VÝUKOVÉ HERNÍ APLIKACE

(1)

VÝUKOVÉ HERNÍ APLIKACE

Bakalářská práce

Studijní program: B1101 – Matematika

Studijní obory: 1802R023 – Informatika se zaměřením na vzdělávání 7504R015 – Matematika se zaměřením na vzdělávání Autor práce: Matěj Ježek

Vedoucí práce: Mgr. Jan Berki

Liberec 2014

(2)

T E C H N IC K Á U N IV E R Z IT A V LIBERCI Fakulta přírodovědně-hum anitní a pedagogická

Akademický rok: 2012/2013

Z ADANÍ b a k a l a r s k e p r a č e

(PROJEKTU, UMĚLECKÉHO DÍLA, UMĚLECKÉHO VÝKONU)

Jméno a příjmení: M atěj Ježek Osobní číslo:

Studijní program:

Studijní obory:

Název tématu:

P10000554

B1101 M atem atika

Inform atika se zam ěřením na vzdělávání M atem atika se zam ěřením na vzdělávání V ýukové herní aplikace

Zadávající katedra: K atedra aplikované m atem atiky

Z á s a d y p r o v y p r a c o v á n í :

Cílem bakalářské práce je poskytnout vyučujícím především na základní škole výukovou herní aplikaci jako aktivizační prvek či nástroj pro ověřování znalostí žáků. Aplikace musí být jednoduše editovatelná jak po obsahové stránce, tak pro nastavení základních parametrů

hry.

1. Autor provede rešerši zaměřenou především na již publikované aplikace podobného typu.

Získá tím jednak hlubší vhled do problematiky her a jejich implementace do výuky, jednak přehled o existujících aplikacích.

2. Vybere alespoň 3 typy her a upraví (vytvoří) je jako aplikace pro výukové potřeby.

Aplikace budou jednoduše spustitelné, bez nutnosti instalace.

3. Uživatelské prostředí každé aplikace bude obsahovat modul pro úpravu obsahu (otázek), nastavení základních parametrů hry, herní modul, modul pro vyhodnocení dosažených výsledků.

4. Každá z aplikací bude otestovaná na vzorku alespoň 3 tříd (včetně ověření učitelem).

5. Připomínky testerů budou zapracovány v rámci pdladbvání aplikací.

(3)

Rozsah grafických prací:

Rozsah pracovní zprávy:

dle p o tře b y cca 45 s tra n

Forma zpracování bakalářské práce: tiš tě n á /e le k tro n ic k á Seznam odborné literatury:

• S C H IL D T , H e rb e rt. J a v a 7: výukový k u rz. 1. vyd. B rn o : C o m p u te r P re ss , 2012. 664 s. IS B N 978-80-251-3748-2.

• P E C IN O V S K Ý , R udolf. N áv rh o v é vzory: výukový k u rz. V yd. 1. B rno:

C o m p u te r P re ss , 2007. 527 s. IS B N 978-80-251-1582-4.

• A R L O W , J im a Ila N E U S T A D T . U M L 2 a unifikovaný p ro ce s vývoje aplikací: o b jek to v ě o rie n to v a n á an alý za a n á v rh p rak tick y . V y d . 1. B rno:

C o m p u te r P re ss , 2007. 567 s. IS B N 978-80-251-1503-9.

• K E , Fengfeng. C o m p u te r gam es a p p lic a tio n w ith in a lte rn a tiv e classro o m goal s tru c tu re s : cognitive, m etaco g n itiv e, a n d affective e v a lu a tio n In:

E d u c a tio n a l T echnology R e se arch a n d D ev elo p m en t [online]. 2008, ro č. 56, s. 539-556. [cit. 15. 2. 2013]. ISS N 1042-1629. D o stu p n é

z h ttp ://d o w n lo a d .s p r in g e r .c o m /s ta tic /p d f /6 9 5 /a r t%

253A 1 0.1007% 252F sl 1423-008-9086-5.p d f?au th 6 6 = 1 3 6 3 8 9 0 7 5 5 _ c0 9 fa 4a9 fe9 ae0 b l0 fc5 8 3 0 e7 f4 1 0 9 d 8 & ex t= .p d f.

Vedoucí bakalářské práce: M gr. J a n B erki

Katedra aplikované matematiky

Datum zadání bakalářské práce: 15. ú n o ra 2013 Termín odevzdání bakalářské práce: 20. p ro sin ce 2013

doc. R N D r. M iroslav B rzezin a, CSc.

děkan

L.S.

vedoucí katedry

V Liberci dne 15. února 2013

(4)

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vzta- huje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto pří- padě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vyna- ložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Bakalářskou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé bakalářské práce a konzultantem.

Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, vloženou do IS STAG.

Datum:

Podpis:

(5)

Poděkování

Autor děkuje všem, kteří nějakým způsobem přispěli ke vzniku této práce. Nejvíce děkuje panu Mgr.

Janu Berkimu za vedení bakalářské práce. Dále panu Bc. Matinu Prádemu za pomoc při testování vytvořených aplikací. Dále paní Martině Nové za pomoc s jazykovou korekturou. Dále panu Viktoru Horákovi za překlad abstraktu práce do anglického jazyka.

(6)

Abstrakt

Tématem bakalářské práce jsou výukové herní aplikace. V první části práce jsou deﬁnovány důležité pojmy spojené s touto tématikou, zvláště pak pojmy výukový software a počítačový výukový program. Dále je rozebírána teorie a praxe využití výukového vybavení počítače ve výuce v dnešní době.

Následuje rešerše již vytvořených výukových herních aplikací.

V druhé části práce jsou popsány vytvořené výukové herní aplikace, které jsou jedním z výstupů bakalářské práce a jejichž hlavní vlastnosti jsou předmětem sledování. Těmito vlastnostmi jsou pře- devším možnost editace procvičovaných otázek a také skutečnost, že vytvořené aplikace vycházejí z všeobecně populárních her. Tyto herní aplikace byly otestovány v reálném prostředí výukového procesu.

Třetí, závěrečná část bakalářské práce, je věnována výsledkům tohoto testování a zvláště pak reakcím testujících osob na sledované vlastnosti vytvořených aplikací.

Klíčová slova

Výukové vybavení počítače, výukové herní aplikace, výukový software, počítačový výukový program, programované učení.

(7)

Abstract

The bachelor thesis deals with educational gaming applications. The ﬁrst part of the work deﬁnes the basic terminology related to this theme, in particular the concepts of educational software and computer training program. Further, the text discusses the theory and practice of using training computer applications in the classroom today. Subsequently, already designed educational gaming applications are reviewed.

The second part of the thesis describes the created educational gaming applications that are one of the outputs of this bachelor thesis and whose main properties are subject to monitoring. These properties include especially the possibility to practise given topics and also the fact that the applications were designed on the basis of popular games. The gaming applications were tested in a real environment within the learning process.

The third and ﬁnal part of the thesis is devoted to the results of the performed tests, and in particular to the reactions of the testing persons to the monitored properties of the created applications.

Keywords

Educational computer equipment, educational game-based applications, educational software, computer educational program, programmed learning.

(8)

Obsah

1 Úvod 11

2 Deﬁnice pojmů 12

2.1 Didaktika, vyučování, výuka, edukace. . . 12

2.2 Programované učení . . . 12

2.3 Výukový software, počítačový výukový program . . . 13

2.4 Výukové vybavení počítače. . . 15

2.5 Výuková herní aplikace . . . 15

3 Využití výukového vybavení počítače 17 4 Rešerše výukových herních aplikací 19 4.1 Lokální aplikace. . . 19

4.2 Webové aplikace . . . 20

5 Nástroje zvolené pro tvorbu aplikací 24 5.1 Java a Eclipse . . . 24

5.2 ActionScript 3.0 a Adobe Flash Professional CC . . . 25

6 Vytvořené aplikace 27 6.1 Hledání min . . . 29

6.1.1 Popis aplikace. . . 29

6.1.2 Popis zdrojového kódu . . . 30

6.1.3 Problémy řešené při tvorbě aplikace . . . 34

6.2 Dáma . . . 35

(9)

6.3 Žížalky. . . 42

6.3.3 Problémy řešené při tvorbě aplikace . . . 50

7 Testování aplikací 51 7.1 Hledání min . . . 52

7.2 Dáma . . . 52

7.3 Žížalky. . . 52

8 Závěr 53

Seznam použítých zdrojů 54

(10)

Seznam obrázků

1 Diagram – výukový software, počítačový výukový program . . . 15

2 Drag Race Division . . . 21

3 Puppy Chase . . . 21

4 Kitten Hop . . . 22

5 Monkey Math . . . 22

6 Money Pay . . . 22

7 Wings Flora Love . . . 22

8 Construct 2 . . . 24

9 Eclipse – ukázka tvorby kódu . . . 25

10 Adobe Flash Professional CC – prostředí pro tvorbu graﬁky . . . 26

11 Adobe Flash Professional CC – prostředí pro tvorbu kódu . . . 26

12 Hledání min – část herního pole . . . 29

13 Hledání min – otázka . . . 29

14 Dáma – ukázka obrázků políček herního pole. . . 35

15 Dáma – povinnost šedého hráče skákat . . . 36

16 Žížalky – prostřdí hry . . . 42

17 Žížalky – časová osa objektu . . . 43

18 Žížalky – část herního pole . . . 45

19 Žížalky – animace ﬁgurky . . . 46

20 Žížalky – správná odpověď na otázku . . . 47

(11)

Seznam zdrojových kódů

1 Hledání min – metoda pocetMinKolem . . . 31

2 Hledání min – metoda poleNahodnychCisel. . . 33

3 Dáma – metoda nutnyPreskokKamenSBPM1 . . . 37

4 Dáma – metoda nPSPP1 1.část . . . 38

7 Dáma – metoda kontrolaNutnyPreskok . . . 40

8 Dáma – metoda nutnyPreskokDamaBPM1 . . . 41

9 Žížalky – metoda hodKostkou 1.část . . . 45

12 Žížalky – dvourozměrné pole SOURADNICE_TUNELU . . . 47

13 Žížalky – metoda zobrazeniOtazky . . . 49

14 Žížalky – náhodné seřazení pole čísel . . . 50

(12)

. Úvod

„Počítačové¹ hry mají jednu velkou výhodu a to, že jsou schopny udržet téměř všechny děti, ale i dospělé, v pozornosti i několik hodin. To je ve světě, nabízejícím nepřeberné množství různých mož- ností k využití času, velice silná motivační síla, zejména vzhledem k tomu, že motivace a především její nedostatek je důležitá otázka při dnešní výuce žáků. Pokládejme tedy počítačové hry za účinný nástroj motivace, který by neměl být učiteli jako důležitý prostředek k učení opomíjen.“ (Veselá, 2010)

Téma bakalářské práce bylo autorem zvoleno na základě jeho kladného vztahu k programování. Na základě pozorování byla zjištěna absence výukových herních aplikací podobného typu, a proto se autor rozhodl přispět touto prací ke stále více aktuálnímu tématu využívání počítačů ve výuce.

Z pozorování bylo zjištěno, že již vytvořené výukové herní aplikace jsou ve většině případech originální a zaměřují se na jeden konkrétní vyučovací předmět. Proto se autor rozhodl vytvořit aplikace, které budou modiﬁkovat všeobecně populární hry pro výukové účely a zároveň budou procvičovaná témata učitelem editovatelná tak, aby je bylo možné použít ve výuce libovolného předmětu.

Cílem bakalářské práce je takto vytvořené herní aplikace otestovat v reálném prostředí výukového procesu a poskytnout výstup z testování zájemcům o dané téma. Do jaké míry žák ocení, může-li ve výuce hrát výukovou herní aplikaci, která má základ v již dobře známém prostředí? Je pro učitele přínosem možnost editovat procvičovaná témata? Nebo při použití výukové herní aplikace více ocení možnost přednastavených otázek, které si sice nebude moci sám upravit přesně podle svých představ, ale příprava na jejich použití mu tím pádem zabere méně času?

1Pod pojmem počítač rozumíme zařízení, které se skládá z hardwarové a softwarové části. Počítač zpracovává data pomocí předem vytvořeného programu. Počítač je například osobní počítač, notebook, tablet, mobilní telefon a další.

(13)

. De nice pojmů

V této kapitole zavedeme důležité deﬁnice, které úzce souvisí s ústředními pojmy bakalářské práce, kterými jsou výukové vybavení počítače a výuková herní aplikace.

. Didaktika, vyučování, výuka, edukace

Tyto pojmy jsou důležité jak pro většinu následujících deﬁnic v této kapitole, tak i pro zbytek práce.

Didaktika – didaktika je obecná teorie o záměrných procesech učení a vyučování a o obsazích a formách těchto procesů. (Průcha, 2006, s. 101)

Vyučování – vyučování v běžném významu označuje celkově to, co se odehrává ve školních třídách v průběhu vyučovací hodiny. (Průcha, Walterová, Mareš, 2009, s. 288)

Výuka – výuka je synonymum pro vyučování v jeho běžném významu. (Průcha, Walterová, Mareš, 2009, s. 288)

Edukace – edukace označuje jakékoliv situace, při nichž dochází k edukačnímu procesu, to znamená k nějakému učení, za účasti lidí, nebo zvířat. (Průcha, Walterová, Mareš, 2009, s. 53)

Z deﬁnic plyne, že pro potřebu naší práce můžeme tyto pojmy považovat za ekvivalentní. Pojmem didaktický software budeme myslet jedno a totéž jako edukační software, či výukový software. Po- jmem didaktický program budeme myslet jedno a totéž, jako edukační program, či výukový program.

Pojem výuková herní aplikace budeme považovat za ekvivalentní pojmu didaktická počítačová hra.

Ekvivvalenci těchto pojmů chápe stejně jako my například Dostál (2009, s. 24).

. Programované učení

Pro potřebu deﬁnic následujících pojmů výukový software a počítačový výukový program deﬁnujeme pojem programované učení.

Programované učení je intencionální proces formující žáky prostřednictvím programovaných učebních prostředků (programované knihy, programované učební postupy, výpočetní technika s programem).

(upol.cz, 2010)

Programované učení zajišťuje buď programovací stroj (počítač), nebo speciálně upravená programo- vací učebnice. Učivo je zde rozděleno na několik jednotlivých kroků. Žák si nejprve část učiva v daném kroku osvojí. Po každém kroku následuje kontrola, jestli žák danému učivu rozumí. Po každé kontrole

(14)

program poskytne informaci, zda žák učivo zvládl, či nikoli. Program žáka nepustí k dalšímu kroku, pokud neprošel kontrolou u kroku předchozího.

Programované učení se dělí na dva hlavní typy programů: lineární a větvené. (Burianová, 2003, s. 6)

1. Lineární programy provází žáka po jedné přímočaré linii, která se skládá z pravidel, příkladů a odpovědí. V každém kroku je malé množství informací. Pojmy se probírají podle potřeby, dokud je žák plně neovládá. (Burianová, 2003, s. 6)

2. Větvené programy se přizpůsobují žákovým znalostem. Program může postupovat po různých větvích v závislosti na tom, jak žák odpovídá na otázky. Pokud žák udělá chybu, program po- stupuje po alternativní větvi, která se zaměří na téma, ve kterém žák chybu učinil. (Burianová, 2003, s. 6)

. Výukový software, počítačový výukový program

Tyto pojmy deﬁnujeme z důvodu hlubšího vhledu do problematiky této bakalářské práce a pro potřebu zavedení pojmu výukové vybavení počítače.

V literatuře se setkáváme s různými deﬁnicemi pojmů výukový software a počítačový výukový program. V tomto ohledu jsou autoři textů značně nejednotní. Někteří autoři pojmy výukový software a počítačový výukový program vůbec nerozlišují, jiní ano. Nastává otázka, má-li vůbec smysl zabývat se těmito zdánlivě ekvivalentními pojmy zvlášť. Může se zdát, že výukový software bude jedno a to- též jako počítačový výukový program, protože pojem počítačový software je chápán jako souhrnné označení pro všechny počítačové programy².

Pokud bychom v tomto kontextu chápali pojmy výukový software a počítačový výukový program, mohli bychom pojem výukový software považovat za nadřazený pro všechny počítačové výukové programy a mohli bychom všechny počítačové výukové programy označovat jako výukový software bez rozlišování.

Nyní předložíme tři deﬁnice týkající se této problematiky.

„Výukový software je jakékoliv programové vybavení počítače, které je určeno k výukovým účelům a dokáže plnit alespoň některou z didaktických funkcí³.“ (Dostál, 2009, s. 23)

„Edukační software je jakékoliv programové vybavení počítače, které je předurčeno pro využití v si- tuacích, kdy dochází k rozvoji osobnosti jedince.“ (Dostál, 2009, s. 24)

„Výukovými programy rozumíme software, který předkládá žákovi celek učiva a zajišťuje osvojení jeho obsahu žákem. Zajištěním osvojení žákem rozumíme zprostředkování zpětné vazby a výstupů pro další postup výuky.“ (Slavík, 1997)

Na základě těchto deﬁnic budeme za výukový považovat software, respektive počítačový program, který vznikl pouze a výhradně pro výukové účely.

2Počítačový program je posloupnost instrukcí, které dostává počítač. Na základě těchto instrukcí provádí určitou činnost. (U.S. Copyright Oﬃce)

3Didaktické funkce vypovídají o tom, s jakým aktuálním záměrem jsou do pedagogického procesu včleňovány metody a didaktické prostředky. Můžeme je členit na motivační, kognitivní, procvičující, formativní a kontrolní. (Zdeněk Palán)

(15)

Zatímco první dvě definice definují pojem výukový software, třetí definice definuje pojem počítačový výukový program. Všimněme si hlavního rozdílu mezi prvními dvěma a třetí definicí. Zatímco první definice zavádí pojem výukový software jako jakékoli programové vybavení počítače, které vzniklo k výukovým účelům a dokáže plnit alespoň některou z didaktických funkcí, třetí definice klade důraz na skutečnost, že počítačový výukový program předkládá žákovi celek učiva a že zajišťuje osvojení daného učiva žákem a zároveň specifikuje, co přesně je myšleno požadavkem na osvojení učiva žákem.

Podle deﬁnice Slavíka (1997) bychom ale nemohli například simulační, demonstrační, motivační či výkladové aplikace zařadit do kategorie počítačových výukových programů, protože aplikace s tě- mito funkcemi většinou nezajišťují osvojení svého obsahu žákem. Burianová (2003, s. 14) se touto myšlenkou vůbec nezaobírá a aplikace s těmito funkcemi nazývá prostě programy a dále nerozli- šuje mezi výukovým programem a výukovým softwarem. Slavík (1997, s. 84) klade na počítačový výukový program tři hlavní požadavky. Těmito požadavky jsou předání informací žákovi, posléze kontrola získané úrovně znalostí a následná reakce programu v závislosti na reakcích žáka. Aplikace, které těmto požadavkům nevyhovují, nezařazuje pod výukové programy, ale označuje je samostatně podle funkcí, jako například simulační programy, testovací programy, multimediální programy atd.

Tedy ani testovací programy, které zjišťují míru získaných znalostí, schopností a dovedností žáka a poskytují zhodnocení odpovědí, tedy určitou zpětnou vazbu na žákovy odpovědi, Slavík (1997, s. 84) nepovažuje za výukové programy. Požadavky Slavíka (1997, s. 84) odpovídají původní teorii programovaného učení, z jehož konceptu vznikaly první výukové aplikace. Tyto požadavky zároveň popírají rozdělení počítačových výukových programů podle Burianové (2003, s. 14), která považu- je za výukové programy i aplikace, které těmto požadavkům nevyhovují, tedy například aplikace motivační či simulační.

Pod pojmem výukový software, respektive počítačový výukový program, bývá občas chybně chápán i software, který původně nebyl vytvořen jako výukový, ale může posloužit jako pomocník ve výuce.

Může se jednat například o textové či graﬁcké editory, různé animace, obrázky, videa a mnoho dalších.

Takovýto software nebudeme chápat jako výukový a to i přes to, že může samotný výukový proces velmi dobře podpořit a obohatit. Nespadá totiž do deﬁnice počítačového výukového programu, ani výukového softwaru, jak zavádí většina autorů, ani do naší představy o této problematice. Nevznikl pouze a výhradně pro výukové účely. Takovýto software například Kalhous a Obst (2002, s. 342) zařazují pod kategorii počítač jako pracovní nástroj.

Mazák (1988, s. 8) pojmy počítačový výukový program a výukový software rozlišuje, jeho předsta- va o výukovém softwaru je ale v rozporu s většinou jiných autorů. Výukový software chápe jako software používaný ve výuce, neboť výukový software je pro něj software jako pracovní nástroj studenta – budoucího odborníka. Slovy Mazáka (1988, s. 8): „Někdo považuje termín výukový program za ekvivalent termínu výukový software, kterým se považuje software používaný ve výuce. Podle toho pojetí musíme za výukový program označit každý programový produkt, který lze zařadit pod kategorii software jako pracovní nástroj studenta“. Podle první věty uvedené v citaci by výukovému softwaru odpovídal například textový editor, o kterém jsme si řekli, že ho pod tuto kategorii nebudeme zařazovat. S námi souhlasí například Dostál (2009, s. 23), do jehož deﬁnice výukového softwaru tento software nezapadá, protože není určen k výukovým účelům. Naopak výukové programy chápe Mazák (1988, s. 9) podobně jako Burianová (2003, s. 14).

My tyto pojmy chápeme tak, že v tomto případě pojem počítačový výukový program nevychází z pojmu počítačový program. Název pojmu počítačový výukový program zde vychází z programo- vaného učení. Programované učení je předchůdcem přímého řízení výuky počítačem, jak jej známe dnes (Burianová, 2003, s. 7).

Počítačový výukový program chápeme jako takové softwarové vybavení počítače, které vzniklo vý- hradně pro výukové účely, předkládá žákovi celek učiva, testuje žákovu znalost tohoto učiva a po- mocí umělé inteligence interaktivně komunikuje s žákem o jeho znalostech testovaného učiva. Od

(16)

počítačového výukového programu požadujeme, abychom uživatele mohli nechat s programem sa- motného a nemuseli nijak zasahovat do průběhu interakce mezi uživatelem a programem. Program bude s žákem komunikovat na základě jeho odpovědí. Program má umělou inteligenci schopnou této komunikace a poskytne informace o výsledku uživatelova snažení.

Výukový software chápeme jako takové softwarové vybavení počítače, které vzniklo výhradně pro výukové účely, ale nesplňuje podmínky pro počítačový výukový program.

V tomto případě tedy chápeme pojmy počítačový výukový program a výukový software, jako dva rozdílné pojmy (viz Obrázek 1).

Obrázek 1: Diagram – výukový software, počítačový výukový program

. Výukové vybavení počítače

Pro potřeby naší práce si zavedeme pojem výukové vybavení počítače. Pod pojmem výukové vybavení počítače myslíme souhrnné označení pro počítačové výukové programy a výukový software. Je to tedy souhrnné označení pro jakékoli softwarové vybavení počítače, které vzniklo výhradně pro výukové účely.

. Výuková herní aplikace

Pojem výuková herní aplikace je ústředním pojem bakalářské práce. Výuková herní aplikace je pod- množinou pojmu výukové vybavení počítače. Nejprve si tento pojem deﬁnujeme.

V sekci 2.1 jsme uvedli, že pojem výuková herní aplikace můžeme považovat za ekvivalentní pojmu didaktická počítačová hra. Pojem didaktická počítačová hra deﬁnoval Dostál (2011, s. 48): „Didak- tická počítačová hra je software umožňující zábavnou formou navazovat činnosti zaměřené na rozvoj osobnosti jedince“.

(17)

Předchozí uvedená deﬁnice je pro naší potřebu hodně obecná, proto si uvedeme přesnější deﬁnici podle Evy Hotové a Květoslava Bártka (2007, s. 74), podle které chápeme tento pojem i my:

Didaktická počítačová hra je hra, která splňuje následující dvě podmínky:

1. Má pravidla a splňuje určitý didaktický cíl.

2. Průběh hry, stanovení a dodržování pravidel, závěrečné či průběžné hodnocení provádí či kon- troluje počítač, resp. počítačový program.

Z námi deﬁnovaných pojmů výukový software, výukový počítačový program a výuková herní aplikace (didaktická počítačová hra) vyplývá, že výuková herní aplikace může být jak výukovým softwarem, tak výukovým počítačovým programem.

(18)

. Využití výukového vybavení počítače

V důsledku rozmachu informačních a komunikačních technologií⁴ se výukové vybavení počítače vy- užívá ve výuce stále více. Převážně se setkáme se dvěma rozdílnými názory učitelů a rodičů. Jedna skupina lidí zaujímá k využívání výukového vybavení počítače, zvláště pak výukových her, negativní postoj. Z nedostatků vlastních zkušeností s těmito technologiemi a absencí vzdělání v možnostech využití počítačů ve výuce poté pramení skepse k využívání počítačů ve výukovém procesu. „Mnoho učitelů tvrdí, že výukové programy nepoužívá, nezařazuje do výuky, že to nemá smysl“ (Buriano- vá, 2003, s. 5). Druhá skupina naopak vidí počítač jako vhodného pomocníka pro žáka i učitele ve výukovém procesu a nebrání se jeho používání.

Výzkum týkající se úrovně podmínek výuky informačních a komunikačních technologií na libereckých základních školách jehož část je zaměřena i na využití výukového vybavení počítače provedl Berki (2011). Z výsledků výzkumu není jednoznačně patrné množství využívaného výukového vybavení počítače ve výuce. Ačkoli výzkum poskytuje graf udávající průměrné množství výukového vybavení počítačů vlastněných školami na jednotlivé předměty, uvádí se v něm zároveň, že školy nemají přehled o stavu funkčnosti tohoto vybavení. Tato skutečnost sama o sobě značí, že školy o tuto problematiku nemají příliš veliký zájem. Z předloženého grafu každopádně vyplývá, že největší množství školami vlastněného výukového vybavení počítače je zaměřeno na matematiku, cizí jazyky a český jazyk v průměrném počtu přibližně pěti kusů na jednu školu. Následují fyzika, přírodopis a zeměpis, poté chemie a dějepis. Ostatní sledované předměty mají zastoupení v průměru méně než jeden kus na školu.

Relevantnějšími údaji, které výše zmiňovaný výzkum poskytuje, jsou pro naši práci hodnoty udávající průměrné využití informačních a komunikačních technologií ve výuce jednotlivých předmětů. Ačkoli ne všechny oslovené školy se pro výzkum k této otázce vyjádřily, poskytované údaje vypovídají o nej- větším využívání těchto technologií v hodinách cizích jazyků a matematiky a to v průměru přibližně dvaceti hodin měsíčně. Jak ale udává Berki, toto může být způsobeno velkou časovou dotací těmto předmětům. Zeměpis, český jazyk, přírodopis, fyzika, dějepis a chemie pak mají v průměru přibližně šest až jedenáct hodin měsíčně výuku s integrovanými informačními a komunikačními technologiemi.

Berki uvádí, že na 61 % všech sledovaných předmětů se tyto technologie uplatní průměrně alespoň na jedné hodině týdně.

4Informačními a komunikačními technologiemi rozumíme takové technologie, které lidem umožňují komunikaci a práci s informacemi. V případě výukového procesu to jsou nejčastěji například osobní stolní počítače, notebooky, dataprojektory, interaktivní tabule, tablety. Ale i softwarové prostředky, tedy například operační systém, textový editor, graﬁcké programy atp.

(19)

Výuku za pomoci počítače můžeme podle Szortowski (2007, s. 94) rozdělit na dvě skupiny:

1. Výuka počítačem podporovaná 2. Výuka počítačem řízená

Výuka počítačem podporovaná je zcela řízená učitelem a počítač má funkci pouze podpůrnou. Učitel má například k dispozici jeden počítač a dataprojektor, pomocí kterého je schopen výuku obohatit.

Počítač je zde tedy použit jako audiovizuální pomocník a žák se aktivně nepodílí na jeho obsluze.

(Szortowski, 2007, s. 95)

Výuka počítačem řízená je poté zcela v režii samotného výukového vybavení počítače. Pro tento typ výuky je zapotřebí dostatečného počtu počítačů, aby jeden počítač byl obsluhován jedním, maximálně dvěma uživateli. Úkolem učitele je zvolit vhodný počítačový program, kterým bude výuka řízena, a dobře se s ním seznámit. Učitel musí žákům dobře vysvětlit, jak s počítačovým program zacházet a co od něj mají očekávat. Ačkoli výuka počítačem řízená je poté zcela v režii samotného počítače, počítač stále slouží pouze jako pomůcka a učitel je žákům neustále k dispozici a následně vyhodnocuje dosažené výsledky. Absolutní nahrazení lidské entity počítačem není principiálně možné. Počítač tedy slouží jako silná pomůcka, nikoli jako náhrada učitele. Výuka se nazývá počítačem řízená, protože počítačový program obsahuje umělou inteligenci, která žáka programem vede a může mít různé nástroje. Program může například žáka testovat ze znalostí a po vyhodnocení rozhodne, zda žáka pustí do další úrovně, nebo ho nechá úroveň zopakovat. Program se může různými způsoby přizpůsobovat žákovým odpovědím, měnit svůj průběh a obsahovat různé pod úrovně. V těchto pod úrovních se žák může setkávat ve větší míře s látkou, kterou program vyhodnotil jako žákem nedostatečně znalou. (Szortowski, 2007, s. 93–95; Hotová a Bártek, 2008, 46–51; Burianová, 2003, s. 5–12)

Více či méně povedené výukové vybavení počítače existuje pro všechny předměty na základní ško- le. Může sloužit žákovi jako vhodný pomocník nejen ve školním prostředí, ale i doma, například k opakování učiva. výukové vybavení počítače lze nalézt i na internetu přístupné online bez nutnosti instalace na pevný disk počítače. (Burianová, 2003, s. 5–8)

Výukové vybavení počítače může mít několik výhodných vlastností:

1. Samotný fakt, že žák bude pracovat na počítači, pro něj může být motivační.

2. Software na počítač lze vytvořit atraktivní a poutavou formou. Počítačový software pak může žáka udržet v pozornosti u učební látky, která je pro něj jinak zcela nezajímavá.

3. V domácím prostředí může výukové vybavení počítače pro rodiče žáka znamenat značnou časovou úsporu. Počítačový software může žáka sám vést, procvičovat jeho znalosti a sám vyhodnocovat jeho snahu.

4. Počítačový software, který procvičuje žákovy znalosti může poskytnout okamžitou zpětnou vazbu a eliminuje lidský faktor při opravě jeho práce. Může se dynamicky přizpůsobovat uži- vateli v závislosti na jeho reakcích.

5. Pomocí počítačového softwaru je možno nasimulovat situace, které by v reálném prostředí školy nebylo možno předvést, popřípadě by jejich reálná simulace byla časově či ﬁnančně značně nákladná. Tyto simulace mohou být díky moderní technologii přesvědčivě graﬁcky i zvukově vyobrazovány.

Obdobný názor můžeme najít například u Burianové (2003, s. 8–10) nebo Szortowského (2007, s. 93–95).

(20)

. Rešerše výukových herních aplikací

Účelem rešerše již vytvořených výukových herních aplikací je seznámit se s těmito herními aplikacemi a zjistit, zda již neexistuje aplikace taková, která by se svým zpracováním podobala aplikacím, které budeme v bakalářské práci vytvářet. Tedy zda neexistuje výuková herní aplikace, která je modiﬁkací některé známé hry pro výukové účely a zároveň poskytuje uživateli možnost editace procvičovaných testových otázek tak, aby ji bylo možné použít v jakémkoli předmětu.

. Lokální aplikace

V poslední době zaznamenala tvorba výukových aplikací rychlý nárůst. Je to dáno především vývojem počítačů a zvyšováním jejich výkonnosti, což vývojářům dovoluje vytvářet více nápaditějších titulů.

Na českém trhu se také stále více rozšiřuje nabídka výukových aplikací. (Burianová, 2003, s. 11) Uvedeme některé výrobce výukových aplikací a současně výukových herních aplikací.

Na českém trhu s výukovými aplikacemi působí například ﬁrma Terasoft, a. s., jejíž produkty mají podle nás velmi vysokou úroveň zpracování a v současnosti její tituly používá přibližně 3000 čes- kých škol. Firma je také známá na Slovensku, kam dodává své lokalizované verze pro tento stát.

(Terasoft.cz)

Firma klade u všech svých titulů důraz na design a graﬁcké zpracování, robustnost, spolehlivost, logické a jednoduché ovládání. Nemalou výhodu této ﬁrmy spatřujeme ve spolupráci s Jiřím Lábusem a Martinem Dejdarem, kteří se podíleli na namluvení zvukového doprovodu, který činí aplikace ještě poutavější a zajímavější. Další velkou výhodu titulů od této společnosti vidíme v jejich bohatých možnostech vytvářet tiskové výstupy. To může využít učitel zejména v přípravě na běžnou hodinu, která neprobíhá v počítačové učebně.

Plné verze všech aplikací firma poskytne škole na požádání zdarma k dvouměsíčnímu vyzkoušení a na svých internetových stránkách poskytuje ke stažení demoverze některých svých produktů. Některé demoverze starších produktů ovšem nefungují v 64 bitových systémech Windows, stejně jako jejich plná verze, což firma za poplatek cca 300 Kč slibuje již stávajícím majitelům vyřešit za pomoci vylepšení na novější verzi. Tituly z let 1992–98 už ovšem firma aktualizovat nebude a nahrazuje je postupně tituly novými. Nově zakoupené produkty mladší roku 1998 už takto omezené nejsou a jsou s 64 bitovými systémy Windows plně kompatibilní. (Terasoft.cz)

Firma získala za své produkty několik významných ocenění. Například za tituly TS Přírodověda 5, TS Přírodověda 6, TS Angličtina hrou I, TS Angličtina hrou II a TS Matematika pro 5. ročník ZŠ – Cesta do pravěku získala ﬁrma Laureát mezinárodního festivalu TECHFILM 2010 v kategorii výukových produktů. Za titul Newton 3.0 získala společnost ocenění Zlatá SCHOLA NOVA 2007 na 14. ročníku veletrhu Schola Nova 2007. Firma se zaměřuje nejen na první a druhý stupeň základních škol, ale také na střední školy a předškolní zařízení. (Terasoft.cz)

(21)

Výukové hry jsou součástí jednotlivých aplikací, určených pro výuku jednotlivých předmětů. Hry jsou originální a poutavé, opět se zvukovým doprovodem a kvalitním graﬁckým zpracováním. Na- lezneme zde velké množství her jednodušších, jako jsou například klasické Pexeso, zvukové Pexeso, Domino, puzzle, Matematické loto, Skládání slov, různé přiřazovací hry, paměťové hry, ale i mnohé další originální hry zaměřené na danou tematiku. Matematika pro 5. ročník obsahuje interaktivní animovanou hru s příběhem, ve kterém se dva hlavní hrdinové vydají pomoci kamarádovi v nesnázích a cestou překonávají obtíže pomocí řešení matematických úloh.

Dalším českým vydavatelem výukových aplikací je ﬁrma SILCOM, CD-ROM & Multimedia, s. r. o.

Tato firma opět nabízí celou řadu výukových aplikací orientovaných převážně na dětského uživate- le. Aplikace jsou podle nás rovněž kvalitně zpracovány jak po grafické, zvukové, tak po uživatelské stránce. Aplikace staršího data vydání (převážná část vydaných do roku 2008) bohužel nejsou plně kompatibilní s 64 bitovým operačním systémem Windows. Firma tyto produkty nemá v plánu nijak upravovat a odstranit tento problém. Odkazuje se na fakt, že vzhledem k použité technologii k vy- tvoření těchto aplikací toho není možné dosáhnout. Firma doporučuje řešit problém s kompatibilitou pomocí Windows XP Mode, který firma Microsoft poskytuje zdarma, ale bohužel není dostupný pro edice Win 7 Home Basic a Home Premium (pouze pro Professional, Ultimate nebo Enterprise). Firma však vydává stále nové produkty. (silcom-multimedia.cz)

Výukové herní aplikace jsou opět součástí některých aplikací a převážně se jedná o hry jednoduché, procvičující znalosti žáka z daných oblastí, pro které jsou aplikace určeny, pro ty nejmenší to pak jsou hlavně hry procvičující postřeh a paměť, ale také hry procvičující různé znalosti. Hry jsou opět pou- tavé, jednoduché na ovládání a často originální. Ze známých her je zde zastoupeno oblíbené pexeso, puzzle či tetris. Jsou zde zastoupeny i další klasické hry, které však nejsou určeny pro výukové účely.

V titulu Klubíčko her lze najít piškvorky, dámu, člověče, nezlob se nebo lodě. (silcom-multimedia.cz)

„LANGMaster International, s. r. o. je společnost, která se zabývá elektronickým publikováním, tvorbou multimediálních vzdělávacích systémů a e-learningem.“ (Wikipedia.org)

Tato společnost nabízí dvě aplikace určené pro výuku anglického jazyka, jejichž obsahem jsou různé virtuální světy a mimo jiné sada her. V aplikaci Mean City si vyzkoušíte konverzaci jak v běžných, tak i méně obvyklých situacích. Ve druhé aplikaci Zak’s Wordgames se poté podíváte mezi dinosaury, čaroděje a mimozemšťany. Hry vyskytující se v této aplikaci jsou například Bedrooms and Bathrooms, kde se rodinka z doby kamenné stěhuje do nového domu a vy umísťujete její nábytek do správné místnosti. Ve hře Animals in the Jungle se vydáte do džungle a budete objevovat zvířata, která v ní žijí. Ve hře Feed the T-Rex budete krmit Tyrannosaura podle jeho přání.

Firma Sarsoft vydala výukovou herní aplikaci Akční čeština. Jedná se o modiﬁkaci hry známé jako Had. Nejprve si zvolíte některý tematický okruh a poté, zda chcete hrát za Housenku či Červíka.

Ve hře „jíte“ správná písmenka a tím je doplňujete do prázdných políček ve větách, jinak má hra pravidla klasického Hada. Hra má mnoho úrovní a možnost volby různorodého prostředí, je velmi hezky graﬁcky zpracovaná a snadno se ovládá. Má režim pro jednoho i pro dva hráče.

. Webové aplikace

Na internetu lze najít celou řadu volně dostupných jednodušších výukových herních aplikací, které lze použít k procvičování a opakování látky bez nutnosti stahování a instalování na pevný disk počítače.

Tyto hry mají různou kvalitu zpracování a jsou více či méně originální. Mnohokrát narazíte na hru, která je zcela nezábavná, nekvalitně zpracovaná a nepoužitelná, jindy vás až překvapí svou poutavostí, originalitou, kvalitou zpracování a použitelností pro výuku. Tyto hry se většinou vyskytují ve větším množství na různých internetových stránkách, které vznikly za účelem shromažďování těchto her od

(22)

nezávislých dodavatelů. Tyto hry ale mají až na pár výjimek jednu relativní nevýhodu a to takovou, že jsou převážně v anglickém jazyce, což není překážku pro použití při výuce některých předmětů, kterými jsou například matematika nebo anglický jazyk. Mohou být ale nepoužitelné pro předměty, které s anglickým jazykem nesouvisí a pro něž je čtení textu více zásadnější. Vhodnost jejich použití, mimo výuku anglického jazyka, je tedy přímo závislá na tom, jak moc je řešení úkolů v aplikaci závislé na čtení textu, nebo případně na tom, jak dobře anglický jazyk ovládá pedagog, aby tyto textové části dětem přeložil. Výjimku tvoří forma výuky zvaná CLIL⁵. Když už použijeme anglický jazyk do CLIL výuky, je naopak přínosem, pokud výuková herní aplikace obsahuje anglicky napsané textové části týkající se daného předmětu.

Podíváme se na dva zástupce internetových stránek, kde je možno nalézt takto volně dostupné výu- kové hry. První stránka představuje kvalitou poskytovaných výukových her výjimku a považujeme ji za jednu z nejkvalitnějších vůbec. Druhá stránka představuje spíše průměr, co se do kvality posky- tovaných aplikací týče. Je ale oproti mnohým jiným stránkám původně určená pouze pro výukové aplikace, a proto jich obsahuje nadprůměrné množství.

Projekt Arcademic Skill Builders vznikl na Univerzitě v Kansasu a poskytuje řadu online her určených nejen pro žáky základních škol. Tyto hry jsou vhodné k procvičování základních matematických operací, slovní zásoby anglického jazyka a myšlení. Hry jsou originální a poutavé. Ve hře Drag Race Division (viz Obrázek 2) se můžete stát automobilovým závodníkem, své vozidlo zde zrychlujete či zpomalujete za pomoci zadávání správných či špatných výsledků matematických příkladů.

Obrázek 2: Drag Race Division

Ve hře Demolition Division zase dělem střílíte po tancích, pokud správně vyřešíte matematický příklad. Dívky nejspíše více ocení závodění s pejsky ve hře Puppy Chase (viz Obrázek 3). Tato hra je opět určena pro výuku matematiky, konkrétně desetinných čísel.

Obrázek 3: Puppy Chase

Kitten Hop (viz Obrázek 4) je hra, ve které s koťátkem skáčete z klubíčka na klubíčko. Vždy máte k dispozici čtyři klubíčka, na kterých jsou napsána různá anglická slova. Vaším úkolem je skočit na klubíčko, na kterém je napsáno slovo, které předtím slyšíte ve sluchátkách.

Některé hry je možno hrát ve více lidských hráčích po internetu, jako například zmiňované automo- bilové závody, závody pejsků, ale i poslední zmiňovanou hru s kočičkami. Stránka má kolem jednoho miliónu návštěvníků každý měsíc. (arcademicskillbuilders.com)

Na internetové stránce http://www.funnylearn.com lze nalézt celou řadu především matematicky orientovaných výukových her. Tyto stránky neobsahují tak kvalitně zpracované hry, jako předchozí

5CLIL je forma výuky, která implementuje cizí jazyk do výuky nejazykových předmětů. (one stop english)

(23)

Obrázek 4: Kitten Hop

zmiňované, ale při troše hledání lze najít aplikaci pro výuku použitelnou. Ve hře Monkey Math (viz Obrázek 5), která je orientovaná na sčítání celých čísel, například stavíte most pro opičku, která se potřebuje dostat z jednoho břehu na druhý.

Obrázek 5: Monkey Math

Money Pay (viz Obrázek6) je hra, ve které máte za úkol z pěti a jedno dolarových bankovek sestavit příslušnou ﬁnanční částku.

Obrázek 6: Money Pay

Ve hře Wings Flora Love (viz Obrázek 7), určené na násobení celých čísel, máte za úkol vyřešit správně sérii matematických příkladů. Důsledkem špatné odpovědi je rozpad vztahu dvou milenců.

(funnylearn.com)

Obrázek 7: Wings Flora Love

Rešerší již vydaných výukových herních aplikací jsme zjistili, že neexistuje již vytvořená výuková herní aplikace taková, která je modiﬁkací některé všeobecně populární hry a zároveň by v ní bylo

(24)

možné editovat procvičované testové otázky takovým způsobem, aby hra byla použitelná do výuky jakéhokoli předmětu. Nejčastějšími modiﬁkacemi všeobecně populárních her pro výukové účely je hra pexeso a puzzle, kde se ovšem jedná pouze o obrázkové či zvukové impulsy, nikoli o procvičování látky formou testových otázek. Aplikace, které lze editovat a použít pro širší okruh témat, jsou různé druhy křížovek, například osmisměrky, kde se ale pouze hledají slova, což lze použít pro opakování pojmů, nikoli však pro tvorbu testových otázek. Například na stránce projektu Discovery Education můžete vytvořit některé druhy křížovek, které poté lze vytisknout. Internetový prohlížeč Google Chrome nabízí aplikaci Word search creator, kde si vytvořenou osmisměrku můžete vyluštit online.

Aplikace které budeme tvořit, budou mít výše popsané vlastnosti. Budou vycházet ze všeobecně známého herního principu a budou mít editovatelné testové otázky. Přirozeným požadavkem na námi tvořené aplikace je jejich snadná použitelnost, intuitivní ovladatelnost a bezchybná funkčnost.

Další vlastnost, kterou od námi tvořených aplikací požadujeme, je relativně krátká doba dohrání jedné partie dané hry. Tuto vlastnost od aplikací požadujeme z toho důvodu, aby měly co nejširší možnost využití ve vyučovacím procesu. Další vlastnost, kterou požadujeme od našich výukových herních aplikací, je adekvátní obtížnost pro cílovou skupinu hráčů.

Na základě výše zmíněných požadavků jsme se rozhodli pro modiﬁkaci her Dáma, Hledání min (hra známa především z prostředí operačních systémů Microsoft Windows) a Žížalky (dětská hra založená na principu házení kostkou). Hry budou podrobněji popsány dále v textu.

(25)

. Nástroje zvolené pro tvorbu aplikací

Tato kapitola je zaměřena na programovací jazyky, kterými byly výukové herní aplikace napsány, a také na vývojová prostředí, ve kterých byly aplikace vytvořeny.

Při výběru nástrojů pro tvorbu aplikací postupoval autor tím způsobem, že hledal vhodný nástroj pro dosažení požadovaného cíle. Pokud takový nástroj nalezl, použil ho bez hlubšího zkoumání jeho alternativ. Jedinou autorovou podmínkou však bylo, aby aplikace byly napsány programovacím jazykem. Existují totiž vývojové prostředí, jako je například Construct 2 (viz Obrázek 8), ve kterých pro tvorbu aplikací není nutné ovládat žádný programovací jazyk.

Obrázek 8: Construct 2

V Constructu 2 lze tvořit plnohodnotné, audiovizuálně propracované herní aplikace bez znalosti jaké- hokoli programovacího jazyka. Při tvorbě aplikace v takovémto vývojovém prostředí je sice zachována nutnost algoritmizace, přesto však autor jeho použití považoval za neadekvátní vzhledem k úrovni této práce.

. Java a Eclipse

Pro hry Hledání min a Dáma byl zvolen programovací jazyk Java ze dvou důvodů. Prvním z důvodů je skutečnost, že Java je objektově orientovaný programovací jazyk obsahující množství knihoven pro grafické rozhraní, a proto ho lze použit k tvorbě herních aplikací. Druhým důvodem je autorova bližší znalost tohoto programovacího jazyka. Pro tvorbu grafiky aplikací byla konkrétně využita grafická knihovna Swing.

Vzhledem k tomu, že pro tvorbu výše zmíněných aplikací nebyly potřeba žádné speciální funkce vývojového prostředí, zvolil autor populární vývojové prostředí Eclipse (viz Obrázek 9). Eclipse je open source prostředí původně určené k programování v jazyce Java, které je velice přehledné,

(26)

jednoduché na ovládání a obsahuje řadu užitečných nástrojů, které programátorům usnadňují práci.

Vývojové prostředí Eclipse lze rozšířit pomocí pluginů pro podporu dalších jazyků. Těmito jazyky jsou například C, C++, PHP, JavaScript, HTML, XML.

Herní aplikace se v jazyce Java tvoří především pro mobilní zařízení. Například na internetových stránkách

http://mobil.superhry.cz/

lze nalézt celou řadu herních aplikací pro mobilní telefony vytvořených v jazyce Java. Pro osobní počítače se k tvorbě herních aplikací Java používá jen minimálně. Převážně pak pro výukové účely programování.

Obrázek 9: Eclipse – ukázka tvorby kódu

. ActionScript . a Adobe Flash Professional CC

Pro hru Žížalky se autor rozhodl zvolit nástroje, které umožňují efektivnější tvorbu grafiky než knihovnaSwing jazyka Java, protože tato hra je určená pro žáky prvního stupně základní školy, kde vzhled hry hraje velice důležitou úlohu. Autor se seznámil s objektově orientovaným programovacím jazykem ActionScript 3.0, který je určen pro vývoj aplikací pro přehrávač Adobe Flash Player (dříve Macromedia Flash Player) a je použitelný spolu se silnými grafickými nástroji produktu Adobe Flash Professional CC. Tyto nástroje umožňují efektivní a jednoduchou tvorbu grafiky a animací. Syntaxe jazyka ActionScript 3.0 je podobná jazyku Java.

Adobe Flash Professional CC již nepodporuje předchůdce ActionScriptu 3.0, ActionScript 2.0, ale pouze tuto nejnovější verzi programovacího jazyka vyvíjeného společností Adobe (dříve Macromedia).

Adobe Flash Professional je placený produkt, který si však lze zdarma vyzkoušet po dobu třiceti dnů.

Pro vývoj Flashových aplikací lze použít i neplacené nástroje. Například FlashDevelop je open source vývojové prostředí, které poskytuje podporu programovacích jazyků ActionScript 2.0 i Action- Script 3.0. Pro autora však bylo výhodnější využít zkušební verzi produktu Adobe Flash Professional

(27)

CC, která na rozdíl od produktu FlashDevelop poskytuje, jak již bylo zmíněno výše, silné nástroje pro tvorbu graﬁky a animací.

Příklady Flashových herních aplikací lze nalézt například na internetových stránkách http://www.ﬂashhry.cz/

Obrázek 10: Adobe Flash Professional CC – prostředí pro tvorbu graﬁky

Obrázek 11: Adobe Flash Professional CC – prostředí pro tvorbu kódu

(28)

. Vytvořené aplikace

Tato kapitola popisuje jak jednotlivé výukové herní aplikace samotné, tak i způsob, jakým jsou řešeny z programátorského hlediska. Popisuje také problémy, které bylo nutné v průběhu tvorby aplikací řešit.

Všechny tři herní aplikace jsou modiﬁkacemi známých her pro výukové účely. Všechny tři se ovládají pomocí kurzoru myši a jsou tak primárně určeny pro použití na osobních počítačích nebo noteboocích ve školních počítačových učebnách. Všechny tři aplikace mají editovatelné otázky a tak mohou být navzdory svému přednastavení použity pro libovolnou školní třídu libovolné školy.

Aplikace Hledání min a Dáma jsou vytvořeny ve vývojovém prostředí Eclipse za použití programo- vacího jazyka Java. Hry jsou díky svým přednastaveným otázkám primárně určeny pro druhý stupeň základní školy. Textový soubor s editovatelnými otázkami pro hry se jmenuje Otazky.txt a je za- balen v souboru s hrou Hledání min.jar (Dama.jar). Soubor s příponou jar je v podstatě archiv podobný známémuzip, proto ho lze otevřít libovolným archivačním programem, který umí pracovat se soubory s příponouzip.

Aplikace Žížalky je vytvořena za pomoci nástroje Adobe Flash Professional CC a je spustitelná v přehrávači Adobe Flash Player. Kód aplikace je napsán v jazyce ActionScript 3.0. Aplikace je svým vzhledem i přednastavenými otázkami určena primárně pro první stupeň základní školy prvního období. Otázky a odpovědi jsou v obrázkové formě ve formátu jpg a nacházejí se ve složce Otazky, která musí být umístěna ve stejné složce jako spustitelný soubor aplikace.

Autorská práva

Výuková herní aplikace Hledání min je autorova první okenní aplikace vytvořená pomocí objektově orientovaného programovacího jazyka. Z toho důvodu je její část vytvořená za pomoci návodu Davida Jančíka (devbook.cz). Návod posloužil především pro pochopení práce s graﬁckými objekty a tvorby graﬁckého rozhraní v jazyce Java. V textu nelze přesně určit, které části jsou původní prací Davida Jančíka, protože text nepopisuje podrobně každý algoritmus zdrojového kódu a některé původní algoritmy byly přepracovány. Dalším důležitým zdrojem informací byla dokumentace jazyka Java, dostupná na adrese

http://www.oracle.com/technetwork/java/api-141528.html

a příručka o programování v jazyce Java, dostupná na adrese http://docs.oracle.com/javase/tutorial/

V případě aplikace Dáma již autor kladl důraz na samostatnou práci při tvorbě kódu a tak hlavně logické části aplikace, které zabírají většinu zdrojového kódu, jsou zcela jeho původní dílo. Graﬁcké rozhraní aplikace je převzato z aplikace Hledání min, kde jsou některé prvky tvořeny pomocí návodu

(29)

Davida Jančíka (devbook.cz). Při tvorbě aplikace byla opět využita dokumentace jazyka Java spolu s programátorskou příručkou tohoto jazyka.

Aplikace Žížalky je až na jeden algoritmus zcela autorovým původním dílem. Na tento převzatý algoritmus je upozorněno na příslušném místě v textu. Při tvorbě aplikace byla využita dokumentace jazyka ActionScript 3.0, dostupná na adrese

http://help.adobe.com/cs_CZ/FlashPlatform/reference/actionscript/3/

a příručka o programování v jazyce ActionScript 3.0, dostupná na adrese http://help.adobe.com/cs_CZ/ActionScript/3.0_ProgrammingAS3/

(30)

. Hledání min

Obrázek 12: Hledání min – část herního pole

Obrázek 13: Hledání min – otázka

.. Popis aplikace

Tato herní aplikace je v originální podobě známá především z prostředí operačních systémů Microsoft Windows.

Herní aplikace Hledání min je určena pro jednoho hráče. Aplikace se skládá ze dvou částí. První částí je menu aplikace, druhou částí je herní pole (viz Obrázek12).

Herní pole, jehož velikost si hráč zvolí před začátkem hry, obsahuje náhodně rozmístěné miny, jejichž počet si hráč rovněž před začátkem hry zvolí. Účelem hry je odkrýt celé herní pole a nenarazit při tom na žádnou minu. Na začátku hry jsou všechna políčka herního pole skryta. Po kliknutí levého tlačítka myši na libovolné políčko se toto políčko odkryje. Políčko může a nemusí skrývat minu.

Pokud políčko minu neskrývá, objeví se na daném místě číslo informující hráče, kolik min se v okolí políčka nachází. Pokud hráč narazí na minu, dostane otázku (viz Obrázek 13).

Pokud na danou otázku odpoví správně, mina nevybouchne a hráč pokračuje ve hře. Pokud hráč odpoví špatně, mina vybouchne, hráč prohrává a hra končí. Hráč vyhrává ve chvíli, kdy odkryje celé herní pole kromě neodkrytých min. Na herním poli mohou po vítězném ukončení hry zůstat neodkryté miny, protože účelem hry je odkrýt celé herní pole kromě min.

(31)

.. Popis zdrojového kódu

Celý kód aplikace je rozdělen do šesti tříd, které jsou popsány níže v textu. TřídaMenunavíc obsahuje dvě podtřídy, určené pro přidání akcí položkám menu.

Třída Menu

Tato třída má na starosti vytvoření a zobrazení úvodního okna aplikace. Úvodní okno aplikace obsahuje lištu s menu, ve kterém se nacházejí položkySpustit hru aKonec. Dále obsahuje textové pole, ve kterém je krátký motivační příběh včetně pravidel.

Konstruktor třídyMenunejprve vytvoří akcespustitHruakonecpro potřeby položek menuSpustit hru a Konec. To provede zavoláním konstruktorů vnořených tříd SpustitHru a Konec s parametry názvů akcí a jejich popisků. Vnořené třídy SpustitHru a Konec musí být potomky třídy AbstractAction kvůli potřebě volání konstruktoru této třídy s parametrem názvu akce, čímž se vytvoří akce daného jména. Dále je využita metoda putValue z této třídy, která s pomocí klí- če SHORT_DESCRIPTION vytvoří popisek dané akce. Akce SpustitHru vyvolává metodu main třídy Nastaveni a akce konec vyvolává metodu exit(0)třídy System.

Metoda main zavolá metodu vytvorAZobrazGUR která vytvoří a nastaví úvodní okno, přidá do okna lištu s menu zavoláním metody vytvorListuMenu a textové pole zavoláním metody vytvorTextovePole. Nakonec se okno s danými rozměry zobrazí.

Třída Nastaveni

Třída Nastaveni slouží pro nastavení parametrů hry. Uživatel je nejprve vyzván k zadání velikosti herního pole, což je jedno číselný údaj v rozmezí od dvou do patnácti. Velikost herního pole je vždy čtvercová, proto stačí zadat pouze jeden údaj. Následuje výzva k zadání požadováného množství min.

Tato hodnota nemůže být menší než nula, což se ale považuje za samozřejmost a uživatel na to není upozorňován, a zároveň nemůže být větší než velikost herního pole. Pokud některá uživatelem zadaná hodnota není v uvedeném rozsahu, zmenší (zvětší) se na nejmenší (největší) možnou hodnotu. Poté, co jsou obě hodnoty zadány a potvrzeny, vytvoří se instance třídy GrafickeRozhrani s parametry velikost herního pole a počet min.

Třída GrafickeRozhrani

Tato třída je potomkem třídy JFrame, díky čemuž přebírá veškeré její vlastnosti a stává se z ní tak objekt okno. Konstruktor třídy GrafickeRozhrani nejprve vytvoří instanci třídy LogikaHry, kvůli předání potřebných parametrů této třídě a aby mohl hned vzápětí zavolat metodu této tří- dy nacteniObrazku. Tato metoda načte graﬁku miny a ošetří výjimku pro případ, že obrázek nebude aplikaci k dispozici. Konstruktor dále nastaví vlastnosti nového okna a zavolá metodu generovaniHernihoPole, pomocí které se vygenerují a přidají tlačítka třídy JToggleButton re- prezentující herní pole do tohoto okna. Nakonec okno s herním polem zobrazí.

Třída LogikaHry

TřídaLogikaHry obsahuje metody starající se o převážnou část herní logiky.

Metoda generovaniHernihoPole vrací panel naplněný tlačítky reprezentující herní pole. Tato metoda je volána před začátkem hry.

(32)

Metoda generujMinovePole naplní dvourozměrné pole minyNaPoli, které je veliké v závislosti na předaných parametrech velikosti herního pole, náhodnými pozicemi min. Metoda je volána před začátkem hry.

Metoda pocetMinKolem (viz Zdrojový kód 1) vrátí počet min kolem daného políčka. Metoda je využívána při kliknutí na libovolné políčko, které neobsahuje minu. Dále při odkrytí části pole poté, co hráč klikne na políčko, které ve svém okolí nemá žádnou minu. Dále při odkrytí pole po skončení hry.

Zdrojový kód 1: Hledání min – metoda pocetMinKolem

Metoda obnovHerniPole smaže aktuální herní pole a vytvoří nové. Na objekt grafickeRozhrani zavolá metodu remove(herniPole), čímž odstraní panel s herním polem z okna. Vyvolá metodu pridaniKomponentu pro opětovné vytvoření a přidání herního pole. Metody repaint a validate překreslí okno grafickeRozhrani do aktuální podoby.

MetodaodkryjHerniPole odkryje celé herní pole poté, co hráč zvítězí, nebo prohraje.

Metoda odkryjNuly je vyvolána ve chvíli, kdy hráč klikne na políčko, kolem kterého není žádná mina a které samo minu neobsahuje. Je jisté, že kolem tohoto políčka nejsou žádné miny a z toho důvodu může metoda automaticky odkrýt všechna políčka s tímto políčkem sousedící. Pokud jedno z automaticky odkrytých políček opět nemá ve svém okolí žádnou minu, jeho okolí metoda rovněž odkryje. Poté, co dojde k automatickému odkrytí všech takto sousedících políček neobsahujících ve svém okolí minu, odkryje metoda ještě všechna políčka sousedící, v jejichž okolí se již mina nachází.

MetodazkontrolujVitezstvi je vyvolána po odkrytí políčka, které neobsahuje minu. Zkontroluje, kolik zbývá neodkrytých políček, a pokud je číslo rovno počtu již objevených min odečtených od počtu min celkem, znamená to, že hráč vyhrál a ukončí se hra.

Metoda zkontrolujVitezstvi1 je vyvolána po odkrytí políčka, které obsahuje minu. Zkontroluje, kolik min již hráč odkryl a pokud je číslo rovno celkovému počtu min, hráč vyhrál a ukončí se hra.

Poté, co hráč odkryl všechny miny, je jasné, že na herním poli už žádné další nejsou a není potřeba pokračovat ve hře.

(33)

Metoda zkontrolujStavHernihoPole je používaná spolu s metodou zkontrolujVitezstvi1 a za- jišťuje, aby uživateli nebylo nahlášeno vítězství ve hře poté, co se celé herní pole odkrylo v důsledku prohry, kterou vyvolala zrušená, nebo špatně zodpovězená otázka. Metoda zkontroluje, zda je od- kryté celé herní pole. Pokud je celé pole odkryté, metodazkontrolujVitezstvi1 neohlásí vítězství ve hře i přes to, že po kliknutí na minu jsou již všechny miny odkryté.

MetodavratBarvu vrací barvu, která je použita pro pozadí odkrytého políčka. Metoda vrátí barvu v závislosti na počtu min, které se v okolí odkrytého políčka nacházejí.

Metoda nastavTlacitko je využita při automatickém odkrývání herního pole. Automaticky od- krytému políčku přiřazuje barvu pozadí, text a nastavuje tlačítku, reprezentující políčko vlastnost setEnabled(false), čímž je tlačítko nastaveno do polohy zmáčknuto.

Třída CteniSouboru

TřídaCteniSouboruobstarává logickou část práce s otázkami tak, aby je mohl posluchač myši pouze zobrazovat na scénu. Zajišťuje načtení otázek a odpovědí z textového souboru Otazky.txt a jejich zobrazování ve hře v náhodném pořadí bez opakování. Zajišťuje rovněž promíchání odpovědí pro každou otázku, aby se ve hře zobrazovaly vždy v náhodném pořadí. Každá otázka má vždy čtyři možné odpovědi. Při práci s externím souborem je vždy potřeba ošetřit výjimku pro případ, že soubor nepůjde načíst.

Metody cteniRadku, cteniRadku1, cteniRadku2, cteniRadku3 a cteniRadku4 jsou si podobné.

Vyvolání metody cteniRadku vrací textové pole naplněné otázkami tak, jak jdou za sebou v tex- tovém souboru. Metoda cteniRadku1 vrací textové pole naplněné správnými odpověďmi. Metody cteniRadku2,cteniRadku3, cteniRadku4vrací zbylé tři možné odpovědi, které jsou nesprávné.

K procházení souboruOtazky.txt je využita metoda readLinetřídyBufferedReader, která umož- ňuje procházet textový soubor po řádcích a tyto řádky číst a používat. Metoda je použita z toho důvodu, že otázky a odpovědi jsou v textovém souboru uloženy po řádcích.

Místo využití třídy Arrays je pro pole uvnitř metod, do něhož se textové řetězce otázek a odpovědí ukládají, využita třída ArrayList. Tato třída umožňuje dynamické ukládání dat na konec pole, u něhož předem není známa konečná velikost. Návratový typ metod je však třídy Arrays, proto je potřeba na objekt typuArrayList spolu s návratovým příkazem return zavolat metodutoArray.

MetodapoleNahodnychCisel (viz Zdrojový kód2) naplní pole poleIndexnáhodnými čísly bez opa- kování v takovém rozsahu, kolik celkem obsahuje Soubor.txt otázek. Pole poleIndex bude využito pro náhodné zobrazování otázek ve hře.

Metoda moznosti vrací textové pole naplněné jednou otázkou na nulté pozici a odpověďmi na tuto otázku na zbylých čtyřech pozicích. Pole vrácené touto metodou se uloží do pole odpovediOtazky.

Metodaodpovedi oddělí z pole odpovediOtazky odpovědi a vrátí je v poli v zamíchaném pořadí.

Metoda otazka oddělí z pole odpovediOtazky samotnou otázku uloženou na nulté pozici v tomto poli.

(34)

Zdrojový kód 2: Hledání min – metoda poleNahodnychCisel

(35)

Třída PosluchacMysi

TřídaPosluchacMysije potomkem třídyMouseAdapterpro schopnosti přijímat události myši. Třída PosluchacMysi obsluhuje události nastávající po kliknutí myši na některé políčko herního pole.

Obsahuje jedinou metodu mousePressed, která přijímá události kliknutím myši. Tato metoda rozli- šuje, zda uživatel klikl levým či pravým tlačítkem myši na herní pole.

Pokud uživatel klikl pravým tlačítkem myši a políčko nebylo dosud odkryto, znamená to domněnku uživatele, že se na daném místě nachází mina. Políčku se nastaví text M a znemožní se kliknout na dané políčko levým tlačítkem myši. Opětovným kliknutím pravým tlačítkem myši na dané políčko, se text vynuluje a umožní se na toto políčko kliknout levým tlačítkem myši.

Pokud uživatel klikl levým tlačítkem myši na políčko, které nebylo dosud odkryto a které neobsahuje text M, rozliší se dvě možnosti. Buď se na daném políčku nachází mina, nebo nikoli.

Pokud se na daném políčku mina nachází, připraví se otázka a odpovědi k použití a nastaví se graﬁka miny. Pole s odpověďmi se převede z typuStringna typObjectkvůli použití ve vstupním oknu třídy JOptionPane a zobrazí se otázka. Odpověď je typu Object a musí se nejprve převést na String, poté se uloží do proměnné vysledek. Následně se tato proměnná porovná se správnou odpovědí a pokud jsou hodnoty totožné, označí se odpověď za správnou, zobrazí se informační okno a uživatel může pokračovat ve hře. V opačném případě mina vybouchne a uživatel prohrál. Pokud uživatel neodpoví na otázku a vstupní okno zruší, mina vybouchne také. V obou případech se odkryje herní pole a uživateli je prohra a její důvody sděleny prostřednictvím informačního okna.

Nakonec se ještě zkontroluje, zda již uživatel odkryl všechny miny a tedy vyhrál. Pokud nevyhrál, hra pokračuje dál.

Pokud se na daném políčku po kliknutí myší mina nenachází, zjistí se, kolik min se nachází kolem da- ného políčka. Pokud se kolem daného tlačítka žádná mina nenachází, spustí se metodaodkryjNuly, pokud ano, spustí se metoda nastavTlacitko. Nakonec se metodou zkontrolujVitezstvi zkontroluje, zda hráč vyhrál, či nikoli.

.. Problémy řešené při tvorbě aplikace Externí soubory s otázkami

Problémem při tvorbě všech tří aplikací bylo umístění potřebných externích souborů s otázkami.

V případě aplikace Žížalky se jedná o obrázky ve formátu jpg, v případě aplikací psaných v jazyce Java jde o textový soubor ve formátutxt. K souborům, ve kterých jsou uloženy otázky je totiž nutné umožnit učitelům přístup, z důvodu zachování možnosti tyto soubory editovat.

V případě aplikace Žížalky určené pro přehrávač Adobe Flash Player byla jediná možnost umístit externí soubory s otázkami do složky se spustitelným souborem aplikace. To bohužel vystavuje soubory riziku možné manipulace ze strany žáků, avšak tato aplikace je určena pro žáky nejnižších tříd, a proto se toto riziko nejeví natolik vysoké, aby bylo nutné kvůli němu zvolit jiný nástroj pro tvorbu aplikace.

V případě aplikací psaných v jazyce Java bylo možné tento problém vyřešit elegantnějším způsobem.

Protože spustitelný soubor jazyka Java je zároveň souborem archivačním, bylo možné umístit externí soubory přímo do spustitelného souboru aplikace. Toto řešení má hned několik výhod. Za prvé je soubor s otázkami skryt žákům, kteří budou danou aplikaci používat. Za druhé je možné mezi

(36)

žáky distribuovat pouze jediný soubor, což ulehčí učiteli práci, například při distribuci aplikace přes internet.

. Dáma

.. Popis aplikace

Jedná se o českou verzi této hry, kterou díky své popularitě není potřeba blíže představovat. Kom- pletní pravidla české dámy lze nalézt na oﬁciálních stránkách české federace dámy, dostupných na adrese

http://www.damweb.cz/pravidla/cdfull.html

Aplikace Dáma je stejně jako aplikace Hledání min rozdělena na menu a herní pole. Herní pole je rozděleno na 64 políček.

Hráč, který se chystá svou figurkou přeskočit soupeřovu figurku a odstranit ji z herního pole, dostane otázku. Pokud na tuto otázku odpoví správně, figurku přeskočí. Pokud však odpoví špatně, figurku nepřeskočí, ztratí tah a ve hře pokračuje soupeř.

.. Popis zdrojového kódu

Zdrojový kód herní aplikace Dáma je logicky uspořádán podobně jako zdrojový kód aplikace Hle- dání min a všechny metody v něm obsažené, mimo metody obsluhující logiku hry, jsou stejné. Ve zdrojovém kódu aplikace Dáma není třída Nastaveni, protože se před spuštěním hry nenastavují žádné parametry. V této sekci je popsán pouze princip pro fungování logiky samotné hry a metody obsluhující tuto část aplikace, protože jak už bylo napsáno, ostatní metody jsou pro obě aplikace napsané v jazyce Java podobné.

Metod obsluhující logiku hry je v kódu velké množství a jsou poměrně rozsáhlé. Z toho důvodu je jejich následující popis pouze okrajový. Některé vybrané metody jsou pro ukázku popsány na konci této sekce.

Tlačítka třídy JToggleButton zde stejně jako v aplikaci Hledání min reprezentují herní pole.

V každé metodě, která nějakým způsobem pracuje s pohybem herní figurky nebo detekováním herní figurky, je potřeba ošetřit, aby se svými výpočty nedostala mimo herní pole. Metoda nesmí počítat s možností přesunu figurky na neexistující políčko herního pole.

Každé herní políčko má vždy jeden ze čtrnácti obrázků (viz Obrázek 14). Dva obrázky reprezentují šachovnici, tedy bílé a černé políčko a po třech obrázcích patří jedné figurce. Tři obrázky patří šedému kameni, tři bílému kameni, tří bílé dámě a tři šedé dámě. Jeden z obrázků reprezentuje danou figurku v neoznačeném, základním stavu. Druhý obrázek reprezentuje figurku, která má povinnost skákat.

Třetí obrázek reprezentuje ﬁgurku, kterou uživatel označil kliknutím levým tlačítkem myši.

Obrázek 14: Dáma – ukázka obrázků políček herního pole