Денис Кулешов, Михаил Мозговой и Михаил Константинов из МГТУ им. Н.Э. Баумана поделились с нами историей разработки приложения «Интерактивные лабораторные работы по физике и химии для школьников-инвалидов».
Идея
Многих, возможно, удивит то, что этот проект родился в Бауманском университете, в центре для инвалидов по слуху (ГУИМЦ), который уже более 20 лет помогает студентам с нарушенным слухом получать высшее образование (а строго говоря, история обучения таких студентов в Бауманке начинается аж с 1934 года). В прошлом году мы – молодые сотрудники этого центра, сами выпускники Бауманского университета – решили сделать полезный образовательный продукт для школ, в которых обучаются инвалиды разных нозологий (многие из которых – надомно). Мы замахнулись на решение довольно непростой задачки. Как школьнику, который в силу своих особенностей обучается на дому или находится в больнице, проделать лабораторные работы по таким сложным предметам, как физика и химия?
Так родилась идея проекта «Супер-книги для особых детей» – новой формы представления знаний для детей всех возрастов, физических и интеллектуальных возможностей. В рамках пилота мы задались целью разработать интерактивные книги для планшетов Apple iPad, которые будут максимально доступны для школьников с ограниченными возможностями здоровья. Для реализации мы решили выбрать самые сложные лабораторные работы для 11-классников: две по химии и две по физике. Чтобы определиться с выбором мы поехали в Лицей № 1580 при МГТУ имени Н.Э. Баумана и познакомились с прекрасными преподавателями физики и химии, которые не только подсказали темы, но и показали, как эти работы проходят в школе, а затем на протяжении всего проекта были нашими экспертами.
Кроме того, идея о создании уникального образовательного продукта для детей-инвалидов вызвала неподдельный интерес со стороны Правительства г. Москвы и в результате мы получили поддержку от столичного Департамента образования. Стоит отметить, это уже не первый раз, когда московские власти поддерживают инновационные разработки нашего центра в области информационных технологий для инвалидов, что показывает высокую заинтересованность города в решении важных проблем такой многочисленной категории граждан.
В силу ограниченности бюджета мы решили сделать по одной лабораторной работе по химии и по физике в максимальном «люксовом» качестве (по темам «Солнечная батарея» и «Свойства карбоновых кислот»), и по одной в более экономичном варианте (по темам «Свободное падение» и «Скорость химических реакций и химическое равновесие»).
Поиск партнёров
На момент начала проекта (осенью 2015 года) у нас в команде были инициативные разработчики (руководитель, верстальщик и программист), преподаватели Лицея и готовые подсказать и помочь специалисты нашего центра (педагоги, врачи, психологи, сурдопедагоги и другие). Нам не хватало профессиональной съемочной группы. Несмотря на то, что бюджет всего проекта был довольно небольшой, мы очень хотели получить продукт максимально высокого качества и детализации, и понимали, что значительную часть бюджета «съедят» именно съемки. Мы к этому были готовы, ведь чем выше качество видеоматериала, тем большую заинтересованность и погружение в материал проявляют школьники. К счастью, нам повезло познакомиться с мастерами своего дела из АНО «Лаборатория социальной рекламы», которые сразу прониклись идеей и сумели сократить все возможные расходы на съемки без последствий для качества видеоконтента. Кроме этого, у них за плечами уже был опыт съемок специального контента для инвалидов, а самое главное – желание помогать этим людям.
Выбор концепта для съёмок
Несколько раз мы собирались вместе со съёмочной группой и спорили, какой должна быть картинка на экране, чтобы привлечь современных школьников (не забывая про особый контингент, на который мы нацелены, и которому, например, может быть тяжело воспринимать излишне динамичную картинку и т.д.).
В итоге мы выбирали между двумя вариантами – классический школьный (преподаватель у меловой доски, школьники за партами и т.д.) и вариант секретной лаборатории (белый фон, минимум отвлекающих элементов, преподаватель в белом халате и т.д.).
Было решено ехать в Лицей и снимать черновой вариант всех четырёх работ с лицейскими преподавателями в главных ролях. Материал получился очень ценный – именно на него мы ориентировались при подготовке чистовых съемок (сохранили алгоритм проведения работ и почти не меняли речь и комментарии преподавателя). Но, несмотря на всю позитивность и приятность в общении наших преподавателей, мы поняли, что классический школьный вариант будет довольно привычным и даже скучным для учеников. Поэтому мы решили в качестве преподавателей снимать совсем молодых преподавателей или даже студентов, разбирающихся в предмете, а в качестве концепта остановились на варианте секретной лаборатории.
Съёмки
Учитывая выбранный концепт, школа и университет для съёмок не подходили, поэтому пришлось брать в аренду на целый день съемочный павильон («WoodStudios» на м. Электрозаводской). Оборудование для лабораторных работ частично одолжили у Лицея, частично у Университета, а что-то пришлось купить (реактивы, колбочки, пробирки, халаты, перчатки, стандартную мебель из Икеи и т.д.). Съёмочный день выдался очень долгим – начали мы в 8 утра, а закончили после 2 ночи. Начали мы со съёмок химии, которые завершились ближе к 6 вечера, оставляя совсем мало времени для физики. Оно и понятно – нужно было намешать в нужных пропорциях все реактивы, любой неудачный дубль означал их замену и повторение опыта с самого начала. Но арендовать павильон, съёмочное оборудование, ещё раз собирать большую команду профессионалов возможности у нас не было, поэтому пришлось ускоряться и договариваться с владельцами помещения, которые пошли навстречу и согласились закрыться в этот день сильно заполночь.
С физикой мы разделались значительно быстрее – закончили около полуночи. А после этого даже успели отснять все химические реакции на макроуровне: каждую химическую реакцию, в которой происходили какие-то интересные видимые процессы, мы отсняли специально арендованной дорогущей камерой в замедленной съёмке с большим приближением. Получилось настолько красиво, что часть этого материала мы добавили в теоретическую часть работ в рубрики «Красота химических реакций» – просто, чтобы дать школьнику небольшую передышку и мотивировать его читать дальше.
Важно отметить, что весь день на площадке присутствовали наши эксперты – преподаватели физики и химии из Лицея и Университета, которые следили за правильностью выполнения экспериментов. В люксовых работах делалось большое количество дублей, обращали внимание на любые мелочи. В силу ограниченности времени для работ в эконом-варианте старались делать меньше дублей, отслеживая лишь ошибки. Но результат оправдал наши ожидания во всех четырёх случаях.
Обеспечение доступности контента
Конечно же, основным приоритетом для нас была доступность книжек для различных категорий пользователей, и в первую очередь – слабовидящих и слабослышащих. Именно поэтому мы и выбрали платформу iOS, в которой изначально заложены богатые возможности универсального доступа (VoiceOver, увеличение текста, инверсия цвета, возможность сопряжения со слуховыми аппаратами и дисплеями Брайля, и многое другое). Для разработки интерактивных книг была выбрана программа iBooks Author, позволяющая добавлять в книги не только текст, видео, аудио, анимацию и интерактивные элементы, но и встраивать полноценные HTML5-виджеты, что было для нас чрезвычайно важно.
Тут начинается самое сложное. Каждый из перечисленных выше медиа-элементов необходимо было трансформировать в формат, максимально доступный для школьников с инвалидностью. Благодаря специфике нашей работы с потребностями таких детей мы знакомы не понаслышке. Очень большое внимание мы уделили тексту теоретической части работы: взяв за основу лицейское описание, мы несколько раз вычитали его, местами упрощая и отбирая все слова, которые могут быть незнакомы школьнику, чтобы затем добавить их в глоссарий. Наиболее сложные или важные моменты вынесли в отдельные блоки-справки. Дело в том, что для глухих школьников и студентов проблемы маленького словарного запаса, понимания смысла текстов и общей грамотности являются чрезвычайно актуальными. Чтобы сделать материал более увлекательным, мы разбавили теоретическую часть интересными фактами, картинками и анимацией. Все элементы интерфейса и картинки мы снабдили замещающим текстом (который озвучивает экранный диктор, когда книгу читает слабовидящий или слепой ребенок). Формулы и уравнения мы, во-первых, дали озвучить диктору (чтобы помочь слабовидящим), а во-вторых, снабдили текстом, как их правильно читать (это полезно для всех, но в первую очередь, для глухих). Конечно же, во все видео-фрагменты мы встроили субтитры, которые можно отключить, если они не нужны.
Мы постоянно думали о том, что же может быть интересно увидеть в наших пособиях детям, находящимся в больничной палате или дома. И решили, что круто было бы пригласить какого-то известного им героя «из телевизора», а в идеале ещё и связанного с наукой, чтобы записать вступительные и заключительные мотивационные ролики для всех работ. Выбор был очевиден – нам во что бы то ни стало нужен был Александр Пушной. Через социальные сети нам удалось рассказать о проекте Александру, который с радостью согласился его поддержать (причём, абсолютно бесплатно). Затем мы рассказали о проекте администрации магазина Музторг на Таганской, где Александр должен был проводить одно из своих мероприятий, и нам разрешили снять необходимые видеоролики прямо там. Это в очередной раз доказывает, что, когда ты делаешь доброе дело, большинство даже незнакомых тебе людей будет радо помочь. Примерно за полчаса на зелёном фоне мы сняли несколько вариантов вступлений для каждой из работ и пару общих фраз. Теперь в начале и в конце каждой работы школьников встречает остроумный Александр Пушной, и в ходе тестирований с реальными школьниками и студентами мы поняли, что это их действительно мотивирует и даже очень удивляет.
Практическая часть лабораторной работы
рактика в любой лабораторной работе – это самое интересное. Как же провести лабораторную работу на iPad’e и, самое главное, получить обратную связь от ученика? Стандартными возможностями iBooks Author тут было явно не обойтись, поэтому мы решили обратиться к возможности встраивать в книги HTML5-виджеты. Наши лабораторные работы состоят из серии экспериментов, каждый из которых – это отдельная веб-страница со своим контентом и логикой работы, реализованная с помощью стандартной связки HTML5, CSS3 и JavaScript и дополнительных библиотек. Среди них можно отметить: Bootstrap – оформление страниц и различные визуальные эффекты (например, всплывающие окна), jQuery – взаимодействие с элементами DOM, обработка событий и т.д., MathJax – отображение формул с помощью языка LaTeX, Chart.js – отрисовка графиков по массиву данных. Всё это вместе позволяет проделывать каждый эксперимент по шагам вместе с преподавателем, обновляя отображаемые на каждом шаге медиа-элементы, заносить данные в таблицы, рисовать по этим данным графики и считать значения по формулам.
В химии страница любого эксперимента состоит из двух частей. Левая часть – из обзорного видео (в котором преподаватель проводит эксперимент от начала и до конца) и хода эксперимента (своеобразного алгоритма, по которому школьник проделывает работу). Правая часть обновляется в зависимости от шага – меняется короткий видео-фрагмент и таблица, в которую необходимо внести наблюдения, уравнения реакций и формулы веществ. Для тех шагов, на которых непосредственно происходит видимая химическая реакция, появляется возможность просмотреть эту реакцию на макро-уровне. Отдельного упоминания заслуживает разработанный нами редактор химических уравнений, который позволяет интуитивно просто вводить химические формулы, с индексами и специальными символами, используя обычную раскладку клавиатуры.
В физике подход похожий: слева также обзорное видео и алгоритм проведения эксперимента, по которому двигается школьник. В правой части находится электрическая схема, которую собирает преподаватель и соответствующие показания приборов, которые появляются по нажатию на них, таблица для занесения результатов, а также на некоторых шагах строится график по введённым пользователем на предыдущем шаге значениям.
Заканчивается лабораторная работа тестом на усвоение пройденного материала. Все внесённые пользователем данные сохраняются, а при необходимости, есть кнопка их сброса. В планах допилить механизм их передачи преподавателю, например, по почте (в случае наличия интернета), но пока что книжки работают автономно и интернета не требуют. Конечно, мы подумали и о размере книжек, который варьируется в итоге от 300 до 1000 Мб. Ради этого пришлось перекодировать всё видео в формат mp4 и немного ужать, но потеря качества практически незаметна.
Тестирование продукта
Мы протестировали полученные пособия вместе с преподавателями профильных кафедр университета, обычными школьниками, слабослышащими и глухими студентами первых курсов Бауманки, а также со слабовидящими и слепыми пользователями. Все, кто реально проделывал эти лабораторные работы были в хорошем смысле поражены и проявили исключительно положительную реакцию, всем очевидно интересен такой формат проведения лабораторных работ. Конечно, мы собрали обратную связь – пожелания, предложения, найденные ошибки и неудобства, большая часть из которых уже учтена. Любой желающий может скачать пособия по ссылке на сайте нашего центра и протестировать их, там же можно посмотреть короткие видеоролики с демонстрацией функционала пособий. За развитием проекта можно также следить на нашей странице в facebook, а можно прийти к нам в гости в Бауманку, и мы сами расскажем последние новости и продемонстрируем работу за чашкой чая с вкусными бауманскими булочками. В любом случае, мы будем благодарны за любую обратную связь.
По итогам тестирования для нас стала очевидной необходимость создания отдельной версии для слепых людей. Многое придётся перестроить и пересмотреть: это явно будет абсолютно иначе свёрстанная линейная книга, где всё будет подчинено удобству воспроизведения встроенным экранным диктором или дисплеем Брайля (работу с которым мы также протестировали), в видео будут добавлены тифлокомментарии (закадровые пояснения тех важных событий, которые происходят в кадре).
Вместо заключения
Над проектом работала большая команда неравнодушных людей, что во многом и определило полученные результаты. В ближайших планах, кроме создания отдельной версии для слепых, поиск партнёров (в первую очередь, заинтересованных учебных заведений) для совместной разработки новых пособий, возможно, по другим предметам.
Если эта статья заставит разработчиков приложений и других информационных продуктов задуматься о потребностях огромной аудитории с ограниченными возможностями здоровья, значит мы писали её не зря. Поверьте, это, во-первых, не так сложно, как кажется, а во-вторых, чертовски приятно, как для вовлечённых в проект людей, так и для конечных пользователей.