Ученически проекти по информационни технологии използване на LaTeX-пакети pstricks, pdfscreen, exerquiz и animate при обучението по математика и физика



Дата28.02.2017
Размер88.57 Kb.




УЧЕНИЧЕСКИ ПРОЕКТИ ПО ИНФОРМАЦИОННИ ТЕХНОЛОГИИ Използване на LaTeX-пакети PSTricks, pdfscreen, exerquiz и animate при обучението по математика и физика

СТЕФКА КАРАКОЛЕВА

Русенски Университет “Ангел Кънчев”

7017, Русе, ул.Студентска 8

Катедра Числени и Статистически Методи

http://www.ru.acad.bg/staff/skarakoleva/index.php

skarakoleva@ru.acad.bg, skarakoleva@gmail.com


Резюме. Статията представя три проекта по информатика и информационни технологии, създадени със средствата на издателската система LaTeX от ученици в МГ ”Баба Тонка” - Русе, създадени под ръководството на автора и докладвани на конференции на УчИМИ през 2008-09 г. Работата по проектите е първата в България извънкласна форма за обучение на ученици по издателската система LaTeX и приложението и в образованието.

Key words: LaTeX, PSTricks, PDFLaTeX, exerquiz, geometry, animation, education, mathematics, physics

ВЪВЕДЕНИЕ


Широкото използване на компютърната техника във всички области на науката и практиката налага създаване на компютърни продукти за обучение в различни области на знанието. Вариантът „екранна презентация” е удобен както за представяне с мултимедиен проектор на бял екран, така и за индивидуално обучение с персонален компютър.

Съвременното Интернет-поколение има нужда от интересно и нагледно обучение, в което да има цвят, движение и елементи на игра. За нуждите на обучението по математика и физика е нужна такава компютърна система, която да осигурява удобство при писане на формули и в същото време да предоставя удобни среди за „чертане с линийка и пергел” на цветни графики.

Издателската система LaTeX [1,3,4,5,7] напълно отговаря на тези изисквания. Тя предоставя удобни среди и пакети за форматиране на сложни математически формули, а нейните графични разширения от фамилията PSTricks [6] осигуряват удобни макроси за чертане на графики.

За нуждите на мултимедийното обучение, системата LaTeX осигурява и разнообразни пакети за създаване на интерактивни, естетически издържани, хипертекстови презентации: beamer, pdfscreen, pdfslide, prosper [10] и др. Резултатният файл е във формат pdf, достъпен с програмата Adobe Acrobat Reader.

Основна цел на автора при съвместната работа с екипите, е създаване на завършени продукти за обучение по математика и физика, изработени с LaTeX-пакетите pdfscreen, exerquiz, pst-eucl и animate. Работата по проектите включва:


  • Изследване и използване на пакета pdfscreen [10] за създаване на екранни презентации;

  • Проучване на основните възможности и използване на пакета exerquiz за създаване на интерактивни електронни упражнения, обучаващи тестове с JavaScript и коригиращи тестове с радио-бутони;

  • Изследване и използване на пакетите от фамилията PSTricks и конкретно pst-eucl за кодиране на цветни Евклидови PostScript графики;

  • Изследване и използване на пакета animate за създаване на pdf-файлове с анимирано съдържание.

Резултатите от тези изследвания са докладвани на Осмата и Деветата Конференции на Ученическия Институт по математика и информатика и в Ученическата секция на Тридесет и осмата конференция на Съюза на Математиците в България.

Реализирането на проектите е извършено под операционна система MS Windows, с използване на свободен софтуер: MiKTeX, Ghostscript, GSView, Adobe Acrobat Reader, WinEdt, инсталирани и конфигурирани според алгоритъма [8].

Всеки проект е разработен в две версии – за екран и за печат. Техническото описание на проектите е оформено отделно като реферат, в който като приложения са включени кодове на фигурите, преамбюл и конфигурационни файлове.

Резултатните pdf-файлове се визуализират с програмата Adobe Acrobat Reader и са достъпни на http://www.ru.acad.bg/staff/skarakoleva/index.php.

Пакетът pdfscreen [3,4,5,7] се използва и в трите проекта. Той е предназначен за изобразяване на стандартни LaTeX–документи за четене на компютърен монитор, като в същото време има възможност за форматиране на документа за отпечатване на хартия чрез опцията print. За изобразяване на екран се използва опция screen. И в трите проекта са създадени версии на презентациите за екран и за печат.

Освен опциите screen и print, полезни опции са panelleft, panelright, nopanel за изобразяване на навигационен панел вляво, вдясно на екрана или без панел; paneltoc за изобразяване на съдържанието в панела; sectionbreak за прекъсване на страницата преди всеки раздел; code за използване на команди за въвеждане на компютърен код, опции за езикова поддръжка и др.

За зареждане на пакета например за екран, с панел вляво, в преамбюла на документа се задава командата \usepackage[screen,panelleft]{pdfscreen}.

За предефиниране на бутоните, с превод на текста върху тях на друг език, се използва конфигурационен файл pdfscreen.cfg, който се поставя в текущата директория. Той съдържа лична информация и превод на стринговете върху бутоните на език, неподдържан от пакета. В него могат да се поставят дефиниции на нови фон, цвят, интернет-адрес на институция или лична страница, да се посочи име на графичен файл за лого/емблема и др.



  1. Проект «Светлина». Използване на LaTeX-пакети exerquiz и pdfscreen за създаване на екранна презентация за интерактивно обучение и тестов контрол по физика

Проектът ‘“Светлина” [12] е екранна презентация (урок по физика за десети клас на тема „Светлина”), създадена със средствата на издателската система LaTeX и компилирана с програмата PDFLaTeX.

При оформяне на презентацията са използвани LaTeX-пакети: pdfscreen [10] за създаване на екранна презентация, exerquiz [10,15] - за интерактивни упражнения и тестове, pstricks и pstcol [6] за създаване на цветни Postcsript-графики, graphicx [10] за манипулиране с графики, hyperref [10] - за хипер-връзки, pst-grad [6] за градиентно преливане на цветове, pst-text [6] за манипулиране с текст и др.

Поставен е акцент върху използването на пакета exerquiz за създаване на интерактивни упражнения в средата exercise, кратки обучаващи тестове със и без решение в средата shortquiz, тестове за контрол с JavaScript и коригиращи тестове с радио-бутони в средата quiz.

Зареждането на пакета exerquiz се извършва в преамбюла чрез командата \usepackage[]{exerquiz} и команда за зареждане на пакета hyperref за хипер-връзки: \usepackage[,]{hyperref}.

Пакетът exerquiz [15] осигурява среди за създаване на следните интерактивни елементи в pdf-документа:



  • Среда exercise – макроси за създаване на on-line упражнения

В пакета exerquiz са дефинирани средите exercise и solution, чрез които се създават упражнения (въпроси) с решения. Решенията се записват във файл и се въвеждат в резултатния pdf-файл около края на документа.

Средата exercise има собствен брояч eqexno, опции за извеждане на вертикално пространство вместо решение, скриване на някои решения, подготвяне на тестове и упражнения без решения, извеждане на решенията непосредствено след условията, изместване на блока с решенията и др.

При използване на средата exercise се използва етикет на средата, например “Пример”. Този етикет става хипер-текстова връзка, оцветена в зелено. При използване на опция за скриване на решението или опция nosolution, етикетът се оцветява в синьо.


  • Среда shortquiz – макроси за създаване на интерактивни тестове с непосредствена обратна връзка

Средата shortquiz се използва за създаване на въпроси с множествен избор и въпроси с попълване на текст или формула и непосредствен отговор. Кратките тестове с множествен избор могат да бъдат зададени с използване на радио-бутони, което за on-line тестове е по-добър вариант, отколкото изобразяване на алтернативите с букви. За изработване на кратки тестове с радио-бутони се използва опция звезда (*) като първи параметър в средата shortquiz, последван от незадължителен аргумент, който задава уникално име на въпроса. Това име се използва след това за конструиране на заглавията на радио-бутоните.

Средата shortquiz с решения е предназначена за създаване на въпроси с множествен избор, непосредствен отговор и дадено решение. Структурата е сходна с тази на средата shortquiz с радио-бутони и средата exercise.


  • Среда questions

Средата questions работи добре със средите quiz и shortquiz. Чрез нея тестове, дефинирани с shortquiz със и без решения, могат да бъдат смесвани и обединявани заедно като “мини-тест”.


  • Среда quiz - създаване на тестове, подобрени с JavaSript, с възможност за коригиране на тестовете с JavaScript

Средата quiz се използва за създаване на оценяващи тестове. Обучаваният решава серия от въпроси и задачи, като отговорите му се записват с JavaScript. Средата включва както въпроси с множествен избор, така и въпроси с попълване на текст или формула. Има възможност за фиксиране на време. След завършване на теста, се съобщава крайният резултат. Има възможност резултатите от тестовете да се записват автоматично в база данни или текстов файл, след което да се прилагат на сървър или да се изпращат с e-mail на обучаващия. Тестовете могат да бъдат поправяни с JavaScript чрез въвеждане на допълнителен елемент в текста, коригиращ бутон, с командата \eqButton.


  1. Проекти „Геометрична алгебра от Питагор до PSTricks”. Използване на LaTeX пакети pst-eucl, pdfscreen и animate при обучението по математика”

Проектите [13,14] представят екранна презентация по геометрия [9], създадена със средствата на издателската система LaTeX и компилирана с програмата PDFLaTeX.

Проектът [13] е докладван на Ученическата конференция в Пловдив, 16-18.01.2009 и има отлична оценка в раздел „Проекти по информатика и информационни технологии”.

Проектът [14] е продължение на [13]. В него са използвани възможностите на пакета animate за създаване на PDF-файлове с анимирано съдържание. Проектът [14] е докладван в Ученическата секция на XXXVIII Пролетна конференция на СМБ, 1-4.04.2009 и е оценен като „отличен” в раздел „Проекти по информатика и информационни технологии”.

При оформянето на презентациите са използвани LaTeX-пакетите: pdfscreen за създаване на екранна презентация, pstricks, pst-plot, pst-eucl, pst-fill, pst-node, pst-pdf [6] за създаване на двумерни евклидови графики, hyperref [10] за хипер-връзки, animate [10] за създаване на мобилни, управляеми с JavaScript анимации на векторни графики във формат PDF и др.

Поставен е акцент върху създаването на цветни евклидови графики чрез пакета pst-eucl. Пакетът pst-eucl [6] е предназначен за изработване на чертежи в Евклидова геометрия чрез използване на LaTeX-макроси. Той има богати възможности за получаване на забележителни точки в триъгълник, центрове на вписана и описана окръжности, генериране на точки като образи при равнинни трансформации, сечения на прави, окръжности и функции.

За създаване на анимирана фигура, се създават няколко файла чрез пакета pst-eucl, като отделни кадри. Освен тях се подготвя и поставя в същата директория текстов файл timeline.txt и главен файл, в преамбюла на който се зарежда пакета animate и се вмъкват анимираните обекти чрез командата \animategraphics вместо стандартната команда \includegraphics на пакета graphicx [10] за вмъкване на графични обекти [14]. Резултатният pdf-документ с анимираните обекти се визуализира с Adobe Acrobat Reader.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Представените проекти са докладвани на Осмата и Деветата Конференции на Ученическия Институт по математика и информатика и в Ученическата секция на Тридесет и осмата конференция на СМБ. Проектът „Светлина” има оценка „много добър”, а другите два - „отличен”.

Работата по представените проекти дава богати възможности за изследователска и творческа дейност на изявени ученици в областта на информационните технологии. Тя е само начало на бъдещи изследвания в областта на приложението на издателската система LaTeX за създаване на интерактивни документи за обучение във всички научни области: екранни презентации, обучаващи тестове и тестове за проверка на знания.


ЛИТЕРАТУРА


    1. Lamport, L. LaTeX: A Document Preparation System, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts,1994.

    2. Knuth, D.E. The TeX book, Addison-Wesley, Reading, 1984.

    3. Mittelbach, F., Goossens, M. The LaTeX Companion, Addison-Wesley,

Reading, 2004.

    1. Goossens, M., Rahtz, S., Mittelbach, F. The LaTeX Graphics Companion, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 2007.

    2. Goossens M., Rahtz, S. The LaTeX Web Companion: Integrating TeX, HTML and XML, Addison-Wesley, Reading, 1999.

    3. PSTricks documentation: http://tug.org/PSTricks/main.cgi/.

    4. Караколева, Ст. Въведение в издателската система LaTeX2e, Русенски Университет „А.Кънчев”, 2005.

    5. Караколева, Ст. Инсталиране на MiKTeX2.7, езикови настройки и включване на речници в WinEdt, 2007:

www.download.bg/index.php?cls=articles&mtd=single&id=450896

    1. Еленски, Шч. По стъпките на Питагор, Техника, София, 1964.

    2. The Comprehensive TeX Arhive Network: http://www.ctan.org

    3. Package animate Documentation, The TeX Catalog online:

http://www.tex.ac.uk/tex-archive/help/Catalog/entries/animate.html

    1. Атанасов,В.,Георгиев,М.,Караколева,Ст. Светлина.Използване на LaTeX пакетите exerquiz и pdfscreen за създаване на екранни презентации за интерактивно обучение и тестов контрол по физика, УчИМИ,Пловдив, 18-20.01.2008: http://www.ru.acad.bg/staff/skarakoleva/index.php

    2. Георгиев, М., Манолов, Т., Караколева, Ст. Геометрична алгебра от Питагор до PSTricks. Използване на LaTeX пакети pst-eucl и pdfscreen при обучението по математика, УчИМИ, Пловдив, 16-18.01.2009: http://www.ru.acad.bg/staff/skarakoleva/index.php.

    3. Георгиев, М., Манолов, Т., Караколева, Ст. Геометрична алгебра от Питагор до PSTricks. Използване на LaTeX пакети pst-eucl, pdfscreen и animate при обучението по математика, УчИМИ, Боровец, 1-4.04.2009: http://www.ru.acad.bg/staff/skarakoleva/index.php.

    4. Story, D.P. The AcroTeX eDucation Bundle:

http://www.math.uakron.edu/~dpstory/webeq.html




Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница