IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Разработка мобильного приложения, развивающего навыки письма
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
"Учиться и, когда придет время,
прикладывать усвоенное к делу —
разве это не прекрасно!"
Конфуций
Летом, после тренировки я зашел к папе на работу - в больницу. Дверь в один из кабинетов была приоткрыта. Несколько взрослых людей учились писать в прописях. У меня возник вопрос: "Почему взрослые люди, не умеют писать?".
Папа мне объяснил, что все эти люди учились в школе и конечно же умели писать, кроме того они успешно работали много лет по своей профессии. Но есть такое заболевание - инсульт, которое сопровождается тяжелыми последствиями. Повреждение мозга происходит вследствие нарушения кровоснабжения. При нарушенном кровообращении недостаток кислорода приводит к гибели клеток мозга, что ведет к потере жизненно важных для человека двигательной, речевой функций и потере навыка письма. Занятия по восстановлению рекомендуется начинать уже в первую неделю после инсульта. Именно в это время наблюдается наибольшая эффективность восстановительного обучения. Заниматься следует ежедневно, сначала по 30-40 минут в день (в первый месяц), потом уже и до часа от одного до трех раз в день. Но к сожалению, не все родственники могут привозить пациентов на занятия ежедневно и уделять им необходимое для занятий время дома. Драгоценное время получается упущенным, человеку порой не удается, несмотря на все его старания, научиться вновь писать.
Мне очень захотелось помочь таким людям. Ведь технологии не стоят на месте и сегодня они облегчают нам жизнь и помогают практически во всех сферах. Я занимаюсь робототехникой и на занятиях узнал, что можно самому придумывать и создавать компьютерные программы и мобильные приложения, которые уже давно стали для нас незаменимыми помощниками.
Я решил изучить особенности восстановления письма после инсульта, возможности среды программирования Mit App Inventor и разработать с помощью нее мобильное приложение, развивающее навыки письма - это и стало целью моей работы.
Задачи:
изучить особенности восстановления письма после инсульта;
рассмотреть специфику обучения через мобильные приложения;
познакомиться со средой мобильных приложений MIT App Inventor, ее возможностями и характеристиками;
проанализировать полученные результаты;
провести эксперимент: разработать и создать мобильное приложение, развивающее навыки письма в MIT App Inventor;
протестировать разработанное приложение;
провести опрос и изучить мнение аудитории.
Методы исследования: теоретические (изучение литературы, работа с интернет – ресурсами, анализ), интервьюирование, программирование, опрос.
Объектом исследования является изучение особенностей развития навыков письма. Предметом выступает мобильное приложение, разработанное с помощью MIT App Inventor, развивающее навыки письма.
В качестве гипотезы выдвигаем предположение, с помощью среды мобильных приложений MIT App Inventor можно самостоятельно создать приложение, развивающее навыки письма, которое будет способствовать систематическим занятиям и станет доступным средством реабилитации.
1. Особенности развития навыка письма и выбор средства его реализации
1.1 Особенности восстановления письма после инсульта
Перед написанием работы, я обратился к специалисту восстановительной медицины психологу МУЗ "ГКБ № 4" Русских Ольге Александровна. И вот, что она рассказала:
"Пермский край лидирует по количеству инсультов в России. Ежегодно медики регистрируют до 13 тысяч больных с этим диагнозом. Каждый пятый имеет грубые двигательные нарушения. Одна треть всех больных - люди трудоспособного возраста (до 50 лет). Судьба больных инсультом трагична – 80% остаются инвалидами. Но исследования ВОЗ показали, что своевременное лечение и восстановительная терапия позволяют снизить эту цифру в четыре раза, т. е. до 20%. Поэтому реабилитация больных должна начинаться с первых минут лечения. Это и есть наша главная задача" (приложение 1).
После перенесенного инсульта у пациентов наблюдается нарушение речи, обычно развивается парез правой руки и потеря навыков письма. И чем раньше приступить к занятиям по восстановлению письма (а наиболее оптимальные сроки начала таких занятий наступают уже на первой недели после инсульта), тем более эффективны они будут, так как процесс восстановления происходит наиболее интенсивно в первые 2—3 месяца [2].
Техника письма требует сложной работы мелких мышц кисти и всей руки. Доказано, что развитие руки находится в тесной связи с развитием речи и мышлением, и поэтому имеет важное значение для их восстановления [4].
Кузнецов С. в книге "Жизнь после инсульта. Реальный опыт восстановления после «удара», доступный каждому!" рассказывает о средствах для развития навыков письма:
1. Развитие графической моторики.
а) Штриховка и обведение по трафарету предметов.
б) Обведение контуров точно по линиям, не отрывая руки.
в) Рисование узоров по клеточкам, пунктирным линиям.
2. Использование физкультминуток, где движения сочетаются с речью. Такие физкультминутки служат для профилактики дальнейшего снижения двигательной активности и способствуют восстановлению функций, переключению на другой вид деятельности, повышению работоспособности, снятию нагрузки, тренируют психические процессы (память, внимание).
Занятия обязательно должны проводиться в положении сидя за столом. Обучение письму состоит из нескольких этапов:
1. Написания отдельных элементов.
2. Написание прописных букв.
3. Написание простых слов, которые состоят из 3 - 4 букв, например, "стол", "кот", "еда", "рука" , а затем целых строк.
4. Списывание заданных букв и слов. После этого больному предлагают писать эти слова уже по памяти, затем предложения и тексты.
5. Письмо под диктовку. Процесс идет в той же последовательности: отдельные буквы — простые слова — сложные слова — простые предложения — сложные предложения — короткие текст [1]
Переход к следующему этапу, осуществляется только при четком и разборчивом написании предыдущего.
Важно помнить, что каждый день без тренировок способствует формированию в ЦНС стереотипа отсутствия движения. Прямым следствием становятся нарушения тканей; развивается атрофия мускулатуры.
Родным и близким больного необходимо знать, что интеллект при нарушении речи, как правило, не страдает и к больному нельзя относиться как к неразумному ребенку. Даже при грубых нарушениях речи сохраняется не только логичность мышления и адекватная реакция на окружающее, но и творческие способности. Так, известный русский композитор Альфред Шнитке, страдая последние годы жизни речевыми нарушениями в результате повторных инсультов, продолжал сочинять прекрасную музыку [1].
Восстановление способности читать и писать- важный шаг на пути реабилитации после инсульта. К сожалению, человеку порой не удается, несмотря на все его старания, вернуться к письму правой рукой, в следствии отсутствия удерживающей функции. Из статьи "Как восстановить письмо после инсульта" с сайта http:// airko-c.ru мы узнали, что для восстановления функции письма нельзя ждать, пока восстановятся движения в правой руке, а надо учиться писать левой, так как развиваются межполушарные связи и восстанавливаются функции головного мозга [4].
А вот заменять «чистописание» набором текста на компьютере нецелесообразно, поскольку письмо от руки очень тесно связано с речевой функцией. В дальнейшем по мере успешного восстановления речи компьютерный набор вполне допустимы, особенно если человек владел этими навыками до болезни или они составляли часть его деятельности [4].
Таким образом, восстановление навыка письма после инсульта - это длительный и кропотливый процесс, включающий несколько этапов. Переход на следующий этап возможен лишь при полной отработке предыдущего, требует ежедневных систематических занятий, усердия как пациента, так и врача.
1.2 Специфика обучения через мобильные приложения
Большую популярность сегодня приобрело обучение посредством мобильных приложений.
Исследователи А.А. Федосеев и А.В. Тимофеев отмечают, что возможностей мобильных устройств достаточно для полноценной работы в различных профессиональных областях. В работах В.В. Жукова раскрыты основные характеристики принципа мобильного обучения или обучения в любом удобном месте и в любое удобное время [7].
Обучение через мобильные приложения имеет ряд преимуществ:
мобильность - организация учебного процесса вне зависимости от места и времени и без привязки к конкретным устройствам;
непрерывность - мобильные устройства всегда находятся с человеком и принадлежат лично ему;
персонализация - индивидуальный подбор уровня сложности заданий, продвижение в обучении в своём собственном ритме;
повышение качества коммуникации - обратная связь позволяет преподавателям отслеживать статистику успеваемости индивидуально по каждому учащемуся.
Итак, мобильное приложение дает огромные возможности в процессе обучения, доступно в использовании, компактно, не привязано к образовательному учреждению, обеспечивает возможность обучения в любое время, в любом месте, при отсутствии под рукой бумажных носителей информации.
Наличие операционной системы - главная особенность, отличающая смартфон от обычного мобильного телефона. При выборе конкретной модели смартфона она часто становится определяющим фактором.
На рынке современных мобильных телефонов наиболее распространены две операционные системы:
1) iOS - мобильная операционная система разрабатываемая и выпускаемая американской компанией Apple. Была выпущена в 2007 году; первоначально - для iPhone, позже - для таких устройств, как iPad и Apple TV. В отличие от Android, выпускается только для устройств, производимых фирмой Apple. Стоимость устройств на iOS значительно превышает стоимость гаджетов на Android.
2) Android - сетевая операционная система для смартфонов, планшетных компьютеров, электронных книг, цифровых проигрывателей, наручных часов и нетбуков. Изначально разрабатывалась компанией Android Inc., которую затем купила Google. В настоящее время каждый год число пользователей данной операционной системой неуклонно растет. Согласно последнему отчету компании Canalys, ведущему аналитику хай-тек индустрии, операционная система Android занимает 69,2% мирового рынка мобильных устройств. Безусловно, этот факт привлекает множество разработчиков к созданию мобильных приложений именно для Android. Пожалуй, на сегодняшний день это самая популярная и интересная система.
Поэтому для работы над проектом я выбрал самую распространенную операционную систему Android и ее среду разработки мобильных приложений - MIT App Inventor.
1.3 Мобильное приложение MITApp Inventor, его возможности и характеристики
Мобильное приложение MIT App Inventor разрабатывалось, как экспериментальный инструмент. Работа в среде не требует знания языков программирования, достаточно знания основ алгоритмизации [5].
«App» – сокращение от «application» («приложение»), «Inventor» переводится как «изобретатель».
Инструмент был выпущен еще в 2008 году. С августа 2015 года App Inventor стал поддерживать русский язык. При создании использовалась разработка Массачусетского технологического института (MIT), дающая возможность составлять программы из блоков. Ошибиться в действиях очень сложно, поскольку блоки собираются по принципу пазла, и, если пытаться неправильно соединить части, то они просто не стыкуются. Это значительно сокращает время разработки по сравнению с обычными средами. Идея состоит в том, чтобы помочь любому, не имеющему глубоких знаний в области программирования, и особенно школьникам, применять правильные идеи в технологической области [8].
Появление доступной всем среды для создания Android - приложений получило огромный отклик от самых разных людей – преподавателей и студентов, родителей и детей, программистов и новичков в программировании. Программный продукт быстро стал известным и востребованным, ведь он давал людям удобную возможность создавать android-приложения, отвечающие их собственным потребностям и интересам. С помощью App Inventor можно создавать sms-рассылки для проведения мероприятий, приложения, позволяющие отслеживать маршруты общественного транспорта и др.
App Inventor – облачная среда, работает прямо из браузера, скачивать и устанавливать ничего не нужно. Она доступна любому, кто зарегистрирован в Google. Если у вас нет Google-аккаунта, надо пройти процедуру регистрации, а затем авторизации. После чего можно начинать творить! Создавать приложения можно с Android-планшета. Все сохраненные в App Inventor проекты будут доступны на любом компьютере после авторизации [8].
Интерфейс языка программирования App Inventor состоит из двух основных частей: дизайнера и редактора блоков. В дизайнере конструируют приложение из элементов, в редакторе блоков программируют свойства и поведение этих элементов [3].
Режим “Дизайнер” - режим в котором создается интерфейс (“внешний вид приложения”) (приложение 2). Интерфейс для разработки дизайна проекта состоит из следующих основных элементов, которые отображаются на экране устройства, при запуске приложения:
Палитра компонентов. Компоненты — это функциональные элементы приложения, такие как кнопки, изображения, текст, поля для ввода текста, дат и прочее. Причем, некоторые компоненты являются частью графического дизайна, например, кнопки, а некоторые — невидимы на экране устройства, например, часы.
Экран. Точнее один из экранов. Тут надо пояснить, в приложении можно использовать несколько экранов, где будут производиться различные действия. Например, на первом экране у вас инструкция к приложению, а на втором экране, собственно, приложение — его функциональная часть.
Компоненты — здесь расположен список компонентов, которые мы уже используем в своем проекте.
Свойства компонентов - область, где редактируются свойства компонентов: цвет, размер текста, шрифт, и прочее.
Медиа — область куда загружаются используемые картинки и аудио.
Еще есть кнопки: переключения между экранами, добавления экрана и удаления экрана.
Редактор блоков - это среда визуального программирования App Inventor (приложение 3). Пазл, по своей сути. Основные элементы:
Блок общих функций приложения — это те функции (блоки), которые позволят задавать действия приложению, строить алгоритм.
Блок функций компонентов — это задание действий вашим компонентам.
Поле, где комбинируются различные блоки, т. е. складываются в пазл [3].
Грамматика App Inventor реализована через форму блоков команд: нельзя соединить друг с другом команды, форма которых несовместима.
В App Inventor существуют два вида блоков:
1. Встроенные блоки - состоят из 8 разноцветных команд действий, каждая из которых имеет свой цвет. Это позволяет определить тип данных, с которыми они работают, и характер их действий, например, блоки красного цвета работают с текстом, а фиолетовые относятся к процедурам или выводом сообщений. Внутри этих блоков могут находиться другие блоки, поэтому их называют контейнерами.
2. Блоки действий/событий для компонентов приложения. Задает действия компонентам конкретного приложения [6].
Таким образом, среда MIT App Inventorпредназначена для разработки мобильных приложений для устройств (смартфонов и планшетов), работающих на самой распространенной версии операционной системе Android. Простая форма доступна школьникам и превращает программирование в увлекательный процесс.
Изучив возможности и характеристики мобильного приложения MIT App Inventor, а также информацию по обучению письму после инсульта можно начинать работу по созданию и разработке собственного проекта.
2. Разработка и тестирование мобильного приложения, развивающего навыки письма
2.1 Разработка и создание в MITAppInventor мобильного приложения, развивающего навыки письма
Создание любого мобильного приложения начинается с определения его сути. Мое приложение должно помочь пациентам, как можно раньше начать процесс восстановления утраченного навыка письма, находясь под динамическим дистанционным контролем специалиста, при этом сохраняя независимость от окружающих. При входе в приложение необходимо заполнить строку "ФИО", из раскрывающегося списка выбрать задание, соответствующей сложности. При нажатии кнопки "СТАРТ", запускается таймер, пациент начинает выполнять задание. По завершении нажимает "СТОП". Программа автоматически считает время, затраченное на выполнение задания, что является одним из важных факторов для отслеживания динамики в развитии навыков письма у пациентов, а так же для удобства пациентов и контроля врачей, автоматически сохраняет файл в галерею в формате Jpq. Имени файла присваивается ФИО пациента/время выполнения задания.
Пациент пересылает файл врачу и получает рекомендации.
Работать в приложении можно стилусом (цена от 25 рублей) или пальцем (пациентам с нарушением функции захвата и удержания предметов).
Разработка мобильного приложения в MIT App Inventor включает в себя следующие шаги:
1. Создание нового проекта. Для этого необходимо нажать кнопку "Начать новый проект" .
2. Проектирование интерфейса пользователя, т. е. “как это будет выглядеть” (приложение 4).
Для создания верхней части экрана, я выбрал в палитре в режиме "Дизайнер" - "расположение" - "табличное расположение". В свойствах настроил количество столбцов и строк, там же изменил их высоту и ширину. Для моего проекта необходимо 2 строки и 4 столбца.
Из палитры перетащил на экран необходимые компоненты:
из вкладки "рисование и анимация" - "холст", чтобы он растягивался под экран автоматически в вкладке "свойства" в высоте и ширине холста выбрал " наполнить родительским";
две "кнопки", в свойствах переименовал их в "СТАРТ" и "СТОП", настроил шрифт и цвет;
"текст" для внесения ФИО, в свойствах к данному компоненту создал подсказку, чтобы было понятно, для чего это строка. В начале работы пациент самостоятельно с помощью клавиатуры вносит ФИО;
"часы" (это невидимый компонент) из вкладки "сенсоры" . Три раза взял компонент "выбор времени" для "СТАРТА", "СТОП" и отражения итогового времени выполнения задания. В свойствах снял галочку с "таймер включения", иначе отсчет времени начинался бы сразу, а не при нажатии кнопки "СТАРТ".
"надпись", в свойствах дал ей имя "время", настроил шрифт и цвет.
3. Программирование компонентов приложения. Необходимо перейти в режим "Блоки" и прописать действия (приложение 5):
создаем глобальную переменную "время старта" и присваиваем ей значений ноль;
программируем рисование. Рисование в проекте происходит по следующему принципу: приложение считывает точку "от куда мы начинаем рисовать" и точку "наше местоположение сейчас" и между двумя этими точками проводит линию. Для того, чтобы линии были плавными, текущая точка всегда должна соединяться с предыдущей;
программируем время "СТАРТ", "СТОП", "время итого". Присваиваем часам "глобальное время", т. е. системное, то которое сейчас отражается на экране устройства. При нажатии кнопки "СТАРТ" запускается таймер в "часах:минутах:секундах". При нажатии "СТОП" - выключается.
программируем сохранение файла. Файл сохраняется автоматически в галерею при нажатии кнопки "СТОП", при этом имени файла присваивается ФИО пациента/время выполнения задания.
загружаем список заданий (приложение 6), необходимых для развития навыков письма. Основываясь на изучении информации об этапах обучения письму, а также рекомендациях врача реабилитолога, подходящие картинки (прописи) мной были найдены в интернете.
4. Тестирование приложения на мобильном устройстве и планшете. При тестировании приложения возникла проблема: не смотря на то, что я прописал отражать время в минутах и секундах, "время итого" отражалось в очень больших нереальных цифрах. Изучив информацию в интернете, посмотрев видеоуроки, и поэкспериментировав, я нашел ответ. Время в приложении отражается в миллисекундах. Для отражения его в секундах, необходимо полученный результат разделить на 1 000, а в минутах на 60 000.
После выполнения задания, пациенту необходимо зайти в галерею, выбрать файл и по электронной почте отправить врачу.
Передать данное приложение на телефон или планшет пациента можно через вкладку "Построить" двумя способами:
1. через АПК с помощью провода
2. через QR код для скачивания (приложение 7).
В результате эксперимента в среде MIT App Inventorразработано и создано мобильное приложение, развивающее навыки письма. Данный процесс был очень интересным и познавательным. Приложение получилась удобным в применении, как для пациентов, так и для врачей:
пациенты могут самостоятельно дома отрабатывать навыки письма, не посещая больницу, и тем самым экономя свое время, время родственников, и все время находится под оперативным контролем врача. Занятия могут начать в самые ранние сроки. Можно несколько раз отрабатывать элемент, который не получается.
врач может дистанционно отслеживать динамику, принимая во внимание такой важный фактор, как время выполнения задания, без переписывания программы самостоятельно добавлять новые задания.
кроме заданий на отработку навыков письма я также добавил задания на развитие речевого аппарата (скороговорки), пальчиковую гимнастику (приложение 8).
работая над проектом, я понял, что обучение письму детей происходит по этому же принципу - "от простого к сложному". Моему двоюродному брату Дарику 4 года, он как раз начинает осваивать письмо. Я загрузил картинки "рисование по точкам", "штриховка". Он теперь с удовольствием занимается каждый день на планшете, ведь известно, что дети познают все через обучение и игру. Поэтому данное приложение также смело можно использовать для развития навыков письма и у детей (приложение 9).
сложившаяся эпидемиологическая обстановка, делает разработанное мобильное приложение еще более актуальным.
2.2. Тестирование приложения и изучение мнения аудитории
Приложение, разработанное вMIT App Inventor, было протестировано медицинским специалистом МУЗ "ГКБ №4". Кто-то из пациентов сразу пытался прописать элементы, брался за дело с усердием и если ему удавалось написать, хотя бы строчку, за него радовалась вся палата. Были пациенты, которые пытались учиться писать левой рукой. У них появлялось что-то вроде азарта, когда они начинали овладевать новым видом письма. Но мне запомнилась одна женщина, которая говорила, что совсем не ощущает правую руку, и какого же было ее удивление и удивление врачей, когда она не только смогла удержать стилус, но и прописать несколько элементов, это привело к снижению депрессивного состояния и повышению мотивации к процессу обучения (приложение 10).
Для изучения мнения аудитории проведен опрос, в котором приняли участие 18 человек. Было предложено оценить приложение по следующим параметрам (приложение 11): доступность установки и приобретения стилуса; удобство интерфейса; качество изображения; приложение помогает в отработке навыков письма; предложения и пожелания.
Анализ результатов мнения аудитории показал (приложение 12), что использование приложения при реабилитации возможно. Всем пациентам (100%) отработка навыков письма с помощью предложенного варианта понравилась. Большая часть пациентов (88%) считает интерфейс приложения удобным, а качество изображения отличным (66%). Доступность установки и приобретения стилуса положительно оценили 91% пациентов. Было пожелание скрыть таймер отсчета времени, т. к. он очень отвлекал. В приложение были внесены изменения, таймер времени стал не видимым, на экране фиксировалось только время "СТАРТ", "СТОП" и итоговое время выполнения задания.
Таким образом, в ходе эксперимента выяснилось, что мобильное приложение, приносящее пользу, можно успешно создать самому, используя среду MIT App Inventor.
Заключение
В процессе моей работы над проектом я изучил особенности восстановления письма после инсульта, среду мобильного приложения MIT App Inventor, его возможности и характеристики, провел интервьюирование, проанализировал полученные результаты, научился создавать, разрабатывать и отлаживать приложение развивающее навыки письма.
Таким образом, я убедился, что восстановление навыка письма после инсульта имеет важное значение, поскольку находится в тесной связи с развитием речи и мышлением. Современные технологии просты и удобны в реабилитации, позволяют врачу и пациентам эффективно использовать их потенциал, компенсируя временной фактор и сохраняя независимость пациентов.
В ходе моих исследований, поставленная мною цель достигнута. Гипотеза подтвердилась. Я показал, что создание мобильного приложения – это очень нелегкий и трудоемкий процесс, но с помощью MIT App Inventor можно самому разработать полезное приложение, которое станет доступным инструментом реабилитации.
В перспективе планируется разработать автоматическую оценку приложением выполненного задания (сличение уровня совпадений прописанных элементов) и автоматическую выдачу промежуточных рекомендации.
Список литературы
1. Кузнецов С. Жизнь после инсульта. Реальный опыт восстановления после «удара», доступный каждому!. Издательство: ИК «Крылов», 2011 г.
2. Восстановление навыков письма при афазии[Электронный ресурс] http:// studfile.net
3. Интерфейс App Inventor | Я дилетан. [Электронный ресурс] http:// idilettante.ru
4.Как восстановить письмо после инсульта - Инсульт. [Электронный ресурс] http:// airko-c.ru
5. Официальная страница MIT App Inventor [Электронный ресурс] http:// appinvent.ru
6. Расположение операций в MIT App Inventor 2 [Электронный ресурс] http:// droidscript.ru
7. Федосеев А. А., Тимофеев А. В. Мобильные технологии в образовании // Материалы XII Всероссийской научно - методической конференции [Электронный ресурс] http://tm.ifmo.ru
8. MIT App Inventor — каждый может создать мобильное приложение [Электронный ресурс] http:// newtonew.com
Приложение
Приложение 1
Интервью с Русских О. А. - медицинский психолог отделения реабилитации
Приложение 2
Режим "Дизайнер"
Приложение 3
Режим "Блоки"
Приложение 4.
Проектирование интерфейса
Приложение 5
Программирование приложения
Приложение 6
Пример задания (прописи), для развития навыков письма
Приложение 7
Создание QR - кода
Приложение 8
. Задание на развитие речевого аппарата
Приложение 9
Использование MIT APP Inventor,
для развития навыков письма у детей
Приложение 10
Представление мобильного приложения, развивающего
навыки письма пациентам МУЗ "ГКБ № 4" г. Перми
Приложение 11
Анкета "Изучение мнения аудитории"
Анкета
1. Доступность установки и приобретения стилуса:
отлично
хорошо
удовлетворительно
2. Удобство интерфейса:
отлично
хорошо
удовлетворительно
3. Качество изображения:
отлично
хорошо
удовлетворительно
4. Приложение помогает в отработке навыков письма:
да
нет
5. Предложения и пожелания_______________________________________
Приложение 12
Анализ анкет "Изучение мнения аудитории"