистком» дающим команду на выполнение сценария является синхронное воспроизведение фильма (анимации), либо возникновение предопределенного заранее асинхронного события. [7, с. 263−264;]

Синхронное выполнение кода скрипта. Для создания анимированного изображения используется метод кадрированной анимации. Кадрированная анимация — основной прием имитации движения и других действий, происходящих в фильме. Во время воспроизведения анимации воспроизводящая головка временной диаграммы переходит от одного кадра к другому, тем самым создавая у зрителя ощущение «живой» картинки. Когда она входит в новый кадр, интерпретатор выполняет код, прикрепленный к этому кадру. После выполнения кода происходит обновление изображения. Затем воспроизводящая головка перемещается в следующий кадр. Такое выполнение скриптового кода называют синхронным, так как оно происходит линейным предсказуемым образом. Весь код, прикрепленный к кадрам фильма, выполняется синхронно. Даже если некоторые кадры выполняются в ином порядке благодаря выполнению команд остановки (stop) или начала воспроизведения (play), код всех кадров выполняется в предсказуемом порядке, синхронно с перемещением воспроизводящей головки.

Асинхронное выполнение кода скрипта, управляемое событиями. Некоторая часть кода выполняется в непредсказуемом порядке. Этот код выполняется, когда интерпретатор скриптового языка обнаруживает, что произошло какое-то событие. Многие события связаны с определенными действиями пользователя, такими как щелчок мыши, изменение размеров фильма или нажатие клавиши. Другие события генерируются без участия пользователя, например, после завершения воспроизведения звука или открытия документа. Так же как вход воспроизводящей головки в новый кадр вызывает выполнение синхронного кода, прикрепленного к этому кадру, события могут вызвать выполнение кода, управляемого событиями (event based). О коде, выполняемом событиями (то есть выполняющимся в ответ на некоторое событие), говорят, что он выполняется асинхронно, потому что события могут происходить в любое время.

Синхронное программирование скриптов требует, чтобы время выполнения кода было заданно заранее. Напротив, асинхронное программирование позволяет динамически реагировать на события по мере их возникновения. Асинхронное выполнение кода, управляющего воспроизведением анимации — это основа её интерактивности. Используя асинхронный подход к написанию скриптов, можно создавать интерактивные кнопки, меню и даже моделировать некоторые реальные объекты. Получившиеся модели будут носить интерактивный характер, то есть реагировать на внешние воздействия и менять свои параметры и свойства в зависимости от них.

7. Практическая работа в среде FLASH

7.1 Обучение учащихся в среде Flash анимации

Тема: Знакомство с программой Flash и основными инструментами

Цель: Познакомить учащихся с программой и основными инструментами Flash.

Требования к знаниям и умениям: Дети должны научиться пользоваться инструментами и их модификаторами.

План:

1. Организационный момент

2. Объяснение новой темы

3. Выполнение работы за компьютером

Ход урока:

1. Перекличка, опрос по предыдущей теме.

2. Сегодня мы начинаем курс изучения программы для создания анимации FLASH. Эта программа в чём-то похожа на другие графические редакторы, но имеет совсем другие «последствия».

Давайте посмотрим, что есть в окне этого редактора:

Ш Стол Scene

Ш Панель инструментов Tools

Ш Временная диаграмма Timeline

Ш Окно библиотеки Library

Стол отображает кадр, выбранный в окне временной диаграммы.

Библиотека предназначена для хранения так называемых символов, которыми могут быть изображения, кнопки, фрагменты фильмов.

Рис.1

Рис.2

Временная диаграмма отображает процесс изменения содержания фильмов во времени. Для организации содержания используются уровни.

Панель Toolbox предлагает инструменты для создания и обработки текста и графики. В нижней части панели появляются кнопки модификаторов выбранного инструмента.

Рис.3

Рис.4

8.Работа за компьютером

Рисование линий, прямоугольников и овалов.

Нарисовать овал с помощью инструмента Oval и его модификаторов Stroke (контур) и Fill (заливка).

Нарисовать прямоугольник со скруглёнными углами. Выбрать инструмент Прямоугольник и, используя его модификаторы, скруглить его углы, задав нужное количество градусов.

Инструмент Pencil служит для рисования линий и фигур произвольной формы. Используя модификаторы Спрямление и Скругление можно с помощью этого инструмента рисовать правильные фигуры, чего, к примеру, в Paint добиться не так просто.

Нарисовать треугольник и квадрат, используя модификатор Спрямление. Обратить внимание, что даже неуверенные, кривые линии становятся более ровными и красивыми. Нарисовать морскую волну, выбрав модификатор Скругление.

Инструмент Brush (кисть) оставляет штрихи, имитируя обычную малярную кисть. Этот инструмент имеет модификаторы:

Ш Inside (внутри) Ш Behind (перед) Ш Fills (все) Инструмент Bucket (Заливка) заливает выбранным цветом области, ограниченные контуром, а его модификаторы позволяют закрашивать даже контуры с различными (большими, маленькими и средними) разрывами. Нарисовать три овала: целый и два с незамкнутым контуром. Выбрать нужный модификатор и закрасить овалы.

Инструмент Ink Bottle (чернильница) помогает изменить стиль, цвет и толщину линии с помощью своих модификаторов. Выбрать команду Window/Panels/Stroke и в открывшихся списках выбрать различную толщину, вид и цвет линий, а затем нарисовать какую-нибудь фигуру. Контур получится из такой линии, как указали.

Инструмент Eraser (ластик) стирает линии и заливку. Его можно настроить на стирание только линий или только заливки или той заливки, на которой выполнен щелчок. В нарисованных фигурах стереть и заливку, и контур по очереди и вместе, используя различные модификаторы.

Инструменты для выделения Arrow (стрелка) и Lasso (петля). Как правило, прежде, чем изменить какой-либо объект, его выделяют. Если выбрать инструмент Arrow и щёлкнуть в центре фигуры один раз, то выделяется контур фигуры и после этого он может свободно перемещаться. Когда же щёлкают два раза, выделяется фигура целиком.

Инструмент Lasso позволяет выделять и перетаскивать произвольную область фигуры. Форма выделенного фрагмента будет изменяться в зависимости от выбранного модификатора: выбрав модификатор Polygon, можно выделить многоугольные области с прямыми сторонами.

Инструмент Arrow позволяет изменить форму фигуры с помощью своих модификаторов, а также изменять размеры и вращать фигуры.

Нарисовать треугольник, изменить его размеры, с помощью модификатора Scale, затем повернуть его на 90 градусов.

Угол поворота и вращения можно задать точно, для этого фигуру нужно выделить, выбрать команду Window/Panels/Transform, нажать кнопку Constrain (сжать) и ввести значение 50% для масштаба; нажав клавишу Rotate, ввести значение 45 градусов для поворота фигуры.

Сегментирование и группировка. Когда фигуры перекрывают одна другую, Flash либо объединяет их, либо сегментирует. Чтобы это предотвратить, следует выбрать инструмент Arrow, выделить объект и выбрать в меню команду Modify/Group. Теперь можно не только разделять перекрывающиеся объекты, но и редактировать их отдельно друг от друга. Нарисовать две фигуры и поэкспериментировать с ними, объединяя их, и разъединяя. Сгруппировать фигуры и разъединить их, отредактировать отдельные фигуры в группе.

Урок № 2

Тема: Символы и инстансы.

Цель урока: Познакомить учащихся с созданием символов и их копий.

План урока:

1. Повторение прошлого урока.

2. Знакомство с понятием «символ» и «инстанс»

3. Работа на компьютере: создание символов, их копий и работа с ними.

Ход урока:

1. Опрос с целью повторения понятий и инструментов прошлого урока. Попросить рассказать, какие инструменты встречаются во Flash и как можно использовать их модификаторы.

2. Объяснить учащимся, как создаётся и регистрируется символ. Нужно нарисовать какой либо рисунок, выделить его (правой кнопкой мыши — select all), выбрать в строке основного меню Insert/Convert to Symbol.

Рис.1

В открывшемся окне Symbol Properties ввести имя созданного символа. Этот символ Flash сохранит в своей библиотеке Library. Чтобы открыть библиотеку, нужно войти в меню Window/Library. Если перенести символ из окна библиотеки в рабочую область, получится копия символа — инстанс.

3. Работа на компьютере: попросить учащихся нарисовать какой-нибудь рисунок, создать его как символ и получить несколько его инстансов. Над каждой из копий произвести определённые действия: с помощью инструмента «стрелка» изменить размеры символа, повращать его, изменить цвет. Необходимо показать учащимся, что можно изменять не только цвет символа, но также яркость и уровень прозрачности.

Рис.

Для этого нужно войти в меню Modify/Instance (одна из копий при этом должна быть выделена), в диалоговом окне «свойства инстанса» выбрать закладку Color Effect и затем выбрать Tint (оттенок), чтобы рисунок не полностью изменил цвет, а стал с оттенком выбранного цвета, нужно передвинуть бегунок на 50%. Чтобы рисунок стал полупрозрачным или прозрачным, нужно в том же меню выбрать Alpha и также выбрать степень прозрачности с помощью бегунка.

Урок № 3. Символы и инстансы (практика).

Цель урока:

1. Закрепление навыков работы с инструментами Flash

2. Научить детей самостоятельно создавать символы и уметь отличать их от копий Требования к знаниям и умениям:

1. Дети должны знать инструменты для создания символов

2. Уметь создавать копии и работать с ними Программное обеспечение: программа Flash5

План урока:

1. Опрос по пройденной теме.

2. Повторение основных понятий.

3. Самостоятельное создание символов и работа с их копиями (инстансами).

4. Оценка работы Ход урока:

1. Организационный момент: перекличка; опрос

2. Повторение, что такое символ, инстанс, как создаётся символ, что можно делать с его копией, где берётся копия.

3. Школьники создают свои различные фигурки, получают их копии и проводят с ними различную работу: изменяют цвет, степень прозрачности, размеры, положение.

4. По окончании урока учащиеся показывают свои работы, выслушивают замечания и пожелания, получают оценку, сохраняют свои работы и после звонка выходят из класса.

Урок № 4

Тема: Слои.

Цель урока: Научить пониманию слоёв и работе в отдельных слоях.

Требования к знаниям и умениям: Учащиеся должны уметь добавлять слои и понимать их независимость и прозрачность.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Объяснение новой темы

3. Работа на компьютере.

Ход урока:

1. Перекличка. Напоминание о пройденном материале.

2. Во Flash можно рисовать и создавать различные фигуры, как бы на нескольких прозрачных листах. Для этого служат слои. Работать можно только в активном, выделенном слое. Создать новый слой можно, зайдя в меню Insert/Layers или нажав «+» на временной диаграмме. Содержимое слоёв, расположенных выше, перекрывает содержимое слоёв, расположенных на той же диаграмме ниже. Однако порядок следования слоёв можно изменять, для этого их следует перетащить на временной диаграмме в нужное место. Чтобы дать имя слою, нужно два раза щелкнуть на имени слоя и в открывшемся окне ввести новое имя.

Рис.

Чтобы рисунок в одном слое не мешал рисовать в другом, нужно щёлкнуть на точке в столбце Eye (скрыть). А для того, чтобы заблокировать слой от изменений, нужно нажать в столбце Lock (блокировать).

3. Работа на компьютере. Нарисовать круг. Добавить слой и нарисовать в нём квадрат, в следующем слое нарисовать треугольник. Каждый слой следует назвать соответствующим образом. Во время работы учащиеся вспоминают работу с инструментами и их модификаторами. Попросить детей выделить слой с кругом и передвинуть рисунок круга на треугольник. Если теперь на временной диаграмме слой треугольника перетащить выше круга, то треугольник будет расположен на круге. Теперь пусть дети создадут композицию из трёх слоёв: вода, водоросли, рыбки. По ходу работы появляется навык работы в слоях, их скрытие или блокирование от изменений. Учащиеся показывают получившиеся работы, выслушивают замечания, вносят необходимые изменения.

Рис.

Урок № 5

Тема: Работа в слоях Цель: Закрепить понимание слоёв, проверить умение создавать фигуры в разных слоях План урока:

1. Опрос

2. Работа на компьютере

3. Оценка работ Ход урока:

1. Организационный момент. Перекличка. Опрос с целью повторения понятий и выяснения непонятных моментов.

2. Работа на компьютере. Учащиеся создают фигурки в отдельных слоях, а затем открывают слои, демонстрируя получившийся результат — полная картина.

Преподаватель проверяет работы, высказывает свои замечания и выставляет оценки.

Заключение

В рамках выпускной квалификационной работы проведены анализ и демонстрация возможностей технологии Macromedia Flash как инструмента формирования образовательной среды.

Определены и проанализированы основные требования, предъявляемые к иллюстративным программным продуктам.

Созданы учебно-демонстрационные приложения поддержки учебного процесса, с разработкой их структуры, дизайна, сценария и содержательной части.

В ходе работы мной было установлено какими свойствами должены обладать образовательные приложения для заинтересованности учащихся в обсуждении той или иной темы. Прежде всего это мультимедийность и интерактивность. Мультимедийность позволяет отойти от преподавания «сухой» информации. Интерактивность позволяет учащемуся полностью включиться в обсуждаемый вопрос.

При разработке выпускной квалификационной работы важным пунктом является выбор дизайна. Мной была произведена работа по выяснению каким же должен быть дизайн образовательного приложения. Я пришел к выводу что дизайн должен быть строгим, чтобы не превратиться из образовательного в развлекательный. Но с другой стороны иметь несколько ярких пятен для привлечения внимания учащихся. Все цвета присутствующие в дизайне приложения подобраны таким образом, чтобы учащийся полностью включился в работу.

Настоящие приложения могут быть использованы как наглядные пособия при изучении курса «Физика» в рамках средней общеобразовательной школы, предоставляющие собой как справочные данные, так и иллюстрированные обучающие программы.

На основе анализа сделан вывод об актуальности разработки мультимедийных приложений по Физике для поддержки процесса обучения данной дисциплине в средних общеобразовательных школах.

Использование электронного приложения позволит повысить эффективность усвоения материала за счет наглядности, расширить возможности самоподготовки школьников, облегчит труд преподавателя при объяснении материала. Пользование электронным пособием предполагает минимальное знание основ компьютерной грамотности, что достигается интуитивно понятным интерфейсом.