Основная концепция разработки интерфейса виртуальной лаборатории

Виртуальные физические лаборатории, как один из ярких примеров использования и внедрения ИКТ, можно определить как программное обеспечение (или программный комплекс), осуществляющее математическое моделирование реальных физических процессов [3].

Концепция обучения, наряду с математической/физической точностью, является важным аспектом такого программного обеспечения. В качестве одной из альтернатив обучения может использоваться так называемый «игровой принцип». Данный принцип является мощным инструментом обучения, который в последнее время набирает популярность в педагогической среде.

Помимо игрового подхода, высокая эффективность обучающего процесса во многом достигается за счет тщательно спроектированного пользовательского интерфейса. Дизайн пользовательского интерфейса не только создает эстетическую привлекательность, но и определяет применимость и общедоступность предлагаемого решения. Дизайн интерфейса включает такие характеристики, как правильная последовательность элементов на экране, удобное расположение элементов управления, функциональность, оптимальное использование свободного пространства экрана и простота концепции.

В процессе разработки пользовательского интерфейса для игр основными характеристиками являются эстетическая привлекательность и увлекательность. Как правило, эти характеристики определяются качеством предлагаемой графики и детализации предлагаемой анимации. Данные характеристики также являются ключевыми в построении игр, направленных на обучение. Во избежание перезагрузки при использовании элементов управления, как правило, выбирают подмножество элементов управления, которые наиболее соответствуют специфике предметной области. Немаловажным фактором качественного интерфейса является соответствие используемых элементов управления выполняемым функциям. Также при разработке интерфейсов должна выдерживаться определенная последовательность установки тех или иных свойств элементов управления. Удобство в использовании определяется согласованностью между формами. Таким образом, выбирается стиль и привязка к нему во всем приложении, даже если для этого необходимо перепроектировать некоторые особенности программы. Единая концептуальная основа дизайна является одним из важнейших факторов при создании пользовательского интерфейса приложений и виртуальной физической лаборатории в частности.

Дополнительная сложность в разработке 3D виртуальных физических лабораторий состоит в том, что необходимо комбинировать 3D и 2D интерфейсы в единое целое. Также очень важно соблюдать перечисленные принципы при создании непосредственно 3D моделей лабораторной комнаты и лабораторной установки, чтобы дать студентам возможность взаимодействовать с объектом изучения, фиксировать результаты протекающего эксперимента.

Чрезмерно усложненный пользовательский интерфейс может сильно затруднить восприятие информации [4]. Поэтому, как было отмечено выше, при создании пользовательского интерфейса для виртуальных физических лабораторных работ были использованы принципы минимализма и информативности. Для интерфейса главного окна виртуальной лаборатории был разработан шаблон (эскиз), представленный на рисунке 1. Это простая и понятная форма, которая является входной точкой во все виртуальные физические лабораторные работы.

Каждая виртуальная лабораторная работа, входящая в состав лаборатории, посвящена конкретному физическому эксперименту и имеет свой специфичный интерфейс. Однако авторами был разработан типовой шаблон (эскиз) с определением основных элементов окна и их функционала, которому должны следовать интерфейсы всех лабораторных работ. Данный шаблон представлен на рисунке 2.

В соответствии с типовым шаблоном окно лабораторной работы разделено на 4 части:

1) главное окно, в котором отображена установка, необходимая для проведения физического эксперимента, и происходит непосредственно визуализация процесса опыта;

2) окно для параметров (Settings), в котором пользователь может изменять исходные параметры лабораторной работы, влияя таким образом на ход эксперимента;

3) окно результатов (Data), в котором отображаются результаты лабораторной работы в виде таблиц – выходные физические величины;

4) окно управления (Controls) с кнопками «Start» для запуска эксперимента, а также «Help» для отображения краткого справочника для пользователя.

Подобная единая концептуальная основа дизайна интерфейса и согласованность между окнами приложения будет обеспечивать удобство в использовании виртуальной лаборатории.

 

 

Рисунок 1 –Эскиз главного окна виртуальной физической лаборатории

 

 

Рисунок 2 – Типовой шаблон интерфейса виртуальной физической лабораторной работы