Razvoj in evalvacija spletnih uporabniških vmesnikov za interaktivne virtualne 3D modele kemijskih spojinDolničar, Danica (Avtor) Boh Podgornik, Bojana (Mentor) Ferk Savec, Vesna (Komentor) Ključne besede: uporabniški vmesnikimolekulsko modeliranje3D modeli molekulspletno orodjeevalvacijaZ razmahom informacijsko-komunikacijske tehnologije (IKT) je na področju kemijskega izobraževanja na voljo vrsta programskih orodij in učnih gradiv za prikaz submikroskopske narave snovi. Ocenjujemo, da so orodja v učnem procesu v splošnem premalo izkoriščena in da k temu prispevajo pomanjkljivosti v njihovi dostopnosti, funkcionalnosti, pa tudi uporabniških vmesnikih. Glavni cilj doktorske disertacije je bil zasnovati, oblikovati, izdelati, ovrednotiti in optimizirati nov spletni uporabniški vmesnik za prikaz in izdelavo virtualnih 3D modelov molekul, ki bi imel širši nabor funkcionalnosti in izboljšano uporabniško izkušnjo v primerjavi z obstoječimi tovrstnimi spletnimi orodji. Vmesnik naj bi učečim (študentom, dijakom in učencem) omogočil prikaz in izdelavo oz. urejanje virtualnih 3D modelov molekul, učiteljem kemije pa olajšal pripravo učnih gradiv s 3D modeli molekul. Razvoj novega grafičnega vmesnika je potekal v štirih fazah: 1) analize učnih načrtov, gradiv in orodij, 2) izdelava koncepta vmesnika, 3) oblikovanje vmesnika in 4) implementacija vmesnika. V fazi analiz smo preučili učne načrte in spletna učna gradiva, z Nielsenovimi hevristikami primerjali obstoječa programska orodja in njihove značilnosti ter analizirali potencial skriptnega jezika knjižnice orodja JSmol. Pri zasnovi vmesnika smo upoštevali uveljavljena načela in priporočila načrtovanja uporabniških vmesnikov ter elemente in prakse uporabniško usmerjenega načrtovanja pri razvoju programske opreme. Pripravili smo logični, fizični in izvedbeni koncept vmesnika z meniji in orodnimi vrsticami. Za implementacijo smo uporabili nadbesedilni označevalni jezik HTML 5 (Hypertext Markup Language 5), kaskadne slogovne predloge CSS3 (Cascading Style Sheets 3), programski jezik JavaScript, JavaScript knjižnico JSmol in skriptni jezik Jmol/JSmol. Končni rezultat disertacije sta dva nova uporabniška vmesnika oziroma dve funkcionalno izpopolnjeni orodji 3DChemMol in 3CDU z implementiranimi novimi funkcionalnostmi. 3DChemMol je novo orodje in spletni uporabniški vmesnik, ki omogoča prikaz in izdelavo 3D modelov kemijskih spojin. Izdelan je dvojezično (slovenski in angleški jezik) ter je prosto dostopen na spletu (http://www2.arnes.si/~supddoln/3dchemmol). Grafični vmesnik obsega izvirno oblikovane menije, orodne vrstice in okna za prikaz 3D modela molekule. Vsebuje module za nalaganje, prikaz, manipulacijo, izbiranje in urejanje 3D modelov molekul ter za preučevanje lastnosti (elektronegativnost, merjenje kotov in vezi, simetrije) in konfiguracije modelov molekul (konformacije in izomeri ter primerjave modelov spojin). Prototip 3DChemMol je bil najprej ovrednoten s kognitivnim sprehodom učitelja-eksperta, čemur sta sledila optimizacija in odpravljanje težav. Primerjalna hevristična analiza končne verzije 3DChemMol z izhodiščnim vmesnikom JSmol je izpostavila bistvene izboljšave v osmih od desetih Nielsenovih hevristik, kot so npr. oblikovanje novega vmesnika z orodnimi vrsticami, dodane funkcionalnosti (npr. za generiranje kemijskih imen in nalaganje modelov spojin, za razveljavitve korakov v gradnji modelov) ter dodane štiri oblike pomoči za uporabnike. Uporabniška evalvacija 3DChemMol v skupini 54 študentov je potrdila dobro naučljivost in uporabnost orodja ter omogočila globlje vpoglede v interakcije med vmesnikom in uporabniki. Med interakcijami z modelom so bile študentom najtežje tiste, ki so zahtevale dobro prostorsko predstavo. 3DCU je dodatno novo orodje in vmesnik v slovenskem jeziku, ki je namenjen zlasti učiteljem. Prosto je dostopen na spletu (http://www2.arnes.si/~supddoln/3dcu). Učiteljem omogoča, da z izbiranjem parametrov sami oblikujejo lastne prilagojene prikaze s 3D modeli molekul. 3DCU vsebuje module za izbiranje spojin, oblike prikaza in za prikaz prilagojenih vmesnikov za posamezne aktivnosti (npr. urejanje ali merjenje v 3D modelu molekule). V doktorski raziskavi smo dosegli vse zastavljene cilje. Izvirni rezultati obsegajo nova temeljna spoznanja o funkcionalnostih in oblikovanju interaktivnih spletnih vmesnikov za prikaze in izdelavo 3D modelov molekul ter dve novi orodji in vmesnika z izvirnimi rešitvami v funkcionalnostih in oblikovanju. Rezultati doktorske raziskave so prispevali tudi nove možnosti na področju kemijskega izobraževanja v smislu učenja in poučevanja kemije z uporabo virtualnih 3D modelov molekul.20222022-07-08 09:00:04Doktorsko delo/naloga138054sl