INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE V CHEMII

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE V CHEMII URČENO PRO VZDĚLÁVÁNÍ V AKREDITOVANÝCH STUDIJNÍCH PROGRAMECH

Mgr. Martin Mucha, Ph.D. Doc. PaedDr. Dana Kričfaluši, CSc.

ČÍSLO OPERAČNÍHO PROGRAMU: CZ.1.07 NÁZEV OPERAČNÍHO PROGRAMU: VZDĚLÁVÁNÍ PRO KONKURENCESCHOPNOST OPATŘENÍ: 7.2 ČÍSLO OBLASTI PODPORY: 7.2.2

INOVACE VÝUKY INFORMATICKÝCH PŘEDMĚTŮ VE STUDIJNÍCH PROGRAMECH OSTRAVSKÉ UNIVERZITY REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/2.2.00/28.0245

OSTRAVA 2014

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Recenzent: Mgr. Kateřina Trčková

Název: Autor: Vydání: Počet stran:

Informační a komunikační technologie v chemii Martin Mucha, Dana Kričfaluši první, 2014 161

Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku odpovídá autor.

© Martin Mucha, Dana Kričfaluši © Ostravská univerzita v Ostravě

OBSAH 1

ÚVOD ..........................................................................................................5

2

ZÁKLADNÍ VYUŽITÍ POČÍTAČE V CHEMII....................................7 2.1 MS WORD ............................................................................................8 2.1.1 Rozhraní MS Word 2010/2013, základní operace s textem ............9 2.1.2 Využití stylů pro formátování textu ...............................................16 2.1.3 Vkládání automatického obsahu ...................................................18 2.1.4 Použití křížových odkazů ...............................................................19 2.1.5 Práce se záhlavím a zápatím .........................................................20 2.1.6 Tvorba rovnic ................................................................................22 2.1.7 Možnosti tvorby formulářů ............................................................23 2.2 MS EXCEL..........................................................................................26 2.2.1 Základní funkce .............................................................................26 2.2.2 Práce s grafy .................................................................................28 2.2.3 Funkce a vzorce .............................................................................32 2.3 MS POWERPOINT ...............................................................................35 2.3.1 Základní funkce .............................................................................35

3

TVORBA VZORCŮ A NÁKRESŮ APARATUR, MOLEKULÁRNÍ MODELOVÁNÍ .......................................................................................40 3.1 ACD CHEMSKETCH ...........................................................................41 3.1.1 Získání a instalace programu .......................................................41 3.1.2 Rozhraní programu .......................................................................42 3.1.3 Tvorba vzorců ................................................................................43 3.1.4 Tvorba rovnic ................................................................................52 3.1.5 Knihovna templatů ........................................................................55 3.1.6 Tvorba nákresů aparatur ..............................................................56 3.1.7 3D zobrazení .................................................................................61 3.2 PROGRAMY PRO MOLEKULÁRNÍ MODELOVÁNÍ ...................................63 3.2.1 Ghemical .......................................................................................65 3.2.2 Avogadro .......................................................................................66 3.2.3 HyperChem....................................................................................67

4

POKROČILÁ TVORBA TISKOVIN V PROGRAMU SCRIBUS .....70 4.1 ROZHRANÍ PROGRAMU .......................................................................71 4.2 NASTAVENÍ VLASTNOSTÍ STRÁNKY ....................................................72 4.3 PRÁCE S TEXTEM ................................................................................74 4.3.1 Vkládání textu ................................................................................74 4.3.2 Úpravy textu ..................................................................................77 4.3.3 Úpravy používaných barev ............................................................78 4.3.4 Použití stylů ...................................................................................80 4.3.5 Přetékání rámců ............................................................................82 4.3.6 Text na křivce ................................................................................83 4.3.7 Pár slov o fontech ..........................................................................86 4.4 PRÁCE S GRAFIKOU ............................................................................87 4.4.1 Základy počítačové grafiky ...........................................................87 4.4.2 Práce s obrázky .............................................................................91 4.4.3 Možnosti vektorové grafiky ve Scribusu ........................................94 4.5 PRÁCE S TABULKAMI ..........................................................................96

Informační a komunikační technologie v chemii 4.6 4.7 5

NASTAVENÍ LAYOUTU SAZBY ............................................................ 98 MOŽNOSTI EXPORTU ........................................................................ 100

BITMAPOVÁ GRAFIKA A FOTOGRAFIE..................................... 106 5.1 ZÁKLADNÍ POJMY ÚPRAVY BITMAPOVÉ GRAFIKY A FOTOGRAFIÍ ...... 107 5.2 ÚPRAVY GRAFIKY V PROGRAMU GIMP ........................................... 108 5.2.1 Základy práce s programem GIMP ............................................ 109 5.2.2 Ořez obrázků ............................................................................... 111 5.2.3 Doostření obrázků ...................................................................... 113 5.2.4 Úpravy tonality – jas a kontrast ................................................. 114 5.2.5 Úpravy tonality – úrovně ............................................................ 116 5.2.6 Úpravy tonality – křivky ............................................................. 117 5.2.7 Další možnosti úprav .................................................................. 118

6

CHEMICKÉ DATABÁZE ................................................................... 120 6.1 MOŽNOSTI ZÍSKÁVÁNÍ INFORMACÍ V CHEMII ................................... 121 6.2 VYHLEDÁVÁNÍ V DATABÁZÍCH ........................................................ 122 6.2.1 ScienceDirect .............................................................................. 122 6.2.2 Scopus ......................................................................................... 124 6.2.3 Web of Science ............................................................................ 125 6.2.4 Chemical Abstracts ..................................................................... 125 6.3 VPN ................................................................................................ 126 6.4 TVORBA CITACÍ DLE NORMY ČSN ISO 690 ..................................... 126

7

INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE VE VÝUCE CHEMIE ............... 130 7.1 HARDWARE POUŽÍVANÝ VE VÝUCE ................................................. 131 7.1.1 Vybavení PC ............................................................................... 131 7.1.2 Projektory ................................................................................... 132 7.1.3 Interaktivní prostředky................................................................ 132 7.2 SOFTWARE VE VÝUCE CHEMIE ......................................................... 134 7.2.1 Základní softwarové vybavení .................................................... 134 7.2.2 Specializovaný software.............................................................. 134

8

EXPERIMENTÁLNÍ ČINNOSTI VE VÝUCE CHEMIE S POČÍTAČOVOU PODPOROU........................................................ 137 8.1 ÚVOD............................................................................................... 137 8.2 POČÍTAČOVÉ ZPRACOVÁNÍ DAT ....................................................... 139 8.3 POČÍTAČOVÉ SIMULACE ................................................................... 139 8.4 PŘÍMÉ SPOJENÍ CHEMICKÉHO EXPERIMENTU S POČÍTAČEM .............. 141 8.4.1 Hardware počítačových měřících systémů ................................. 143 8.4.2 Software počítačových měřících systémů ................................... 145 8.4.3 Měření vybraných veličin s PC ................................................... 148 8.4.4 Příklady školních počítačových měřících systémů ..................... 153 8.5 VIRTUÁLNÍ A VZDÁLENÉ LABORATOŘE............................................ 157

4

Informační a komunikační technologie v chemii

1 Úvod Výpočetní technika a komunikační technologie (ICT) zasahují v současné době téměř do všech oblastí lidské činnosti. Nejinak tomu je také v případě chemie. Využití výpočetní techniky v chemii lze uchopit od toho nejjednoduššího, tedy tvorby

textů,

prezentací

a

posterových

sdělení,

přes

zpracování

experimentálních dat v tabulkových kalkulátorech nebo v různých statistických softwarech. K základnímu využití ICT v oblasti chemie lze rovněž zařadit vyhledávání informací v různých internetových databázích jako je Scopus, ScienceDirect nebo Chemical Abstracts. K sofistikovanějšímu využití pak lze zařadit např. molekulární a strukturní modelování, které je v současnosti velmi hojně využíváno v oblasti výzkumu materiálů, nanotechnologií, ale také v oblasti predikce chování nových látek, například léčiv. Samostatnou oblastí pak je počítačem řízený proces výroby v chemických provozech. Nedílnou součástí chemie je však také její výuka. Bez kvalitní přípravy studentů již na nižších stupních škol (základních a středních) by byl další rozvoj naší společnosti velmi obtížný, ne-li nemožný. ICT mohou učiteli, pokud je správně použije, velmi pomoci při vysvětlení učiva, především v rámci principu názornosti. Správně použité ICT však mají také funkci motivační. Nasazení ICT ve výuce chemie se však neomezuje jen na prezentaci faktů, případně názorné ukázky vztahující se k probíranému učivu. V současnosti je na trhu celá řada zařízení, která umožňují provádět tzv. počítačem podporovaný experiment. Jednodušší sady umožňují sběr a vyhodnocování dat, sofistikovanější pak i řízení procesů. Pro nasazení počítačem podporovaného experimentu však není zapotřebí nakupovat drahé příslušenství. Vždyť už jen zpracování experimentálních dat v tabulkovém kalkulátoru lze zařadit k tomuto druhu experimentů. Tato opora se zabývá možnostmi nasazení ICT v chemii. Uvádí postupy pro základní i pokročilé využití základního programového vybavení téměř každého počítače, ale také pro využití dalšího softwaru pro prezentaci dat. Rovněž se snaží ozřejmit možnosti vyhledávání informací v internetových databázích. Molekulární modelování je velmi rozsáhlá problematika, proto se bude tento text zabývat pouze základními postupy pro prezentaci dat (kreslení chemických

5

Informační a komunikační technologie v chemii struktur ve 2D) a úvodem do 3D modelování. V každé části bude navržen software, který je k dispozici k použití zdarma (licence freeware nebo Open source) a bude popsána základní práce v tomto softwaru. Pouze části zabývající se textovými editory, tabulkovými kalkulátory a prezentačním softwarem se budou

věnovat

komerčnímu,

a

pravděpodobně

nejpoužívanějšímu,

softwarovému balíku – MS Office. V části zabývající se výukou chemie budou popsány možnosti nasazení různého hardware a software ve výuce a dále budou popsány možnosti nasazení počítačem podporovaného experimentu.

6


2 Základní využití počítače v chemii V této kapitole se dozvíte: •

Jaké jsou základní možnosti využití PC v chemii.

•

Informace o pokročilém využití MS Word.

•

Informace o využití MS Excel.

•

Informace o využití MS PowerPoint.

Po jejím prostudování byste měli být schopni: •

Vytvořit a naformátovat text pomocí stylů.

•

Vytvořit obsah dokumentu.

•

Použít křížové odkazy pro tvorbu citací.

•

Tvořit rovnice a formuláře.

•

Pracovat s tabulkovým kalkulátorem.

•

Tvořit grafy.

•

Tvořit prezentace.

Klíčová slova této kapitoly: Kancelářský balík, textový editor, styly, pokročilé úpravy textů, tabulkový kalkulátor, grafy, prezentace.

Doba potřebná ke studiu: 10 hodin

Průvodce studiem Tato kapitola se zabývá základními i pokročilými postupy při tvorbě textových dokumentů, tabulek, výpočtů, tvorbě grafů a prezentací. Všechny tyto dovednosti by měly patřit k základům využití PC, studenti však často, především v případě pokročilejších postupů, tápou. Kapitola se snaží ukázat postupy, které mohou často ušetřit značné množství času při přípravě dokumentů nebo např. při vyhodnocování experimentálních dat. Na studium této části si vyhraďte alespoň 10 hodin. Doporučujeme studovat s přestávkami vždy po vyzkoušení jednotlivých postupů v praxi. Po celkovém prostudování a vyřešení všech příkladů doporučujeme dát si pauzu, třeba 1 den, a pak se teprve pustit do vypracování korespondenčního úkolu.

Za základní využití lze považovat práci v kancelářském softwaru, tedy psaní textů v textovém editoru, základy zpracování dat v tabulkovém kalkulátoru a 7

Informační a komunikační technologie v chemii tvorbu prezentací. Nejpoužívanějším kancelářským balíkem je pravděpodobně MS Office [1], v současné době ve verzi 2013. U tohoto softwarového balíku došlo k výrazné změně prostředí mezi verzemi 2003 a 2007. Ač je nové prostředí na trhu již delší dobu, stále však existuje řada uživatelů, kteří nedají dopustit na starší rozhraní. Vzhledem k tomu, že software se starším rozhraním již není na trhu, bude se tato opora věnovat nové verzi balíku MS Office (verze 2010/2013). Tyto nové verze používají pro ukládání dat nové formáty souborů založené na standardu XML (přípony docx, xlsx, pptx). Pro použití souborů vytvořených v nových verzích MS Office na počítačích s nainstalovanou starší verzí (2003 a starší) lze v nové verzi uložit soubor ve starším formátu (doc, xls, ppt; Uložit jako – dokument – 97-2003). Druhou možností pak je instalace MS Compatibility pack [2]. Po instalaci tohoto doplňku jsou pak starší verze MS Office schopné otevřít i nové formáty souborů s x na konci. Samozřejmě existuje řada kancelářských balíků, které jsou šířeny pod licencemi Freeware nebo Open source. Příkladem již relativně dobře fungujícího kancelářského balíku může být např. Apache OpenOffice [3] nebo LibreOffice [4].

2.1 MS Word Tato kapitola se bude zabývat prací v textovém editoru MS Word. V první části bude probráno rozhraní aplikace společně se základními úpravami textu. Znalosti práce v textovém editoru by měly patřit k základním dovednostem již u studentů na střední škole, proto zde bude uveden jen stručný přehled. Stěžejní část kapitoly se bude zabývat pokročilejšími postupy, bude probráno použití stylů pro formátování dokumentů, dále pak automatická tvorba obsahů, použití křížových odkazů pro tvorbu citací vědeckých prací, práce s komentáři a revizemi dokumentů, možnosti tvorby a použití formulářů, použití záhlaví a zápatí nebo tvorba rovnic.

8

Informační a komunikační technologie v chemii 2.1.1 Rozhraní MS Word 2010/2013, základní operace s textem Rozhraní všech aplikací sady MS Office je v nové verzi tvořeno Lištou nástrojů pro rychlý přístup (úplně nahoře v programu), dále pak Pásem karet, ve kterých se nacházejí veškeré funkce programu. V základním nastavení nejsou na pásu karet všechny karty, některé je, v případě potřeby, nutné na pás karet připojit. To je také případ karty vývojář, ve které se nacházejí funkce pro tvorbu formulářů. Jak danou kartu „zapnout“ bude uvedeno v příslušné podkapitole. Základní okno programu MS Word s otevřenou kartou Soubor je zobrazeno na obrázku 1. Na kartě Soubor lze ovládat ukládání a otevírání dokumentů nebo také tisk. V neposlední řadě zde lze otevřít nápovědu programu, ale také, a to je relativně důležité, lze zde nastavovat chování a vzhled programu, např. také rozložení či zobrazení jednotlivých karet. Všechny úpravy prostředí se odehrávají v dialogu otevřeném při kliknutí na položku Možnosti.

Obr. 1: MS Word – karta Soubor

9

Informační a komunikační technologie v chemii Na obrázku 2 je zobrazena karta Domů. Při otevření programu je v základním nastavení vždy otevřena tato karta. Nacházejí se na ní základní a nejpoužívanější možnosti práce s textem. Funkce jsou rozděleny do jednotlivých bloků. V případě potřeby je možné na kterékoli tlačítko funkce najet ukazatelem myši, přičemž po chvíli se zobrazí kontextová nápověda popisující danou funkci. Zleva první blok (Schránka) obsahuje funkce kopírování a vkládání textu a dalších objektů, včetně nastavení možností vložení po kliknutí na šipku pod Vložit. Další blok obsahuje příkazy pro základní formátování textu (písmo; velikost; řez – tučné, kurzíva; indexy; barva textu a podbarvení textu – pozadí; podtržení a přeškrtnutí textu; ale také nastavení horních a dolních indexů). V další části (Odstavec) se nacházejí příkazy pro nastavení zarovnání textu, řádkování a pro tvorbu seznamů. Zde je pro další části textu důležitá právě práce s číslovanými seznamy. Pomocí číslovaného seznamu lze vytvořit např. Seznam použité literatury a tento poté pomocí křížových odkazů navázat na odkazy v textu. V závěrečných pracích se však nejčastěji využívá typ číslování s hranatými závorkami, který v základním nastavení není v MS Word definován. Není však problém si tento, nebo jakýkoli jiný, formát nadefinovat. Po kliknutí na trojúhelníček vedle tlačítka číslovaný seznam lze zvolit možnost Definovat nový číselný formát. V otevřeném dialogu lze zvolit styl číslování (čísla, písmena ad.) a také formát číslování. V poli je uvedeno číslo se šedým pozadím. Toto číslo je nutné zachovat, „kolem něj“ však lze znaky libovolně měnit. Pokud se doplní před a za číslo hranaté závorky, vznikne tak nový formát číslování popsaný výše v textu. Dalšími funkcemi v této části pak řízení odsazení odstavce, kdy v případě seznamů je řízena jeho úroveň zanoření. V neposlední řadě zde lze nastavit barvu pozadí odstavce a jeho ohraničení (rámeček). Další sekce, asi největší na této kartě obsahuje nastavení stylů formátování dokumentů. Použitím stylů se bude zabývat zvláštní podkapitola. Poslední funkce na kartě Domů slouží k vyhledávání, příp. k nahrazování textu.

10


Obr. 2: MS Word – karta Domů

Obrázek 3 zobrazuje obsah karty Vložení. Jak již název této karty naznačuje, slouží funkce na ní uvedené ke vkládání různých objektů do dokumentu. První sekce zleva slouží k ovládání vkládání stránkových objektů (nová stránka, konec stránky), následuje funkce pro vložení tabulky. Po klepnutí na tlačítko se otevře dialog, v němž lze zvolit tažením počty řádků a sloupců, přičemž po navolení těchto parametrů se klepnutím vloží tabulka do dokumentu. Po označení tabulky se na liště záložek objeví další „kontextová“ záložka Nástroje tabulky, kde se nacházejí funkce pro úpravu tabulky (styly tabulek, vkládání a slučování buněk, řízení výšky řádků, šířky sloupců, zarovnání ad.). Rozměry buněk tabulky lze rovněž nastavovat tažením myší. Další část karty Vložení obsahuje funkce pro vkládání obrázků a grafiky, kdy opět po označení vloženého obrázku se na konci lišty záložek objeví nová kontextová záložka (záložky) s funkcemi pro úpravu vloženého objektu. Z karty Vložení lze rovněž ovládat vkládání odkazů, ať už hypertextových, nebo také např. křížových, vkládání záhlaví a zápatí dokumentů, čísel stránek, textových polí, objektů, ale také symbolů a v neposlední řadě rovnic. Textová pole představují typ objektu, jehož výplní je formátovaný text, ale lze s ním v rámci dokumentu pracovat jako s objekty typu obrázek (obtékání). Pomocí textových polí lze např. vytvořit „sloupcovou sazbu“, kterou používá většina odborných časopisů, kdy text je na stránce uspořádán ve dvou sloupcích vedle sebe. Vytvoří-li se dvě textová pole a umístí se vedle sebe, po „naplnění textem“ vytvoří takovéto uspořádání.

11

Informační a komunikační technologie v chemii Posledními funkcemi na kartě Vložení je vkládání rovnic a různých symbolů. Tvorbě rovnic se bude věnovat zvláštní podkapitola.

Obr. 3: MS Word – karta Vložení

Karta Rozložení stránky (obr. 4) obsahuje funkce pro řízení okrajů stránky, orientace a velikosti stránky, příp. se zde vyskytuje možnost vytvořit „sloupcovou sazbu“. Tato funkce je nová ve verzích 2007 a novějších a představuje alternativu k využití textových polí. Textová pole, na druhou stranu, umožňují větší flexibilitu a také větší možnosti nastavení. Dalšími funkcemi na kartě Rozložení je pak vkládání konců, nejen stránek, ale také oddílů. Konce oddílů lze využít např. pro nastavení zobrazení/nezobrazení číslování na některých stránkách, čemuž se bude věnovat jedna z dalších podkapitol. Dále lze na kartě Rozložení nastavovat pozadí stránek, vložení vodoznaku či ohraničení stránky. V další sekci se pak nachází nastavení vlastností odstavců, jejich odsazení, případně velikost mezer před a za odstavcem. V poslední sekci této karty se nachází nastavení pro obtékání objektů, a „zarovnání v ose Z“.

12


Obr. 4: MS Word – karta Rozložení stránky

Další kartou funkcí je karta Reference (obr. 5). Na této kartě lze nalézt funkce pro generování obsahů, rejstříků a práci s literaturou. Literaturu lze vkládat pomocí speciálních funkcí v příslušné sekci nebo pomocí křížových odkazů. Těmito funkcemi se budou zabývat další podkapitoly.

Obr. 5: MS Word – karta Reference

Karta Korespondence (obr. 6) je do tohoto přehledu zařazena jen pro úplnost, nebude příliš podrobně popisována. Funkce umístěné na této kartě slouží ke generování a potisku obálek, štítků. Dále se zde nacházejí funkce pro korespondenci přes email.

13


Obr. 6: MS Word – karta Korespondence

Na kartě Revize (obr. 7) se nachází řada užitečných funkcí, které mohou často ušetřit čas a námahu. V první sekci se nacházejí funkce pro práci s gramatikou dokumentu a také užitečná funkce pro počítání počtu slov a znaků v dokumentu. Po označení odstavce/odstavců tato funkce počítá pouze tyto označené pasáže, v opačném případě pak celý dokument. Další skupinou funkcí jsou jazykové funkce – možnost překladu dokumentu a také nastavení jazyka automatické kontroly pravopisu (tento jazyk lze nastavit také ve spodní části okna MS Word dvojitým kliknutím na název aktuálního jazyka). Další sekce je věnována vkládání, procházení a odstraňování komentářů. V další části karty lze zapnout Sledování změn. Tato funkce sleduje veškeré změny v dokumentu a interaktivně je zobrazuje. Sledování změn je velmi výhodné v případě, že na jednom dokumentu pracuje více lidí. Pokud jeden udělá v dokumentu změny, ostatním se tyto změny zobrazí a mohou je buď přijmout, čímž dojde k finálnímu zapsání změny do dokumentu, nebo zamítnout, čímž dojde k odstranění změny a zachování původního stavu. Přijímání/zamítání změn je možné buď po kliknutí na změnu v dokumentu pravým tlačítkem myši nebo označením změny a kliknutím na příslušné tlačítko v kartě Revize.

Obr. 7: MS Word – karta Revize

14

Informační a komunikační technologie v chemii Na kartě Zobrazení (obr. 8) lze nalézt funkce pro nastavení zobrazení dokumentu v okně MS Word. Rovněž se zde nachází funkce pro práci s makry.

Obr. 8: MS Word – karta Zobrazení

Důležitou součástí okna MS Word je pravítko (obr. 9). Zapínat a vypínat ho lze právě na výše zmíněné kartě Zobrazení. Pomocí pravítka lze nastavovat odsazení

textu

od

okraje,

odsazení

textu

od

symbolů

seznamů

(číslování/odrážky), ať už číslovaných nebo nečíslovaných a také je zde možnost nastavení zarážek tabulátoru. Nastavení je možné provádět buď tažením myší nebo ve zvláštním dialogovém okně. Pomocí dvou trojúhelníků proti sobě lze ovládat odsazení prvního řádku (horní trojúhelník) a předsazení prvního řádku (dolní trojúhelník). Zjednodušeně, horním trojúhelníkem se řídí vzdálenost začátku prvního řádku od okraje stránky, dolním trojúhelníkem pak vzdálenost začátků ostatních řádků odstavce od okraje stránky. Pokud je tedy potřeba odsadit celý odstavec, musí být oba trojúhelníky proti sobě. Pro zjednodušení lze celý posuvník uchopit za spodní část (obdélník) a táhnout ho celý najednou. Na pravé straně se pak nachází posuvník ovládající odsazení odstavce zprava. V případě potřeby lze pozici obou částí posuvníku nastavit přesně. Po dvojitém kliknutí na posuvník se otevře dialog Odstavec (obr. 10), kde lze nastavit odsazení odstavce zleva i zprava v centimetrech. Je-li potřeba nastavit předsazení prvního řádku, v části Speciální z rozbalovacího seznamu se vybere předsazení a v poli napravo se nastaví velikost předsazení v centimetrech.

15


Obr. 9: MS Word – pravítko

Obr. 10: Dialog Odstavec

Tímto byly vyčerpány informace o základních úpravách textu v MS Word. Následují kapitoly zabývající se pokročilejšími postupy, které často vedou k úspoře času a námahy při případných úpravách textu.

2.1.2 Využití stylů pro formátování textu Využití stylů při formátování textu dokumentů může značně urychlit práci a také pomůže zachovat jednotné formátování celého dokumentu. Styly lze jednoduše použít tak, že se zatáhne text, který je potřeba formátovat (např. nadpis). Následně lze v kartě Domů (obr. 2), v části Styly, zvolit kliknutím požadovaný styl. V případě nadpisů se při použití nadpisu vyšší úrovně objeví v nabídce nadpis o úroveň níže (např. při prvním použití nadpisu 1 se objeví nadpis 2, při použití nadpisu 2 se objeví nadpis 3 atd.). Může se však stát, že

16

Informační a komunikační technologie v chemii tato funkce je vypnutá a nové nadpisy se neobjevují. Tuto funkci lze zapnout po klepnutí levým tlačítkem myši na šipku vpravo dole v části Styly (obr. 11). V otevřeném dialogovém okně lze zvolit Možnosti. V otevřeném okně je potřeba zaškrtnout volbu: „Zobrazit další nadpis, pokud je použita předchozí úroveň“.

Obr. 11: Volby stylů

Je-li dokument naformátován pomocí stylů, lze pak jednoduše měnit vzhled jednotlivých částí (nadpisy, normální text). Na upravovaný styl na kartě Domů je potřeba klepnout prvým tlačítkem myši a z kontextové nabídky zvolit Změnit. V nově otevřeném dialogovém okně (obr. 12) lze provést základní úpravy (typ, barva a velikost fontu, řez, zarovnání ad.). V případě potřeby lze provést přesnější nastavení. Ta se skrývají pod tlačítkem Formát vlevo dole. Po provedení úpravy stylu se přeformátují všechny výskyty daného stylu v dokumentu. Tímto způsobem tedy lze udržet jednotnou úpravu v celém dokumentu, kdy např. všechny výskyty nadpisu první úrovně budou vypadat stejně, to samé platí pro nadpisy dalších úrovní a také základní text.

17


Obr. 12: Dialogové okno Úpravy stylu

2.1.3 Vkládání automatického obsahu Další výhodou využití stylů k formátování dokumentů je možnost využití automaticky generovaných obsahů. Pomocí stylů totiž Word „pozná“ nadpisy a ví tedy, kde začínají jednotlivé části textu. Obsah lze do požadovaného místa v dokumentu jednoduše vložit z karty Reference klepnutím na tlačítko Obsah. Tím se otevře nabídka, ze které se dá zvolit buď předdefinovaný obsah nebo pomocí Vložit obsah lze zvolit vlastní formátování obsahu. Vygenerovaný obsah se pak vloží na aktuálním umístění kurzoru. V případě, že se dokument dále změní, např. jsou přidány další kapitoly, je potřeba obsah klepnutím označit a zvolit funkci Aktualizovat tabulku v kartě Reference v části Obsah. Stejného efektu lze dosáhnout klepnutím na obsah pravým tlačítkem myši a volbou Aktualizovat tabulku v kontextovém menu.

18

Informační a komunikační technologie v chemii 2.1.4 Použití křížových odkazů Použití křížových odkazů je výhodné především v případě kvalifikačních prací, kdy velmi ulehčuje následné úpravy seznamu literatury. V případě požadavku na použití křížových odkazů je potřeba vytvořit seznam literatury jako číslovaný seznam. Nejčastěji se literatura čísluje v hranatých závorkách. Jak nadefinovat tento styl číslování je uvedeno výše v části 2.1.1. Jakmile je vytvořený seznam použité literatury, již nic nebrání v přiřazení odkazů na literaturu v textu. V místě, kde je potřeba vložit odkaz na literaturu se umístí kurzor a následně se zvolí na kartě Reference v části Titulky funkce Křížový odkaz. V otevřeném dialogovém okně (obr. 13) se vybere kliknutím literatura, na níž má být odkaz vytvořen a klepne se na tlačítko Vložit. V případě, že je potřeba vložit za odstavec odkazy na více položek, lze tak učinit postupným výběrem jednotlivých položek a poklepem na tlačítko Vložit. Stejného efektu lze dosáhnout výběrem funkce Křížový odkaz na kartě Vložení.

Obr. 13: Dialogové okno Křížový odkaz

V případě, že dojde ke změně v číslovaném seznamu literatury (odstranění položek, přidání položky mezi již existující položky), kdy se změní čísla jednotlivých položek, je nutné projít text a Aktualizovat jednotlivé odkazy (klepnutím pravým tlačítkem myši na odkaz v textu a volbou Aktualizovat

19

Informační a komunikační technologie v chemii odkaz). Ulehčení práce tkví v tom, že není potřeba si hlídat, která položka se přesunula na kterou pozici. V případě velkého množství článků v Soupisu literatury se správné přiřazení relativně špatně hlídá. Křížové odkazy lze využít i k jiným účelům, vždy je však potřeba vycházet z číslovaného seznamu.

2.1.5 Práce se záhlavím a zápatím Vkládání záhlaví a zápatí do dokumentů je jednoduchá věc, stačí zvolit na kartě Vložení funkci Záhlaví nebo Zápatí. Případně lze tamtéž zvolit číslo stránky pro vložení číslování stránek dokumentu. V současnosti se často do záhlaví umisťují např. logolinky projektů, ty se poté zobrazují na všech stránkách. Problém nastává, je-li např. potřeba zobrazovat čísla stránek až od určité stránky a na prvních stranách nikoli. Typickým příkladem jsou opět kvalifikační práce (bakalářská, diplomová atd.), kde se čísla stránek většinou zobrazují až od úvodu, i když je práce číslována od první strany (titulní). Postup lze použít také pokud je potřeba mít v různých částech dokumentu různý obsah záhlaví či zápatí. Celý postup je založen na technice konců oddílů. V první řadě se vytvoří (vloží) záhlaví, zápatí nebo jen číslování stránek. Tento text se bude věnovat číslování stránek, s jiným obsahem záhlaví a zápatí bude postup fungovat stejně. Následně je potřeba na poslední stránce, kde ještě nemá být číslování zobrazeno umístit kurzor a vybrat na kartě Rozložení stránky z nabídky Konce funkci Konce oddílů-Další stránka. Zdánlivě se nic nestane. Po poklepání na zápatí (tím dojde k aktivaci úpravy zápatí) je v prvé části (na stránkách před vloženým koncem oddílu) zobrazen název oddílu 1 (obr. 14). V druhé části je zobrazen jak název oddílu 2 (vlevo), tak také informace o propojení (nápis „Stejné jako minulé“ vpravo, obr. 15). Po klepnutí na tento nápis je možné v kontextové kartě nahoře (obr. 16) odznačit funkci Propojit s předchozím, čímž dojde k rozpojení oddílů (nápis „Stejné jako minulé“

20

Informační a komunikační technologie v chemii zmizí) a následně lze zápatí obou oddílů editovat zvlášť, je např. možné smazat číslování v prvním oddílu, přičemž ve druhém zůstane zachováno a nebude začínat od jedné. Oddíly se tvoří pro celé stránky. Rozpojování je však nutné provádět zvlášť pro záhlaví a zvlášť pro zápatí. Je tedy možné např. do záhlaví umístit logolink a nechat ho zobrazovat na všech stránkách, ale zároveň číslovat dokument až od stránky za obsahem. V dokumentu lze samozřejmě vytvořit více oddílů a řídit zobrazování a obsah záhlaví a zápatí v každém oddílu zvlášť.

Obr. 14: Označení zápatí oddílu 1

Obr. 15: Označení zápatí oddílu 2

Obr. 16: Kontextová karta pro úpravy záhlaví a zápatí s aktivní funkcí Propojit s předchozím

21

Informační a komunikační technologie v chemii 2.1.6 Tvorba rovnic Často užívanou funkcí, především v přírodních vědách, je tvorba a vkládání rovnic. V MS Word 2010 existují dva přístupy ke vkládání rovnic do dokumentů. Jednak lze postupovat starším postupem přes Vložení-ObjektEditor rovnic (obr. 17) nebo lze použít vkládání rovnic přímo přes VloženíRovnice (obr. 18). Oba přístupy mají své klady i zápory. V případě použití staršího postupu s Editorem rovnic je vkládání mírně složitější, ale v případě uložení dokumentu ve starším formátu *.doc, příp. při otevření pomocí MS Compatibility pack ve starší verzi MS Office, lze takto vytvořený vzorec editovat. V případě druhého postupu je vkládání o něco rychlejší a jednodušší, při otevření ve starší verzi MS Office nebo při uložení do *.doc se z rovnice stává obrázek, bez možnosti dále rovnici editovat, často také při převodu dochází k poškození rovnice. V obou případech se po zvolení funkce vkládání na místě kurzoru v dokumentu objeví rámec, do kterého se rovnice vkládá. Vkládání jednotlivých symbolů je řízeno tlačítky buď v nabídce Editoru rovnic nebo v kartě vkládání rovnic. Např. po vložení symbolu (operátory, zlomky, odmocniny ad.) se v pracovní ploše objeví daný symbol a na adekvátních místech pak oblasti pro vkládání znaků, příp. dalších symbolů. Postupným vkládáním tak lze vytvořit i značně složité rovnice.

Obr. 17: Editor rovnic

22


Obr. 18: Karta Nástroje rovnice

2.1.7 Možnosti tvorby formulářů V MS Word lze vytvářet formuláře a ty následně uzamknout proti úpravě. Lze tedy nastavit formátování celého dokumentu, dokument uzamknout a uživateli povolit pouze vkládání obsahu. Funkce pro tvorbu formulářů jsou obsaženy na kartě Vývojář. Funkce pro uzamčení dokumentu se nachází i na kartě Revize. Bohužel karta Vývojář je v základním nastavení aplikace MS Word vypnutá. Je tedy nejdříve nutné ji aktivovat. Na kartě Soubor je potřeba zvolit Možnosti, čímž se dostaneme do konfigurace prostředí MS Word. Dále je potřeba zvolit možnost Přizpůsobit pás karet (obr. 19). V pravé části dialogového okna je potřeba zapnout (zatrhnout) kartu Vývojář a následně klepnout na tlačítko OK. Tímto způsobem je možné zapínat a vypínat jednotlivé karty podle potřeby (s výjimkou karty Soubor).

23


. Obr. 19: Přizpůsobení pásu karet MS Word

V předchozí části aktivovaná karta Vývojář je zobrazena na obr. 20. Na této kartě se nacházejí funkce pro práci s makry, doplňky, šablonami a také pro tvorbu formulářů (část Ovládací prvky). Do módu úpravy lze vstoupit klepnutím na funkci Režim návrhu. Pak již lze vkládat jednotlivé formulářové prvky (textová pole, vložení obrázků, rozevírací seznamy, prvek pro volbu data zaškrtávací políčka, případně další funkce skryté pod poslední ikonou vpravo dole, označené jako Nástroje starší verze). Nástroje starší verze lze použít u všech dokumentů (doc i docx), ostatní nástroje jsou aktivní pouze při práci s dokumenty docx. V nabídce jsou dva ovládací prvky pro vkládání textu. První (RTF text) umožňuje i vkládání odřádkování, hodí se tedy pro rozsáhlejší texty. Druhý slouží ke vkládání základního textu a nelze v něm odřádkovat, hodí se tedy hlavně pro vkládání kratších textů (např. jméno, telefon apod.). V případě použití rozevíracího seznamu je tento nejdříve potřeba naplnit položkami. To se děje přes vlastnosti prvku (pravé tlačítko myši - Vlastnosti) v dolní části otevřeného dialogového okna. Ve vlastnostech jednotlivých prvků lze také nastavit jejich formátování pomocí stylů.

24

Informační a komunikační technologie v chemii Vkládáním jednotlivých prvků a doplňováním popisků lze vytvořit celý formulář. Pokud se opustí režim úprav je možné do jednotlivých prvků vkládat obsah/volit hodnoty/zaškrtávat políčka. Pokud ovšem nedojde k uzamčení dokumentu, může kdokoliv přejít zpět do režimu návrhu a formulář upravit. Pokud je požadavek na uniformní vzhled formuláře (a proto se často formuláře používají), představuje to problém. Proto je nutné po dokončení dokument s formulářem uzamknout proti úpravám. Tuto funkci lze nalézt buď na kartě Vývojář nebo na kartě Revize, pod položkou Omezit úpravy. Po kliknutí na tuto funkci se v pravé části obrazovky otevře panel s nastavením omezení. Lze zde buď omezit formátování dokumentu pouze na výběr stylů (část 1), nebo je možné v části 2 povolit jen určité druhy úprav, např. lze zakázat všechny změny, lze povolit vyplňování formulářů nebo vkládání komentářů, případně je možné zvolit výjimky (uživatele, kteří budou nadále moci dokument upravovat). Nastavení se potvrdí klepnutím na tlačítko Použít zámek. Autor bude vyzván k zadání hesla pro opětovné odemčení dokumentu pro úpravy. Po zadání hesla je dokument uzamčen a lze v něm dělat jen povolené úpravy.

Obr. 20: Karta Vývojář

25


2.2 MS Excel MS Excel představuje tabulkový kalkulátor a v rámci chemie nachází značné využití při zpracování experimentálních dat. Program má integrovanou celou řadu statistických funkcí, ale značného využití nachází také při vykreslování grafů, nejen jako formy prezentace výsledků vědecké práce, dá se použít také pro zpracování kalibračních závislostí (kalibračních přímek a křivek) při použití instrumentálních analytických metod.

2.2.1 Základní funkce Ovládání programu je, stejně jako u ostatních programů balíku MS Office, založeno na kartách funkcí. Některé karty poskytují podobné funkce jako v MS Word (karty Soubor, Rozložení stránky, Revize, Zobrazení) obsah ostatních karet se více či méně odlišuje, tyto odlišnosti a funkce budou probrány dále v textu. Tato část opory se bude věnovat primárně použití funkcí a přípravě grafů. Na obr. 21 je zobrazena základní plocha aplikace. Pracovní plochu tvoří velká tabulka, na rozdíl od starších verzí však jsou špatně většinou vidět okraje buněk. Jednotlivé buňky jsou pojmenované svými souřadnicemi (písmeno sloupce a číslo řádku). Takto se na ně lze odkazovat i při použití ve funkcích a vzorcích. Těsně nad tabulkou je Řádek vzorců. V něm lze editovat obsah buněk. Soubor XLS (XLSX) často obsahuje více listů (karty ve spodní části obrazovky). Mezi těmito listy se dá přepínat, listy se dají přidávat, odstraňovat i kopírovat (po kliknutí pravým tlačítkem myši se z kontextové nabídky zvolí patřičná funkce.

26


Obr. 21: Okno aplikace MS Excel

Karta Domů obsahuje i v Excelu základní formátování textů v označených buňkách. Nachází se zde funkce pro nastavení písma a jeho vlastností, dále pak nastavení zarovnání textu v buňkách (v Excelu nejen horizontální, ale také vertikální). Bohužel je v MS Excel složitější použití indexů. Je potřeba nejdříve označit v Řádku vzorců část textu, který má být indexem a následně klepnutím pravým tlačítkem myši a výběrem možnosti Formát buněk vyvolat dialogové okno. V otevřeném dialogovém okně lze ve spodní části vybrat indexy. Často používanou funkcí je Sloučit buňky a zarovnat na střed. Její podstatu lze vyvodit už z názvu funkce, před jejím použitím je potřeba zatáhnout (označit) patřičné buňky tabulky. V další části karty Domů se nachází funkce pro formátování pomocí stylů a podmíněné formátování (takto naformátované buňky mění formátování v závislosti na svém obsahu a podmínce formátování. Následují pak vkládání, odstraňování a formátování buněk a další úpravy. Vkládat a mazat buňky lze dvěma způsoby. Buď přes kartu domů nebo přes kontextové nabídky. Po klepnutí na buňku v místě, kde je potřeba vložit novou buňku, pravým tlačítkem myši lze vybrat možnosti Vložit buňky nebo Odstranit, kdy se otevře dialogové okno, v němž lze zvolit, co se má stát s okolními buňkami. Je-li potřeba přidat celý řádek nebo sloupec, je možné klepnout pravým tlačítkem na název sloupce/řádku před který se má sloupec/řádek přidat a opět zvolit Vložit buňky. Zde se již žádné dialogové okno neotevře. Stejně pak funguje odstraňování celých řádků a sloupců.

27

Informační a komunikační technologie v chemii Další kartou je Vložení. Některé funkce jsou stejné jako v MS Word, je zde však jedna část navíc, a to jsou grafy. Práci s grafy se bude věnovat zvláštní kapitola. Následuje karta Vzorce, která, jak už její název napovídá, slouží k práci se vzorci. Vzorce a práce s nimi bude opět popsána ve zvláštní kapitole. Poslední zde zmíněnou kartou je karta Data. Funkce na této kartě slouží k propojení s různými zdroji dat, např. s databázemi, a k základní práci s těmito získanými daty.

2.2.2 Práce s grafy Graf lze vložit do dokumentu z karty Vložení. V první fázi je potřeba rozhodnout jaký typ grafu bude použit. V nabídce jsou grafy sloupcové, spojnicové, výsečové, pruhové, plošné, bodové, případně další typy. V rámci chemie se nejčastěji používá graf bodový (kalibrační závislosti, adsorpční izotermy ad.). Po výběru typu grafu klepnutím na příslušnou ikonu je do aktivního listu vložena prázdná oblast grafu. Nejdříve je potřeba do grafu vložit data. Po klepnutí pravým tlačítkem myši na oblast grafu je potřeba vybrat možnost Vybrat data. Otevře se dialogové okno (obr. 22), v němž lze po klepnutí na Přidat vložit popis řady, hodnoty x a hodnoty y. Graf může obsahovat více řad zároveň. Toho lze využít při porovnávání experimentálních dat. V případě sloupcového grafu lze navíc ovládat popisky vodorovné osy.

28


Obr. 22: Přidání dat do grafu

Ve vytvořeném grafu jsou tedy vložena data. Vzhled grafu a další vlastnosti lze ovládat z karet v hlavní liště, které nesou souhrnný název „Nástroje grafu“ a jednotlivé karty pak Návrh, Rozložení a Formát. Tyto karty jsou dostupné jen v případě, že je v pracovní ploše označen nějaký graf. Na kartě Návrh lze volit dodatečně ještě typ grafu, rozložení jednotlivých částí grafu a styly grafu. Rovněž se zde nachází ikona pro přidání dat do grafu. Užitečná je rovněž funkce Přesunout graf, pomocí níž se dá graf přesunout na jiný list nebo je možné graf umístit na samostatný list. Umístění grafu na samostatný list je výhodné především v případě, že je graf potřeba dále umístit do nějakého dokumentu. Graf na zvláštním listu se totiž vkládá s vyšším rozlišením. Na kartě Rozložení lze řídit rozložení/zobrazení jednotlivých částí grafu, jako jsou popisky os, název grafu nebo zobrazení legendy. Na této kartě lze nastavit pouze zobrazení/nezobrazení, případně umístění. Další vlastnosti, jako je obsah, písmo apod. je nejlepší řídit přímo v grafu. Např. klepnutím na vložený popis osy se tento otevře pro editaci a lze změnit text. Po označení klepnutím lze rovněž nastavit velikost písma, styl písma a další vlastnosti pomocí karty Domů.

29

Informační a komunikační technologie v chemii Je-li potřeba upravit samotnou osu (např. počet desetinných míst u jednotek osy, maximum a minimum osy, to, kterým bodem bude jedna osa druhou protínat, je potřeba na zvolenou osu klepnout pravým tlačítkem a vybrat Formát osy. Otevře se dialogové okno z obr. 23. Na první záložce (Možnosti osy) lze nastavit maximum a minimum osy, hlavní a vedlejší jednotku, které se budou na ose zobrazovat – dělení osy. Rovněž zde lze ve spodní části okna nastavit hodnotu, v níž bude druhá osa nastavovanou osu protínat (nastavení Hodnota na ose).

Obr.23: Dialogové okno Formát osy

Nejčastěji se v chemii používají grafy bodové, u nichž se prokládá vhodná spojnice trendu (nejčastěji lineární). Pro vložení spojnice trendu je potřeba nejdříve označit požadovanou řadu (sadu dat – bodů) v grafu a následně vyvolat kontextovou nabídku (pravé tlačítko myši) a z ní vybrat Přidat spojnici trendu. Otevře se dialogové okno Formát spojnice trendu (obr. 24). V části Možnosti spojnice trendu lze navolit požadovaný průběh regrese (exponenciální, lineální, logaritmický, polynomický včetně stupně ad.). Rovněž zde lze zvolit název spojnice, který se zobrazí v legendě grafu, lze navolit

30

Informační a komunikační technologie v chemii odhad průběhu na oba směry od experimentálních dat (extrapolace). Důležitá je poslední část okna, kde lze zvolit, zda má graf procházet nějakou hodnotou na ose Y (nejčastěji nulou) a dá se zapnout zobrazení rovnice regrese a hodnoty spolehlivosti (korelačního koeficientu). Tato data lze následně použít pro další výpočty, kdy z rovnice regrese se vyjádřením jedné proměnné dá vypočítat druhá, i když leží mezi experimentálními daty. Hodnota spolehlivosti je pak indikací „těsnosti“ proložení experimentálních dat zvolenou křivkou (čím blíže 1, tím lépe). Na dalších záložkách dialogového okna Formát spojnice trendu lze nastavit parametry čáry zobrazené v grafu.

Obr. 24: Dialogové okno Formát spojnice trendu

31

Informační a komunikační technologie v chemii 2.2.3 Funkce a vzorce Možnosti funkcí a vzorců jsou v MS Excelu velmi rozsáhlé. V rámci této opory bude uveden jen přehled toho nejdůležitějšího. Vkládat vestavěné funkce lze dvěma způsoby. V obou případech je však nutné vybrat klepnutím nejdříve buňku, do níž má být funkce vložena. Následně lze použít pro vložení funkce kartu Vzorce (obr. 25), část Knihovna funkcí, kde jsou seřazené jednotlivé typy funkcí. Výběrem funkce z nabídky se tato vloží do dané buňky a otevře se dialogové okno, v němž je možné vybrat data (buňky), se kterými bude daná funkce pracovat. Lze rovněž zvolit možnost Vložit funkci, která otevře dialogové okno Vložit funkci, která je známá i ze starších verzí programu Excel (obr. 26). Zde je možné vybrat kategorii funkcí a následně z dané kategorie požadovanou funkci. Po jejím výběru se otevře dialog pro specifikaci používaných dat. Okno Vložit funkci lze otevřít také klepnutím na symbol fx vlevo vedle řádku vzorců (viz obr. 27). Knihovna funkcí v kartě Vzorce obsahuje pouze nejpoužívanější funkce, v rámci dialogového okna Vložit funkci je pak možné pracovat se všemi funkcemi, které jsou v balíku MS Excel integrovány.

Obr. 25: Karta Vzorce – knihovna funkcí

32


Obr. 25: Dialogové okno Vložit funkci

Obr. 26: Symbol fx vedle řádku vzorců

Pomocí nabídek je možné vkládat jednotlivé funkce, někdy je však potřeba vytvořit složitější konstrukci – vzorec. Neexistuje jednoduchý „klikací“ postup pro použití např. více funkcí v jednom výpočtu (např. součtu výstupů dvou různých funkcí). K tomuto problému existují dva přístupy. Lze si do jednotlivých buněk nechat vypočítat každou funkci a následně pak v další buňce provést jejich sečtení. Nebo je možné (v případě, že jsou známy zápisy jednotlivých funkcí) vypsat požadované funkce do vzorce manuálně. V případě, že je potřeba používat při zadávání výpočtu jen základní operátory (sčítání, odčítání, násobení, dělení a umocňování) lze vzorec zadávat přímo do

33

Informační a komunikační technologie v chemii buňky nebo řádku vzorců. Aby Excel „věděl“, že se jedná o vzorec, je potřeba na úplném začátku zadat symbol = (rovnítko). V případě zadávání složitějšího výpočtu je nanejvýše užitečné používat při zadávání závorky, aby bylo jasné, která část výpočtu má jakou prioritu, tedy v jakém pořadí bude docházet k výpočtům. V některých případech vzniká potřeba vytvořit výpočet a ten následně aplikovat na více řádků nebo sloupců. V tomto případě je nejvýhodnější začít vytvořením výpočtu pro jeden řádek. Poté je možné uchopit buňku s výpočtem v pravém dolním rohu pomocí pomůcky pro kopírování (černý křížek) a tažením buňku rozkopírovat do buněk vedlejších (buď ve sloupci, nebo v řádku). Celou situaci zobrazuje obr. 27. Při tomto kopírování ve sloupci je automaticky zvyšováno číslo řádku v adresách buněk ve výpočtu, výpočet se tedy provádí vždy s daty daného řádku. Do výpočtu je však možné vložit také konstantu (na obr. 27 je to číslo 5 v buňce G6). Při kopírování výše uvedeným postupem se však bude měnit adresa této buňky (číslo řádku bude narůstat). Aby se dala buňka použít ve výpočtu jako konstanta, je potřeba před písmeno sloupce a číslo řádku této buňky vložit znaky $ (obr. 27, řádek vzorců). Pak se již při kopírování nebude adresa buňky měnit, zůstane konstantní.

Obr. 27: Možnost kopírovaní obsahu buněk

34


2.3 MS Powerpoint MS Powerpoint představuje program pro tvorbu prezentací. Prezentace lze použít jako podklad pro přednášky, ať už na konferencích nebo ve výuce. Rovněž lze v Powerpointu vytvářet různé didaktické hry. Někteří lidé používají Powerpoint i k tvorbě jednoduché grafiky a v neposlední řadě také posterů. Velkou nevýhodou takového použití Powerpointu je rozlišení výstupu. O rozlišení bude obsáhleji pojednáno v kapitole věnované programu Scribus, který je určen přímo pro účely tvorby grafiky. Zde stačí poznámka, že tisková studia požadují rozlišení předlohy 300 dpi, výstup z Powerpointu má však maximální rozlišení jen 96 dpi (což představuje rozlišení normální obrazovky/projektoru a splňuje tak požadavky na použití k prezentování, nikoli však už k přípravě tiskových materiálů (např. posterů).

2.3.1 Základní funkce Ovládání MS Powerpoint (obr. 28) je opět velmi podobné ostatním programům balíku Office. Veškeré používané funkce jsou dostupné skrze lištu karet v horní části okna programu. Karty Soubor, Domů, Zobrazení a Revize obsahují funkce stejné nebo přinejmenším velmi podobné jako ostatní programy balíku. Např. na kartě Domů lze nalézt funkce pro úpravu vzhledu textu, či nastavení odstavců. Navíc jsou zde také funkce pro kreslení vektorových obrazců a také funkce pro vložení nového snímku.

35


Obr. 28: Okno MS Powerpoint

Z části podobná ostatním programům balíků Office je karta Vložení. Stejně, jako byl její obsah přizpůsoben možnostem a použití MS Excel, i v MS Powerpoint lze nalézt odlišnosti v podobě objektů specifických pro tento program (jako např. mediální soubory atd.). Do snímků jsou nejčastěji vkládána textová pole, veškerý text umístěný ve snímku je ve formě textových polí, text tedy nelze vkládat přímo do snímku. Dále se pak často vkládají obrázky, příp. grafy nebo tabulky. Na kartě Návrh je možné zvolit šablonu vzhledu prezentace. Po zvolení základního motivu v hlavní části karty je možné motiv dodatečně upravit, nastavit barevné schéma, písma, příp. zvolit další efekty motivu. Pro tato nastavení jsou opět připraveny předvolby a dále je možné si vytvořit předvolbu vlastní (pomocí Vytvořit nové barvy motivu/Vytvořit nová písma motivu). Dále se zde vyskytuje možnost nastavit styly pozadí, příp. pozadí při práci úplně vypnout, což může být užitečné na pomalejších počítačích, kde by vykreslování složitějších pozadí mohlo činit problémy. Karta Přechody, jak již její název napovídá, slouží k nastavení přechodů mezi snímky. Vždy je potřeba vybrat snímek a následně z této karty vybrat typ

36

Informační a komunikační technologie v chemii přechodu. Přechodová animace bude aplikována při přechodu na tento vybraný snímek. Rovněž lze na této kartě nastavit trvání efektu, zvuk atd. Podobné problematice je věnována karta Animace. Zatímco efekty z karty Přechody jsou aplikované na celý snímek, efekty z karty Animace lze přiřadit jakémukoli objektu na snímku. Po označení daného objektu se vybere příslušný efekt z nabídky a ten se případně ještě upraví pomocí nastavení umístěných na kartě Animace. Jako objekt lze zvolit textová pole, ale i jejich části (např. řádek), obrázky, grafy ad. Animované efekty jsou zajímavé, ale je potřeba podotknout, že ve větší míře také značně rušivé nebo zdlouhavé. Je tedy velmi vhodné rozmyslet si, zda je potřebné/účelné animované efekty použít. Poslední probíranou kartou je Prezentace. Na této kartě se řídí spuštění prezentace na celou obrazovku, lze zde nastavit časování pro automatické přechody snímků

či

nastavení

rozlišení prezentace pro

předvádění.

V základním nastavení se používá k přechodu k dalšímu snímku kliknutí myší, Page down klávesa nebo mezerník. Pokud je potřeba vrátit se v prezentaci zpět, lze tak učinit klávesou Page up. Někdy je potřeba změnit pozadí všech snímků (při úpravách motivů) nebo jen jednoho snímku (často se používá pro poslední snímek prezentace obsahující poděkování za pozornost). Úpravy pozadí se provádějí v okně Formát pozadí (obr. 29), které lze vyvolat klepnutím na pozadí pravým tlačítkem myši a výběrem této možnosti. V okně je možné nastavit souvislé nebo přechodové výplně pozadí, vzorkové výplně nebo také obrázková pozadí. Při provádění jednotlivých nastavení se automaticky mění vzhled pozadí aktuálního snímku. Stiskem tlačítka Použít u všech se změny aplikují na všechny snímky, jinak zůstanou aplikované jen na ten aktuální. Vkládání jednotlivých snímků je možné realizovat z karty Domů možností Vložit snímek, kdy nový snímek se vloží za aktuálně označený. Druhou možností je pak klepnout na snímek, za který je potřeba vložit další snímek, v levé části obrazovky pravým tlačítkem myši a vybrat Nový snímek. Tímto způsobem lze aktuálně označený snímek také zkopírovat (duplikovat), příp.

37

Informační a komunikační technologie v chemii smazat. Mazání snímků je rovněž možné klávesou Delete s označením daného snímku (vše v levé části okna). Snímky v levé části obrazovky je možné samozřejmě, standardně tažením myší, přesouvat.

Obr. 29: Okno Formát pozadí

38

Informační a komunikační technologie v chemii Literatura a odkazy: [1] Microsoft česká republika [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.microsoft.com/cs-cz/default.aspx [2] MS Compatibility pack. Microsoft [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.microsoft.com/cscz/download/details.aspx?id=3 [3] Apache OpenOffice [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.openoffice.org/ [4] LibreOffice [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.libreoffice.org/

Kontrolní otázky: 1. Použití které funkce je podmínkou při využití generovaných obsahů? 2. Jak lze získat rovnici přímky proložené experimentálními body?

Korespondenční úkol: 1. Vytvořte text na téma libovolného prvku periodické soustavy, včetně obrázků, základní data shrňte do tabulky. Tento text naformátujte pomocí stylů, vytvořte číslování stránek a obsah. Veškeré zdroje řádně ocitujte a uveďte v seznamu literatury.

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili se základy využití ICT v chemii. Byly probrány pracovní postupy pro textový editor MS Word, tabulkový kalkulátor MS Excel a prezentační software MS PowerPoint. Ovládání programů z jiných kancelářských balíků je obdobné. Tyto dovednosti by měly patřit k základům počítačové gramotnosti.

39


3 Tvorba vzorců a nákresů aparatur, molekulární modelování V této kapitole se dozvíte: •

Jak lze jednoduše vytvářet chemické vzorce a rovnice.

•

Jak lze vytvářet nákresy různých chemických aparatur.

•

Základní informace o softwaru pro molekulární modelování.


Vytvořit vzorec jakékoli látky.

•

Vytvořit rovnici jakékoli reakce.

•

Vytvořit nákres libovolné aparatury používané v chemii.

Klíčová slova této kapitoly: Vzorec, rovnice, aparatura, ChemSketch.


Průvodce studiem Kapitola se věnuje možnostem vytváření vzorců, rovnic a nákresů apratur v programu ACD/ChemSketch, který je k dispozici zdarma ke stažení na Internetu. Využití programu je relativně jednoduché, pro rutinní použití je však potřeba získat cvik. Vytvořené objekty lze dále používat v různých dokumentech, v protokolech z laboratorních cvičení nebo do prezentací. Na studium této části si vyhraďte 9 hodin. Postupujte po jednotlivých krocích a všechny postupy si pořádně vyzkoušejte v praxi s programem.

Pro tvorbu chemických vzorců (hlavně organických struktur), zápisů chemických rovnic a tvorbu nákresů chemických aparatur existuje řada různých programů, které se liší nabídkou integrovaných funkcí. Příkladem může být např. Chem4word (GNU GPL) [1], který lze integrovat přímo do programu MS Word nebo program Model ChemLab (Shareware) [2]. V rámci této opory bude probrán výborně vybavený software od společnosti ACD Labs,

40

Informační a komunikační technologie v chemii konkrétně freewarový ChemSketch [3], v němž lze vytvářet vzorce, rovnice i nákresy aparatur. ChemSketch rovněž disponuje základními nástroji pro modelování 3D chemických struktur, což je výhodné pro názornou vizualizaci. Pokud je však potřeba provádět modelování na vyšší úrovni (např. včetně výpočtu energií, elektrostatických potenciálů, NMR, IR spekter ad.), je lepší využít specializovaný software. I v tomto segmentu existují programy šířené zdarma (Ghemical [4], který je vyvíjen primárně pro OS UNIX/LINUX, nebo Avogadro [5], u kterého existuje i stabilní verze pro MS Windows). Rovněž lze zakoupit komerční software, který je „nabitý“ funkcemi, např. HyperChem [6]. Existuje další nepřeberné množství programů pro molekulární modelování, stručný přehled bude uveden v příslušné podkapitole.

3.1 ACD ChemSketch ACD/ChemSketch [3] představuje program pro tvorbu vzorců, rovnic, reakčních schémat a nákresů aparatur. Jeho užívání je intuitivní, výstup lze kopírovat prostřednictvím schránky do různých textových editorů nebo programů pro tvorbu prezentací. Objekty se ve většině případů vkládají do dokumentů ve formě obrázků. Je možné vytvářet nejen jednoduché rovnice typu látka A reaguje s látkou B za vzniku látky C. Při tvorbě vzorců, rovnic a reakčních schémat lze využívat ionty, radikály, delokalizované systémy elektronů, rovněž je možné vytvářet pseudo3D struktury s využitím schematického znázornění směřování vazby před či za rovinu obrazu. Při tvorbě lze rovněž využívat knihovnu templatů obsahující řadu předpřipravených struktur.

3.1.1 Získání a instalace programu Program lze získat z veřejných internetových zdrojů, buď přímo ze stránek výrobce (ACD Labs [3]) nebo také z různých databází volně stažitelných programů, např. Slunečnice.cz [7]. Po stažení instalačního souboru je potřeba

41

Informační a komunikační technologie v chemii tento spustit a následně se řídit pokyny na obrazovce. Instalace je na většině počítačů bezproblémová a nijak nevybočuje ze standardu. Na počítačích s MS Windows Vista a vyšším (7, 8) je potřeba instalaci povolit v dialogovém okně Řízení uživatelských účtů, které se otevře po spuštění instalačního souboru. Drobné problémy mohou způsobovat také některé firewally, které hlídají i instalace souborů stažených z internetu. V případě blokace instalace ze strany firewallu je potřeba instalaci povolit.

3.1.2 Rozhraní programu Rozhraní programu se nijak neodlišuje od jiných programů pro MS Windows a je zobrazeno na obr. 30. Úplně nahoře je lišta nabídek menu, pod ní se nacházejí tlačítka/ikony jednotlivých funkcí programu, které jsou k dispozici. V levé části obrazovky se nachází nabídka nejpoužívanějších prvků pro tvorbu vzorců, příp. lze vybrat jakýkoli prvek periodické soustavy prvků (po výběru příslušné ikony). Rovněž je možné v levé části obrazovky najít funkce pro přidání popisků, tvorbu radikálů, iontů, nastavení vlastností jednotlivých atomů. Tyto další funkce jsou ve většině případů dostupné až po výběru konkrétního atomu. V pravé části obrazovky se pak nacházejí funkce pro přidávání celých organických skupin nebo zbytků různých uhlovodíkových řetězců a uhlovodíkových kruhů. Nejčastěji používané struktury se nacházejí přímo v základním okně programu. Pro zobrazení kompletního výběru je potřeba zvolit příslušnou ikonu, která otevře dialogové okno pro výběr požadované struktury. Hlavní částí okna programu je pracovní plocha, do níž se klikáním vytváří požadovaná struktura (vzorec), rovnice nebo aparatura. Vytvořené struktury lze ukládat jak do firemního formátu, tak také do různých formátů pro ukládání molekul (jen vzorce/molekuly) nebo do formátů obrázkových. Je také možný export do PDF. Rovněž lze strukturu označit a

42

Informační a komunikační technologie v chemii klasickou technikou prostřednictvím schránky ji zkopírovat do textového editoru nebo do prezentačního softwaru. Při najetí myší nad kteroukoli ikonu v okně programu ChemSketch a chvíli čekání lze zobrazit název funkce, která se pod danou ikonou skrývá.

Obr. 30: Rozhraní programu ChemSketch

3.1.3 Tvorba vzorců Základní vzorce, např. kyselinu sírovou, chlorid sodný, síranový anion a podobné, je možné tvořit přímo v textovém editoru s použitím horních a dolních indexů. Pokud je však potřeba vytvořit vzorce obsahující např. radikály, vzorce organických látek (především strukturní) nebo celé rovnice a reakční

schémata,

je

potřeba

použít

specializovaný software,

např.

ChemSketch. Po spuštění programu je aktivní tvorba chemických struktur (vzorců a rovnic). Přepínání mezi funkcemi pro tvorbu vzorců a nákresů (viz dále v textu) je možné klepnutím na tlačítka Structure/Draw vlevo nahoře v okně programu (obr. 31). Vedle těchto tlačítek se nacházejí funkce pro vložení nového dokumentu nebo stránky, dále možnost pro otevření uloženého souboru, ukládání dat, funkce pro tisk a export do formátu PDF, tlačítka zpět a

43

Informační a komunikační technologie v chemii vpřed, možnosti vyjmutí, kopírování a vložení dat, řízení velikosti zobrazení a otevírání okna templatů (viz kapitola 3.1.5). Ve spodní řadě tlačítek se pak nacházejí funkce pro výběr a posun, výběr a rotaci či změnu velikosti a výběr a 3D rotaci. Dále je zde funkce „laso“ (viz kapitola 3.1.4). V další části se nacházejí možnosti pro zadávání struktur: normální zadávání (Draw normal) – klepnutím se vloží základní část a pak se klepáním a tažením vytváří celý vzorec. Pomocí Draw continuous lze vkládat řetězce pouhým klikáním a pomocí Draw chains lze stiskem levého tlačítka myší a tažením vkládat jednoduše dlouhé řetězce. Další funkce umístěné v této části hlavního menu jsou určené pro tvorbu pseudo 3D struktur (zobrazení vazeb jako plných nebo čárkovaných

trojúhelníků,

jsou

zde

umístěny

možnosti

tvorby

delokalizovaných vazebných systému u označených molekul a další funkce).

Obr. 31: Přepínání mezi tvorbou vzorců a kreslením tvarů

Postup při tvorbě vzorce organické molekuly bude demonstrován na příkladu butan-1-olu. Nejdříve je potřeba v módu Draw normal vybrat v levé části uhlík (C). Klepnutím kamkoli do plochy se vloží CH4. Následně se klepnutím na atom uhlíku v CH4 a tažením myší „vytáhne“ vazba a po uvolnění tlačítka myši se CH4 změní na CH3 – CH3. Tímto způsobem lze vytvořit základ pro molekulu butan-1-olu, řetězec butanu. Následně je potřeba v levé nabídce vybrat kyslík a stejným způsobem jako při tvorbě řetězce butanu vložit na některý z koncových uhlíků skupinu –OH. S vazebnými úhly není v této chvíli potřeba nijak počítat, lze vložit strukturu a tu následně optimalizovat. Pokud je tedy vytvořená struktura, je nutné ji nejprve vybrat (některý z nástrojů pro výběr s transformací) klasicky zatažením všech požadovaných atomů se současně stisknutým levým tlačítkem myši. Klepnutím na tlačítko Clean structure (obr. 32) dojde k optimalizaci struktury včetně vazebných úhlů a

44

Informační a komunikační technologie v chemii délek vazeb. Vytvořenou strukturu je možné pootočit do požadované pozice, příp. ji posunout, zmenšit nebo zvětšit. Pro otočení je potřeba u označené struktury najetím na některou z krajních skupin dosáhnout změny kurzoru na kurzor pro otočení (obr. 33) a poté klepnutím a tahem strukturu otočit.

Obr. 32: Funkce Clean structure

Obr. 33: Kurzor pro otáčení strukturou

Ze struktur lze samozřejmě jednotlivé skupiny či atomy odmazávat. Lze tak učinit dvěma způsoby. Buď se atom nebo skupina označí a následně smaže stisknutím klávesy Delete, nebo lze zvolit nástroj Delete z hlavní nabídky (ikona gumy na tužce) a následně klikáním na patřičné atomy je odstranit. V levé nabídce atomů se nacházejí jen nejpoužívanější z nich. Pokud je potřeba vložit atom, který není v levé nabídce zobrazen, lze zobrazit periodickou tabulku prvků a z ní vybrat požadovaný atom. Tabulku lze vyvolat tlačítkem umístěným nahoře v levém menu (obr. 34).

45


Obr. 34: Ikona pro otevření periodické tabulky prvků Pokud je potřeba do struktury přidat násobnou vazbu, lze tak učinit jednoduše klepnutím na požadovanou vazbu v režimu Draw normal. V základním nastavení vytváří program ChemSketch zjednodušené racionální vzorce, kdy jsou vynechány všechny uhlíky až na koncové. Pokud vznikne požadavek na zobrazení všech atomů uhlíku v řetězcích, je možné toto zobrazení nastavit v nabídce Tools – Structure properties. Po výběru této možnosti se otevře dialogové okno s nastaveními pro danou strukturu (obr. 35). Zaškrtnutím položky All na kartě Common v části Show Carbon lze nastavit zobrazení všech uhlíků ve struktuře. Strukturu, u které se nastavení upravuje, je samozřejmě nutné mít označenou.

Obr. 35: Dialogové okno Structure properties

Někdy je potřeba (zvláště u rovnic) vložit ion nebo radikál. Jako jednoduchý příklad bude použit ion Cl- a radikál chloru. V první řadě je potřeba do pracovní plochy vložit atom Cl. Kliknutím na Cl v levé části obrazovky a 46

Informační a komunikační technologie v chemii kliknutím kdekoli v pracovní ploše se vytvoří HCl. Se shodným chováním jste se mohli setkat při tvorbě uhlovodíku výše, kdy při výběru uhlíku a klepnutím do pracovní plochy nebyl vložen pouze atom C, ale rovnou celá molekula CH4. ChemSketch při přidávání atomů postupuje tak, aby byla vložena molekula se správným počtem valencí vůči oxidačnímu číslu. Nejčastěji se tak děje doplněním vodíků (nekovy, polokovy) nebo vložením iontu (kovy). Nyní je potřeba vybrat v levé části funkci pro změny náboje atomů (obr. 36). Po rozkliknutí je možné vybrat si, zda se má aplikovat zvýšení náboje (+) snížení náboje (-) nebo zda se má přidat znak pro radikál (tečka). Po výběru požadovaného symbolu se následně kliknutím na zvolený atom ve struktuře/vzorci tento převede na anion, kation nebo radikál. V našem příkladu, jsme vkládali atom Cl. I když se při vložení doplnil vodík, po klepnutí kamkoli na strukturu bude upraven atom chlóru. Pokud by bylo potřeba vytvořit radikál vodíku (nebo kation/anion) je nutné na začátku vložit atom H. Funkce ovlivňuje tu část struktury, která byla vložena. Pokud by se tvořil radikál u uhlovodíkového řetězce (ten se zadává jako atomy C), stačí kliknout kdekoli v blízkém okolí atomu uhlíku, ze kterého má být vytvořen radikál. ChemSketch se při změnách náboje snaží vždy dopočítat strukturu, aby zůstaly v platnosti obecné zákonitosti (např. čtyřvazný uhlík). Příklad tohoto chování je zobrazen na obr. 37. Jako příklad je zde opět použit atom Cl, který je upravován na kation, anion nebo radikál. V každém případě ChemSketch doplní potřebné atomy H (H2Cl+), aby struktura byla z formálního hlediska v pořádku. Pro vkládání základních organických struktur, jako jsou např. benzenový kruh, cyklohexan, cyklopentan, sulfoskupiny, karboxy skupiny a další lze využít ikon v pravé části obrazovky (obr. 38). Po výběru požadované struktury lze tuto klepnutím přidat do modelované struktury nebo jen tak do pracovní plochy a poté začít přidávat další atomy. Další dostupné struktury (uhlovodíkové zbytky) pro vkládání lze získat po klepnutí na tlačítko Table of radicals, které je na obr. 38 označeno elipsou. Po klepnutí se zobrazí dialogové okno s kompletní nabídkou nainstalovaných struktur (obr. 39).

47


Obr. 36: Funkce pro změnu náboje na atomu

H2Cl HCl

Cl

+

-

Cl Obr. 37: Automatické úpravy struktury

Obr. 38: Uhlovodíkové a další předpřipravené struktury

48


Obr. 39: Dialogové okno pro vkládání uhlovodíkových zbytků

Další možnosti tvorby vzorců se nacházejí ve druhém řádku ikon hlavního menu. Zleva doprava se jedná v první řadě o tvorbu pseudo 3D struktur (obr. 40), tedy imitace prostorového uspořádání v rovině. Jednotlivé vazby lze znázornit jedním ze tří způsobů. Zaprvé klasicky čárou. Vazby znázorněné tímto způsobem leží v rovině obrazu. Dále je možné použít plný „trojúhelník“ (vazba

směřuje

před

rovinu

nákresu)

nebo

přerušovaný/čárkovaný

„trojúhelník“ (vazba směřuje za rovinu nákresu). Příklad takového vzorce se nachází na obr. 41. Rovněž lze v nabídce najít šipky pro znázornění koordinačních vazeb pomocí čárkovaných šipek.

Obr. 40: Další možnosti úpravy a tvorby vzorců

49


CH3 H3C

+

N

CH3

H3C Obr. 41: Pseudo 3D struktura

Dalšími funkcemi je znázorňování křivek u delokalizovaných elektronových systémů a Markushových vazeb (obr. 42). Tyto funkce nacházejí značné využití zvláště v organické chemii při tvorbě reakčních schémat, v nichž dochází k adici na aromatické kruhy. Funkce se aplikují na již předem vytvořené a označené struktury. Např. pro znázornění narušení delokalizace elektronů u benzenového jádra při adici lze označit pouze vazby mezi pěti uhlíky a na šestém nechat narušení delokalizace. Označení jednotlivých vazeb lze provést postupným označováním např. nástrojem Select/Move se současně stisknutou klávesou Shift. Příklady vzorců s narušenou delokalizací a s Markushovou vazbou jsou zobrazeny na obr. 43. Obecně při tvorbě struktur s křivkami delokalizace (obr. 43 vlevo) je nutné vycházet z nasyceného uhlovodíku (na obr. 43 vlevo byl výchozí strukturou cyklohexan, u něhož byla vložena křivka delokalizace a následně byly ještě přidány substituenty).

Obr. 42: Křivky delokalizace a Markushovy vazby

50

Informační a komunikační technologie v chemii Cl H

+

Cl

Obr. 43: Ukázky křivky delokalizace elektronů (vlevo) a Markushovy vazby (vpravo)

Dále je v nabídce možnost tvorby vzorců polymerů (ikona s hranatými závorkami). Pomocí tohoto nástroje lze vytvářet vzorce polymerů nebo také zjednodušené vzorce, které obsahují velké množství –CH2– skupin (např. vyšší mastné kyseliny). Vždy je potřeba nejdříve vytvořit základní strukturu, kde se bude vyskytovat opakovaný motiv. Následně zvolit funkci Polymers, v otevřeném dialogovém okně lze zvolit především index, což představuje počet opakování. Následně se tažením se stisknutým levým tlačítkem myši označí část struktury, která se má opakovat. Po uvolnění tlačítka myší se vloží závorky s indexem (počet opakování). Příklad struktur lze nalézt na obr. 44. U vzorce kyseliny stearové (obr. 44 vlevo) byly navíc zobrazeny všechny uhlíky (viz výše) a struktura pak byla manuálně pomocí přesunů jednotlivých atomů uspořádána, aby byla dobře čitelná.

H3C

CH3 n

O H3C

C

CH2 16

OH

Obr. 44: Ukázky struktur se symbolikou polymerů

51

Informační a komunikační technologie v chemii Poslední zde probírané funkce se týkají možností zarovnání vybrané vazby do horizontální nebo vertikální polohy (Set bond horizontally, Set bond vertically) případně převrácení struktury podle zvolené vazby (Flip on bond). Funkce pracují tak, že se nejdříve vybere funkce z nabídky a následně se kliknutím vybere vazba. Dalšími funkcemi jsou pak převrácení označených struktur horizontálně nebo vertikálně. Ikony všech těchto funkcí jsou zobrazeny na obr. 45.

Obr. 45: Funkce pro zarovnávání vazeb a převrácení struktury

3.1.4 Tvorba rovnic Tvorba rovnic a reakčních schémat vychází z tvorby vzorců. V první řadě je potřeba umět vytvářet všechny typy vzorců, které se budou v rovnici vyskytovat. V pracovní ploše se tedy vytvoří všechny potřebné vzorce a následně se pospojují do výsledné rovnice. K tomu jsou potřeba jen znaky "plus" a také samozřejmě šipky. Vkládání těchto znaků je možné z hlavní nabídky. K základnímu použití stačí první tři ikony (+, vkládání šipek a popis nad a pod šipkou, obr. 46). Ikonou „+“ lze vložit klasické znaménko, kterým lze následně pohybovat jako kterýmkoli jiným objektem. Při vkládání šipek nejsme limitováni pouze základní šipkou zleva doprava. Po klepnutí na trojúhelník ve spodní části ikony se zobrazí nabídka různých typů šipek (obr. 47).

52


Obr. 46: Funkce pro tvorbu chemických rovnic

Obr. 47: Možnosti vkládání šipek

K reakční šipce se často přidává popis, kdy nad šipku se píší podmínky reakce, příp. méně významný reaktant a pod šipku se píší méně významné produkty. Takovýto popis lze přidat v ChemSketchi k jakékoli šipce (viz obr. 48). Nejdříve je potřeba vytvořit samotnou rovnici vytvořením jednotlivých vzorců a následným pospojováním pomocí znaků + a šipek. Poté je nutné vybrat nástroj pro popis šipek (Reaction arrow labeling, obr. 49) a klepnout na šipku, u níž je potřeba vložit popis (reakční podmínky). Otevře se dialogové okno Edit reaction conditions (obr. 50), kde lze vložit popis nad a pod šipku. V základním nastavení je velikost písma nastavena na 12 pt, což je při základním nastavení velikosti vzorců příliš mnoho, je tedy také potřeba zmenšit velikost písma.

H2SO4

H2C

CH2

+ H2O

H3C

CH2

OH

Obr. 48: Příklad popisu nad šipkou

53


Obr. 49: Nástroj pro vkládání popisu reakční šipky

Obr. 50: Okno editace reakčních podmínek - popisu reakční šipky

V případě, že se tvoří složité reakční schéma, např. u organických syntéz, je někdy potřeba pohybovat po pracovní ploše skupinou objektů. V tomto případě stačí skupinu (např. část reakčního schematu) označit a pak přesouvat jako celek. Někdy je však přesné označení požadované části struktury obtížné, především v případech, kdy je na pracovní ploše již velké množství různých vzorců. V základním nastavení totiž využívají nástroje pro výběr obdélníkovou oblast. Toto nastavení však lze změnit na volný výběr, aby bylo možné označit opravdu jen požadované objekty a vynechat ty, které není potřeba např. přesouvat, ale při použití obdélníkového výběru by byly označeny také. Přepnutí typu výběru je možné v hlavním menu ikonou Lasso on/off (obr. 51). S volným výběrem je však potřeba získat určitý cvik.

Obr. 51: Přepínání typu výběru 54

Informační a komunikační technologie v chemii 3.1.5 Knihovna templatů Knihovna templatů neboli předpřipravených struktur obsahuje v základní instalaci programu relativně velké množství různých struktur, počínaje složitějšími molekulami a konče chemickými aparaturami. Dá se jí tedy s výhodou využít k ušetření času při vlastní tvorbě. Knihovnu lze vyvolat z horního menu ikonou Open template window (obr. 52). Po klepnutí na tuto ikonu se otevře dialogové okno (obr. 53), v němž lze vybírat z řady předpřipravených struktur, které jsou navíc rozdělené do tematických celků. Mezi jednotlivými skupinami lze přepínat v levé části okna. V základní instalaci jsou k dispozici struktury alkaloidů, sacharidů, kit pro tvorbu řetězců nukleových kyselin, sloučeniny fosforu, steroidy, cyklické struktury sacharidů založené na α-D-pyranose, terpeny, ale také

Newmanovy projekce,

elektronové orbitaly a v neposlední řadě skupina nazvaná Lab Kit. Tyto skupiny však nepředstavují vše, co si s sebou ChemSketch v základu nese. Další skupiny je možné volit z rozbalovacího seznamu v horní části okna (viz obr. 54). Po výběru některé ze skupin je tato vložena do levé části okna pro pozdější rychlý přístup. Napravo vedle rozbalovacího seznamu pro volbu skupiny se nachází druhý rozbalovací seznam, pomocí něhož lze zvolit podskupinu objektů. Vybraný objekt pak lze vložit na pracovní plochu jednoduše kliknutím na objekt v okně templatů, čímž dojde k uzavření tohoto okna, a následným kliknutím na požadované místo v pracovní ploše, kam má být struktura vložena.

Obr. 52: Ikona pro otevření okna templatů

55


Obr. 53: Dialogové okno pro vkládání předpřipravených struktur

Obr. 54: Rozbalovací seznam pro volbu dalších skupin v rámci okna templatů

V rámci tohoto pracovního textu bude knihovna templatů používána hlavně jako zdroj pro přípravu nákresů aparatur. Knihovna samozřejmě nemůže obsahovat všechny myslitelné aparatury. Aparatury z knihovny budou použity jako základ pro další úpravy.

3.1.6 Tvorba nákresů aparatur Existují dva přístupy k tvorbě nákresů aparatur v programu ChemSketch. Složitější a jednodušší. Složitější postup představuje tvorbu nákresu úplně od začátku a vyžaduje určitý talent pro grafiku a představivost. Do režimu kreslení lze vstoupit klepnutím na tlačítko Draw v hlavní nabídce (obr. 55). V levé části okna se následně místo nástrojů pro tvorbu vzorců objeví

56

Informační a komunikační technologie v chemii nástroje pro kreslení různých druhů křivek, tvarů, šipek, vkládání bitmapových obrázků, textů, tabulek, závorek, bublin a dalších. Užití jednotlivých nástrojů je jednoduché a intuitivní, po výběru nástroje lze klepnutím a tažením vytvořit daný tvar v pracovní ploše. U vloženého objektu je pak možné upravit barvu výplně jednoduše výběrem barvy z nabídky, která se zobrazuje v levé spodní části okna programu. Při vložení tabulky se vkládá pouze její obrys, tedy čáry vymezující tabulku a její jednotlivé buňky. Následně lze do buněk vložit pomocí funkce Text náplň. Obsah buněk se však neomezuje jen na text, do buněk lze jednoduše tažením umístit jakýkoli objekt (vzorec, jiný obrazec atd.).

Obr. 55: Nástroje pro kreslení

Po vložení všech požadovaných objektů lze jednoduše s nimi manipulovat, přesouvat je a otáčet. Jednotlivé operace lze volit z hlavní nabídky. Horní lišta hlavní nabídky i se všemi funkcemi je společná pro tvorbu vzorců i kreslení, její popis je uveden výše v kapitole. Odlišná je spodní lišta nabídky (obr. 56). 57

Informační a komunikační technologie v chemii Zleva se zde nacházejí funkce pro označení, posun a změnu velikosti (symbol šipky), označení, posun a rotaci. Dále je zde ikona pro editaci uzlových bodů při práci s mnohoúhelníky, ty se vkládají kliknutím na příslušnou ikonu v levém menu a následně klikáním v pracovní ploše. Po ukončení návrhu mnohoúhelníku je potřeba stisknout klávesu Esc. Tím dojde k ukončení režimu návrhu. Poté je možné pomocí nástroje Editace uzlových bodů upravovat polohu jednotlivých vrcholů mnohoúhelníku. Po dokončení úprav lze opět užít klávesy Esc pro přechod do základního režimu programu. Další funkcí ve spodní liště hlavní nabídky je editace textu u textových prvků. Opět se tak děje vybráním funkce a kliknutím na požadovaný textový prvek. Pro ukončení editace je nutné využít klávesu Esc. Další dvě ikony slouží k přenosu vybraného prvku do popředí či do pozadí. Lze tak řídit umístění jednotlivých prvků v ose Z. Pokud se některé prvky překrývají, pak se tímto nastavením řeší, který z prvků má být nahoře (celý viditelný) a který má být překrytý. V ChemSketchi je možné toto nastavení řídit pouze takto omezeně, v programech pro tvorbu grafiky nebo pro tiskovou sazbu lze umístění v ose Z řídit mnohem podrobněji ať už pomocí hladin nebo vrstev (viz kapitola Pokročilá tvorba tiskovin). Další velmi užitečnou funkcí je seskupení objektů (funkce Group). Pokud se pracuje s malým počtem objektů, není nijak nutné tuto funkci používat. Prostě se požadované objekty označí (tažením nebo klepáním na jednotlivé objekty se stisknutou klávesou Shift) a takto označené je lze společně přesouvat nebo rotovat. Tento postup je nepraktický v případě větších skupin objektů nebo v případě nákresů, které už jsou z části hotové a je potřeba zachovat vzájemnou polohu jednotlivých částí (např. stojan, držáky, filtrační kruhy apod.). V tomto případě je dobré označit jednotlivé části složeného objektu a následně zvolit funkci Group. Tím dojde ke spojení jednotlivých částí virtuálně do jednoho celku a následná manipulace ovlivňuje tento celek. Je rovněž možné použít funkci Group pro spojení objektů, která jsou samy seskupené z dílčích částí, tedy hlavní objekt (skupina) bude obsahovat podskupiny a ty budou tvořeny dalšími podskupinami nebo jednotlivými částmi. Zrušení seskupení představuje opačný proces, kdy je potřeba označit seskupený objekt a následně pomocí ikony Group lze tento objekt rozdělit na jednotlivé skupiny nebo základní

58

Informační a komunikační technologie v chemii stavební jednotky. Pomocí seskupování jsou tvořeny aparatury v knihovně templatů, pokud tedy vznikne potřeba použít jen část aparatury, je ji nejdříve nutné rozdělit na jednotlivé složky. Další funkce v hlavním panelu pak slouží k převrácení či otočení vybraných objektů a dále pak k zarovnání objektů v horizontálním či vertikálním směru vůči největšímu z nich.

Obr. 56: Hlavní nabídka – funkce pro manipulaci s objekty

Je samozřejmě možné tvořit vše od začátku. Mnohem pohodlnější a rychlejší cestou je však vložení jednotlivých částí aparatur nebo celých aparatur z knihovny templatů a následná úprava těchto objektů. V základní nabídce se nacházejí různé laboratorní objekty – kádinky, baňky, nálevky a další (obr. 57). Po rozbalení seznamu v horní části okna (obr. 57) je možné vybírat z dalších nabídek, které obsahují separační, destilační, reakční aparatury, aparaturu pro titraci, chladiče a další. Většina objektů je tvořena jako skupina základních objektů nebo podskupin.

59


Obr. 57: Knihovna templatů – část Lab Kit

Pokud by úkol zněl vytvořit aparaturu pro klasickou filtraci, která v nabídce knihovny není, je potřeba vyjít z podobné aparatury. V nabídce se nachází stojan s držákem a baňkou. Po vložení objektu do pracovní plochy je potřeba ho označit a zrušit seskupení. Poté je možné označit samostatně baňku a odstranit ji. Dále se objekt skládá z držáku a stojanu. Po označení držáku lze u tohoto opět zrušit seskupení. Nyní lze odstranit šroub a celou koncovou část držáku, zůstane jen obdélník, na němž byl původně šroub. Tento obdélník lze na pravé straně uchopit a roztáhnout. Tím byl vytvořen filtrační kruh. Nyní již zbývá z knihovny vložit nálevku, upravit její velkost (tažením za některý z rohů) a umístit ji na správné místo. Nově vložená nálevka je však v popředí, posledním krokem je tedy její přesunutí do pozadí, případně je možné ještě přidat kádinku a jednotlivé části nebo celek seskupit pro jednodušší manipulaci. Celý postup ukazuje obr. 58.

60


Obr. 58: Postup při tvorbě filtrační aparatury

3.1.7 3D zobrazení 3D zobrazení v prostředí programu ChemSketch se týká pouze molekulárních struktur. Jeho využití je velmi jednoduché a vyžaduje pouze znalosti pro tvorbu vzorců. 3D zobrazení lze využít pro vizualizaci trojrozměrných struktur např. při výuce. Software obsahuje pouze nejzákladnější funkce pro práci s 3D modely molekul, tedy hlavně funkce pro vizualizaci. Pokud je potřeba pracovat s modely sofistikovanějším způsobem, je nutné zvolit specializovaný software pro molekulární modelování. Základní informace o tomto typu softwaru budou uvedeny dále v této kapitole. Tvorba 3D modelů molekul v programu ChemSketch je založena na tvorbě vzorců molekul. Nejdříve je tedy nutné vytvořit správně vzorec požadované molekuly. Opět není nutné dodržovat přesné délky vazeb a vazebné úhly, o ty se postará následná optimalizace. Po vytvoření struktury se v případě 3D modelů nepoužije funkce Clean structure, která slouží pro klasickou dvourozměrnou optimalizaci, ale funkce 3D Optimization (obr. 59). Nejdříve je tedy potřeba vzorec označit a následně klepnout na ikonu funkce. Po

61

Informační a komunikační technologie v chemii klepnutí se provede 3D optimalizace struktury a ChemSketch se rovnou přepne do režimu, v němž je možné s vytvořenou 3D strukturou rotovat ve všech třech osách. Vytvořenou strukturu je možné kopírovat a vkládat např. do textových editorů. Nevýhodou v tomto případě je, že v pracovní ploše programu je možné jen zobrazení ve formě tzv. drátového modelu – tedy jen tenké čáry.

Obr. 59: Ikona funkce 3D Optimization

Pro lepší nastavení vizualizace vytvořené 3D struktury je nutné spustit Prohlížeč 3D struktur (3D Viewer). Do prohlížeče se automaticky nahraje celá pracovní plocha ChemSketche, při vizualizaci jednotlivých molekul je proto potřeba pracovat postupně, v pracovní ploše mít jen jednu strukturu. Po klepnutí na ikonu 3D Viewer (obr. 60) se otevře okno prohlížeče (obr. 61). V základním nastavení se zde opět zobrazí pouze drátový model molekuly. V prohlížeči lze jednoduše nastavit typ zobrazení, všechna základní nastavení se nacházení v hlavní nabídce v horní části okna (obr. 62). Pro zobrazení lze použít drátové, tyčinkové, kuličkové či kalotové modely, případně různé varianty těchto základních modelů. S modely lze různě rotovat, posouvat je, případně přibližovat a vzdalovat je. Samozřejmostí je možnost uložení 3D modelu, ať už ve firemním 3D formátu nebo v jednom z obecně rozšířených formátů pro výměnu 3D dat v chemii MDL mol. Rovněž je možné ukládat bitmapové obrázky pro vložení do textů nebo prezentací.

62


Obr. 60: Ikona pro spuštění 3D prohlížeče

Obr. 61: Okno prohlížeče 3D struktur

Obr. 62: Hlavní nabídka funkcí 3D prohlížeče

3.2 Programy pro molekulární modelování Programy pro molekulární modelování obsahují sofistikovanější nástroje pro tvorbu modelů molekul, jejich ovládání je však obecně složitější. Pro vědeckou práci je potřeba např. počítat potenciální energie molekul, rozložení elektrostatického náboje, provádět výpočty teoretických spekter atd. Jednotlivé programy se liší svou výbavou, některé zvládají výpočty pouze pomocí molekulární mechaniky, jiné obsahují aparát i pro semiempirické 63

Informační a komunikační technologie v chemii výpočty nebo pro kvantovou mechaniku. Programy také často obsahují funkce pro molekulární simulace. Veškeré výpočty jsou značně časově náročné, je tedy potřeba programy pro molekulární modelování provozovat na výkonných počítačích. A z tohoto faktu pak vyplývá další hledisko rozdělení, a to je platforma, na níž lze program provozovat. Část vědecké komunity totiž pracuje na systémech na bázi UNIX/LINUX. Rovněž velké superpočítače „běží“ na systémech UNIX/LINUX, MS Windows na nich nenajdete. Velká skupina programů pro molekulární modelování je tedy určena pro UNIX/LINUX a na MS Windows je vůbec není možné provozovat. U další skupiny pak lze získat verze pro různé platformy, jen velmi malá část programů pro molekulární modelování je určena výhradně pro MS Windows. Velmi důležitým ukazatelem při výběru softwaru pro molekulární modelování je cena licence programu. Existují programy, které jsou šířeny pod licencemi Freeware nebo Open source. Z této skupiny budou v textu zmíněny programy Ghemical [4] a Avogadro [5]. Naproti tomu existují programy vyvíjené komerčně. Ceny licencí těchto programů jsou však velmi vysoké. Zástupcem této skupiny je např. program HyperChem [6]. Ovšem vybavení komerčních programů funkcemi je na mnohem vyšší úrovni než u programů zdarma šířených. Je tedy na zvážení každého, zda se mu vyplatí koupit licenci komerčního softwaru nebo mu budou stačit funkce nabízené softwarem dostupným zdarma. V této kapitole budou ukázány tři výše zmíněné programy. Jejich detailnější popis je však mimo rámec této opory.

64

Informační a komunikační technologie v chemii 3.2.1 Ghemical Program Ghemical [4] představuje zástupce Open source programů pro molekulární modelování. Program je vyvíjen primárně pro operační systém LINUX, existuje však starší, relativně stabilní verze (2.96-a) pro MS Windows. Okno programu je zobrazeno na obr. 63. Veškeré ovládání programu se děje přes hlavní a kontextové menu. V hlavní nabídce se nacházejí funkce pro tvorbu a manipulaci. Veškeré výpočty jsou pak přístupné v kontextové nabídce po klepnutí pravým tlačítkem myši. Ve verzi pro MS Windows program zvládá pouze výpočty v molekulární mechanice. Verzi pro LINUX lze propojit s dalším softwarem pro výpočty (např. MPQC – Massively Parallel Quantum Chemistry Program [8] nebo s knihovnou MOPAC7 [9], oba softwary existují pouze ve verzi pro UNIX/LINUX).

Obr. 63: Program Ghemical

65

Informační a komunikační technologie v chemii 3.2.2 Avogadro Avogadro [5] je dalším zástupcem programů pro modelování molekul, které jsou k dispozici zdarma. Avogadro má stabilní verze pro řadu operačních systémů (Windows, Linux, MacOS). Program umožňuje základní modelování a základní výpočty pomocí molekulární mechaniky. Pro výpočty složitější (semiempirické metody, kvantová mechanika) lze program propojit s celou řadou dalších výpočetních prostředí, která většinou neobsahují grafické rozhraní pro tvorbu struktur (např. Gaussian [10], Molpro [11], NWChem [12] a další). Tato prostředí jsou však již často komerční programy. Okno programu je zobrazeno na obr. 64.

Obr. 64: Program Avogadro

66

Informační a komunikační technologie v chemii 3.2.3 HyperChem HyperChem [6] je zástupcem druhé skupiny programů pro molekulární modelování, tedy komerčního softwaru. Program obsahuje vše, co je k molekulárnímu modelování potřeba v jednom balíku. Výpočty pomocí molekulární mechaniky, semiempirické i kvantové metody jsou samozřejmostí. HyperChem je také schopný počítat teoretická spektra (infračervená, NMR a další). Za tuto komplexnost se však platí relativně vysoká cena, jednouživatelská licence pro akademické pracovníky stojí $ 995, pro komerční využití pak $ 1495 (říjen 2013, verze Professional). Ukázka programu je zobrazena na obr. 65.

Obr. 65: Program HyperChem [13]

67


Literatura a odkazy [1] Chemistry Add-in for Word. CodePlex [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://chem4word.codeplex.com/ [2] ModelScience [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://modelscience.com/ [3] ACD/ChemSketch. ACD/Labs [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.acdlabs.com/resources/freeware/chemsketch/ [4] Ghemical homepage. Bioinformatics Oragization [online]. 2009 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.bioinformatics.org/ghemical/ghemical/index.html [5] Avogadro [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://avogadro.cc/wiki/Main_Page [6] HyperCube Inc. [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.hyper.com/ [7] Slunečnice.cz [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.slunecnice.cz/ [8] MPQC [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.mpqc.org/ [9] MOPAC7. Sourceforge [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://sourceforge.net/projects/mopac7/ [10] Official Gaussian Website [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.gaussian.com/ [11] Molpro [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.molpro.net/ [12] NWChem [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.nwchem-sw.org/index.php/Main_Page

68

Informační a komunikační technologie v chemii [13] HyperChem Gallery. HyperCube Inc. [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.hyper.com/Products/Gallery/tabid/463/Default.aspx

Kontrolní otázky: 1. Co je nutné většinou udělat před editací předpřipraveného nákresu aparatury? 2. Vyjmenujte alespoň 3 možnosti zobrazení 3D modelů v programu ChemSketch.

Korespondenční úkol: Vytvořte v programu ChemSketch nákres kompletní aparatury pro destilaci vodní parou (včetně stojanů a držáků). Dále vytvořte vzorce kyselin palmitové, stearové a olejové. Vytvořte reakční schéma libovolné elektrofilní substituce na benzenové jádro.

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili s možnostmi a postupy tvorby vzorců, rovnic a nákresů chemických aparatur. Vše můžete využít při vytváření protokolů do laboratorních cvičení, ale také při tvorbě svých seminárních či závěrečných prací.

69


4 Pokročilá tvorba tiskovin v programu Scribus V této kapitole se dozvíte: •

Základní pojmy počítačové grafiky.

•

Jak tvořit tiskoviny včetně velkých formátů (např. A0).

•

Jak používat Open source program Scribus.


Vytvořit poster na konferenci.

•

Vytvořit jakoukoli tiskovinu (např. letáky, poutače).

•

Připravit dokument pro tisk v tiskárně.

Klíčová slova této kapitoly: DTP, sazba, grafika, vektorová grafika, bitmapová grafika, fonty, text.


Průvodce studiem Kapitola se zabývá základy počítačové grafiky, jsou probrány základní pojmy jako rozlišení, vektorová/bitmapová grafika, formáty pro ukládání grafiky. Stěžejní část kapitoly se zabývá popisem použití programu pro počítačovou sazbu Scribus. Jsou probrány základní i pokročilejší postupy přípravy dokumentů. Rovněž jsou zmíněna nastavení exportovaných dokumentů důležitá z pohledu tisku v profesionálních tiskárnách. Na studium této části si vyhraďte 15 hodin. Všechny postupy si důkladně vyzkoušejte. Při studiu pracujte postupně, po jednotlivých úsecích (podkapitolách) a studium prokládejte pauzami.

Pokročilá tvorba tiskovin, co si pod tímto pojmem představit? Proč používat další software, když na psaní textů stačí MS Word? Odpověď na tyto otázky není jednoduchá. MS Word není program určený pro přesnou sazbu dokumentů. Word je dobrý pro přípravu textů, pokud je však potřeba pracovat s dokumentem složitějším způsobem, např. řadit části textu nepravidelně, 70

Informační a komunikační technologie v chemii pracovat s větším množstvím grafiky či obrázků apod., stává se Word relativně těžkopádným. Složitější bývá rovněž příprava pro tisk u velkých formátů (A0, A1…), která je důležitá např. při tvorbě posterů na konference. Zde nastupují programy pro počítačovou sazbu (DTP – desktop publishing). Stejně jako v ostatních oblastech práce s počítači, existují i zde programy dostupné zdarma i pro komerční použití a na druhou stranu také programy ryze komerční. První skupinu reprezentuje např. Scribus [1], k němuž je k dispozici i řada návodů [2]. Další velkou skupinu pak tvoří programy komerční, které jsou vzhledem k profesionálnímu využití relativně drahé (např. Adobe InDesign [3] nebo QuarkXPress [4]). V tomto textu bude probrán program Scribus, který v sobě integruje systém pro sazbu s jednoduchým vektorovým editorem. Budou probrány základní postupy v programu, ale také základy počítačové grafiky (pojmy jako rozlišení apod.). Scribus lze získat zdarma ne stránkách výrobce [1] nebo na webech zabývajících se nabídkou volného softwaru (např. Slunečnice.cz [5]). Instalace programu probíhá podobně jako instalace jakéhokoli jiného softwaru na MS Windows. Program je však možné získat také ve verzích pro MacOS X, Linux či BSD systémy.

4.1 Rozhraní programu Rozhraní

programu

nijak

nevybočuje

z konvencí

pro

software

na

MS Windows. Základní okno programu je zobrazeno na obr. 66. Hlavní část okna zabírá pracovní plocha, v níž se tvoří dokument. V horní části okna se nachází hlavní menu a pod ním hlavní nabídka funkcí. Ve spodní části okna lze řídit přiblížení dokumentu, jednotky používané v dokumentu, lze zde přepínat stránky u vícestránkových dokumentů, přepínat vrstvy (viz dále v kapitole) a také nastavit množství detailů v náhledu dokumentu, což je přínosné u složitých dokumentů, kde se snížením detailů v náhledu dá relativně hodně urychlit vykreslování a tím celý postup práce.

71


Obr. 66: Základní okno programu Scribus

4.2 Nastavení vlastností stránky Po otevření programu se vždy zobrazí úvodní nabídka (dialogové okno), v němž je možné nastavit parametry nově vytvářeného dokumentu. Toto dialogové okno je zobrazeno na obr. 67. Lze nastavit, zda se má jednat o jednotlivé stránky, dvojstránky nebo více složení („leporelo“). Napravo od tohoto nastavení je možnost zvolit velikost stránky, buď pomocí předpřipraveného seznamu nebo manuálně zadáním libovolné velikosti. V další části okna (vlevo dole) je nastavení Okrajových vodítek a Spadávky. Velmi málo tiskáren na trhu je schopno tisknout tzv. bezokrajově a ty, které tuto možnost mají jsou většinou omezené jen na určité formáty papíru (např. tisk fotografií na formát 10x15 cm). Při přípravě dokumentu je tedy důležité si hned na začátku ujasnit, jak a kde bude dokument tisknut. Pokud bude tisk realizován na obyčejné domácí tiskárně, je nejlepší si navolit nějaký smysluplný okraj a toho se při tvorbě dokumentu (sazbě) držet (neumísťovat objekty za okraj). Nevzniknou tak žádné problémy s přesahy dokumentů. V případě, že bude dokument tisknut v profesionální tiskárně (např. DTP studia), je možné použít při tvorbě dokumentu tzv. Spadávku. Při jejím použití je k vybranému formátu papíru přidán okraj,

72

Informační a komunikační technologie v chemii výsledný list je tedy větší než zvolený formát. Pokud se v sazbě používá pozadí, toto pozadí se volí tak, aby přesahovalo až do spadávky. Rovněž veškeré objekty v dokumentu lze umisťovat od okraje stránky (pozor, nikoli od okraje spadávky). Ten je samozřejmě v dokumentu označen. Spadávku je nutné poté dále ještě donastavit při exportu, což bude probráno v příslušné podkapitole. Pokud takto připravený dokument přinesete do tiskárny, bude vytištěn na arch papíru větší než zvolený formát stránky (např. při výsledném formátu A4 bude strana vytištěna na arch papíru o velikosti B4) a poté následně podle značek ořezán na požadovaný rozměr. Tímto způsobem lze tedy připravovat dokumenty (letáky, postery ad.), které budou mít pozadí „od kraje do kraje“. Předem je dobré si vždy zjistit, zda daná tiskárna je schopna zpracovávat spady a také do jakého formátu, některé tiskárny např. nejsou schopné tisknout na spady (s ořezem) formát A0.

Obr. 67: Nastavení parametrů nového dokumentu

73


4.3 Práce s textem Práce s textem v programu Scribus je založena na textových rámcích, což je obdoba textových polí z MS Wordu. K práci s textem ve Scribusu existují dva přístupy. Buď lze veškeré texty připravit předem, třeba jen v poznámkovém bloku, a následně je načíst přímo ze souborů vložením nebo zkopírováním do vybraného textového rámce, nebo je možné psát text přímo ve vestavěném editoru v programu Scribus.

4.3.1 Vkládání textu Vkládání textu do sazby se ve Scribusu děje pomocí textových rámců. Vložení rámce je možné klepnutím na ikonu v hlavní nabídce (obr. 68) a následně klepnutím a tažením v pracovní ploše. Pozici a velikost rámce lze upravit tažením, resp. uchopením za jednotlivé hraniční čáry nebo přesně pomocí dialogového okna Vlastnosti (obr. 69), které lze vyvolat buď klepnutím na objekt pravým tlačítkem myši a výběrem možnosti Vlastnosti, nebo stiskem klávesy F2. Dialogové okno Vlastnosti se používá ve Scribusu velmi často pro nastavení parametrů většiny objektů, u textových rámců slouží např. k nastavení vlastností textu (fonty, řezy písma, barvy atd.) nebo také velikostí a umístění rámců. Vložení textu do rámce je možné několika způsoby. Všechny způsoby však mají společný první krok – klepnutí pravým tlačítkem myši na vybraný textový rámec. Ze zobrazené kontextové nabídky (obr. 70) je pak možné vybrat jednotlivé možnosti. První možností je Vložit text. Po výběru této možnosti se otevře okno, v němž lze vybrat soubor obsahující text. Je možné načítat soubory txt, doc (MS Word), odt (OpenOffice) nebo html. Po zvolení souboru je jeho obsah umístěn do textového rámce.

74

Informační a komunikační technologie v chemii Další možností je Připojit text. Pokud už v rámci je nahraný nějaký text, pak lze pomocí této funkce vložit další text z vybraného souboru za tento již přítomný text (prosté vložení pomocí předchozí funkce by původní text odstranilo). Dále je zde možnost otevřít integrovaný editor (funkce Upravit text). Funkce otevře dialogové okno Editor textů (obr. 71). Do tohoto okna je možné přímo psát text nebo ho vložit kopírováním přes schránku. Rovněž zde lze provádět základní formátování jednotlivých částí textu (potřebné funkce jsou v horní části okna). Úpravy prováděné na textovém rámci v okně Vlastnosti totiž ovlivňují textový rámec jako celek, pokud je potřeba např. podtrhnout jen dvě slova (nadpis), musí se buď vložit pro nadpis zvláštní textový rámec, nebo provést nastavení v Editoru textů.

Obr. 68: Ikona vkládání textového rámce

75


Obr. 69: Dialogové okno Vlastnosti

Obr. 70: Kontextová nabídka pro textový rámec

76


Obr. 71: Okno editoru textů

4.3.2 Úpravy textu Téma úprav textu lze rozdělit do dvou kategorií – obsahové úpravy a vzhledové úpravy (formátování). Obsahové úpravy se provádějí výhradně v Editoru textů (obr. 71) a dále se jimi v tomto textu nebudeme zabývat. Formátování textů je možné provádět v rámci Editoru textů, kde lze dělat lokální úpravy jednotlivých částí textu. Vždy se zatáhne požadovaná část textu a následně se provede formátování pomocí tlačítek (ikon) v horní části okna. Případně je možné použít formátování pomocí stylů (pro jednotlivé řádky). Styly budou probrány dále v této kapitole. Druhou možností je pak použití okna Vlastnosti, kde lze v části Text (obr. 72) provést nastavení globální pro celý vybraný textový rámec. Je možné nastavit základní vlastnosti textového rámce: písmo (font), řez písma (tučné, kurzíva), velikost písma, typ řádkování (pevné/automatické), v případě pevného řádkování i jeho velikost (odstup jednotlivých řádků od sebe) a také zarovnání textu v rámci. Další nastavení jsou skryta pod jednotlivými rozbalovacími nabídkami: Barva a efekty (barva textu, podtržení, přeškrtnutí, indexy ad.), Nastavení stylu (nastavení 77

Informační a komunikační technologie v chemii formátování pomocí stylů viz dále v kapitole), Posunutí prvního řádku, Sloupce a vzdálenost textu (jednoduché nastavení vícesloupcové sazby, posun textu od okrajů rámce), Optické okraje a Pokročilá nastavení (prokládání textu, šířka a výška znaků ad.). Nejčastěji používané jsou funkce v základní části panelu Text a pak funkce z rozbalovací nabídky Barva a efekty. V případě, že zkusíte otevřít nabídku pro změnu barvy textu, zjistíte, že nabídka barev je relativně chudá. Neznamená to však, že jste omezeni touto základní nabídkou. Je možné si do nabídky Scribusu přidat jakoukoli barvu, daná barva je však dostupná pouze v dokumentu, v němž byla vytvořena/přidána.

Obr. 72: Globální nastavení textového rámce v okně Vlastnosti

4.3.3 Úpravy používaných barev Jak bylo poznamenáno na konci předchozí podkapitoly, nabídka pro změnu barvy objektu je v základním nastavení Scribusu velmi chudá (obsahuje jen základní barvy). Není však problém si do dokumentu přidat jakoukoli další barvu. Veškerá správa barev je v programu soustředěna do okna Barvy (obr. 73), které lze vyvolat z menu Úpravy - Barvy. Okno obsahuje základní funkce, jako je import barev z jiného dokumentu Scribusu, vytvoření nové barvy, úpravy stávající barvy (označené v levé části okna), kopírování barvy, 78

Informační a komunikační technologie v chemii smazání barvy nebo, pro optimalizaci dokumentů, odstranění nepoužitých barev po dokončení sazby. Veškeré úpravy je před použitím barvy v dokumentu nutné potvrdit klepnutím na tlačítko OK. Přidání nové barvy nebo úprava některé ze stávajících se provádí v okně Upravit barvu (obr. 74). V prvé řadě je potřeba si barvu nazvat a vybrat barevný model. Vzhledem k tomu, že Scribus lze použít také jako jednoduchý vektorový editor (viz dále v textu), je dobré se při tvorbě barev předem rozhodnout v jakém modelu se budou barvy v dokumentu používat. Samozřejmě lze toto nastavit i při exportu, kdy dojde k převodu a ke sjednocení modelů, ale je lepší od začátku pracovat v jednom modelu a „nemíchat“ je. Obecně lze říci, že pokud bude dokument určen primárně pro tisk, používají se barvy v modelu CMYK (model, který používají tiskárny), v případě, že je dokument určen primárně pro zobrazení na monitoru, je lepší používat barvy RGB, které používají pro zobrazování monitory. V základním nastavení lze barvy „míchat“ v obecném HSV prostoru (rozbalovací nabídka nahoře v pravé části okna). Je však možné také zvolit některý z normovaných prostorů, což lze ale doporučit jen v případě, že tyto barvy používá Vámi zvolená tiskárna. Ve všech ostatních případech je nejlepší ponechat nastavení na HSV. Samotný výběr barvy pak lze provést buď ve zobrazené barevné ploše nebo pomocí posuvníků jednotlivých barevných složek ve spodní části okna. Po dokončení editace barvy je nutné ji uložit (klepnutím na OK) a následně ještě úpravy potvrdit v okně Barvy. Až poté je nová barva dostupná v nabídkách programu.

79


Obr. 73: Okno Barvy

Obr. 74: Okno úpravy barev

4.3.4 Použití stylů Pro použití stylů při formátování dokumentů je nutné si nejprve jednotlivé styly vytvořit. Práce se styly je ve Scribusu soustředěna do dialogového okna Správce stylů (Úpravy - Styly, F3), které je zobrazeno na obr. 75. Styly lze vytvářet, kopírovat (klonovat), importovat z jiného dokumentu a samozřejmě

80

Informační a komunikační technologie v chemii vybraný styl lze editovat. Výhoda použití stylů je stejná jako v případě MS Word – jednotné formátování rozsáhlých dokumentů.

Obr. 75: Správce stylů

Pro vytvoření nového stylu v dokumentu je potřeba klepnout na tlačítko Nový. Otevře se kontextová nabídka, z níž lze vybrat typ stylu (čára, odstavec, znak). Styly čar se zde zabývat nebudeme. Rozdíl mezi stylem odstavce a stylem znaku je v množství nastavení. V rámci stylu odstavce se nastavují vlastnosti odstavce (řádkování, okraje, odsazení apod.) a zároveň také vlastnosti znaků. U stylu znaku se nastavují pouze vlastnosti znaků. Z tohoto důvodu bude probrána jen tvorba stylu odstavce, styly znaku se nastavují obdobně. Editace nového stylu je jednoduchá. Nejprve je potřeba nový styl nějak nazvat (editační pole úplně nahoře v dialogovém okně, obr. 76). Následně je možné udělat veškerá nastavení, jednak v kartě Vlastnosti, kde se nastavují vlastnosti odstavce, jednak také v kartě Styl znaku, kde lze nastavit písmo pro daný vytvářený styl. Po provedení všech úprav lze styl uložit pomocí tlačítka Dokončeno.

81


Obr. 76: Editace stylů

Použití vytvořeného stylu je možné pro celý textový rámec (v okně Vlastnosti, v části Text - Nastavení stylu) nebo pro jednotlivé řádky v rámci daného textového rámce v okně Editor textů, v jeho levé části.

4.3.5 Přetékání rámců V případě, že se vložený text nevejde do rámce, objeví se ve spodní části rámce symbol přeškrtnutého čtverce (obr. 77). Existuje více způsobů, jak tento problém řešit. Lze zvětšit rámec nebo zmenšit text. Pokud se však do rámce nevešlo hodně textu jsou tato řešení neefektivní. Dalším případem je text, který by se měl např. zobrazovat přes více stran. Na každou stránku je pak nutné vložit textový rámec. Do rámce na první straně se

82

Informační a komunikační technologie v chemii vloží text. Následně se tento rámec označí a klepne se na tlačítko Propojit textové rámce (obr. 78). Následně je potřeba myší označit rámec, ve kterém má text pokračovat. Tímto způsobem je možné text „rozprostřít“ přes více stran nebo přes více různě umístěných rámců na jedné straně. Vždy je nutné nejprve označit poslední zaplněný rámec sekvence a následně ho propojit s dalším (novým) rámcem. Spojení rámců lze zrušit ikonou vpravo od ikony Propojit textové rámce.

Obr. 77: Symbol přetékání rámce

Obr. 78: Ikony pro propojování rámců

4.3.6 Text na křivce Text na křivce patří k efektnější práci se Scribusem. Hodí se např. pro nadpisy. Základem je vytvořit si textový rámec s nadpisem a ten naformátovat. Ve druhém kroku je potřeba vytvořit křivku, podle které bude text vykreslen. Křivku lze vložit jednoduše pomocí funkce Vložit Beziérovu křivku (obr. 79) a následně klikáním si vytvořit kotevní body. Po dokončení je potřeba stisknout klávesu Esc. Křivka se může jevit v prvním momentě jako přímka (obr. 80).

83


Obr. 79: Ikona funkce Vložit Beziérovu křivku

Obr. 80: Vložený textový rámec a „křivka“

Po poklepání na vloženou křivku se dostaneme k její editaci (obr. 81). Již se zde zobrazují uzlové body, které lze posouvat a vytvořit tak křivku (obr. 82), která se však stále ještě spíše podobá lomené čáře. Pro posun je potřeba mít aktivní patřičnou funkci v dialogovém okně Uzly.

84


Obr. 81: Editace uzlových bodů křivky

Obr. 82: Křivka po přesunu uzlových bodů

Pro „vyhlazení“ křivky je nutné použít funkci Přesunout řídící body (ikona ve druhé řadě shora, úplně vlevo v dialogovém okně Uzly). Pomocí této funkce lze u každého bodu editovat tzv. tangenty, které řídí zakřivení jednotlivých segmentů. Křivku lze editací tangent dostat do tvaru na obr. 83.

85


Obr. 83: Křivka po editaci tangent

Jakmile je editace křivky hotová, lze klepnout na tlačítko Konec úprav v okně Uzly. Nyní už zbývá jen připojit text nadpisu k vytvořené křivce. Obojí (text i křivku) je nutné označit a následně vybrat z menu příkaz Objekt-Připojit text ke křivce. Text je možné samozřejmě dále editovat klasickým způsobem, který byl uveden výše. Výsledek je možné si prohlédnout na obr. 84.

Obr. 84: Finální podoba nadpisu na křivce

4.3.7 Pár slov o fontech Fonty (písma) každý z nás používá, jak zrovna potřebuje. Avšak také fonty se řídí autorským právem. Pokud se jedná o fonty nainstalované současně s operačním systémem, případně s nějakým programem pro tvorbu textů a grafiky, lze je většinou používat volně pro nekomerční účely, komerční využití však už může být problém. Profesionální fonty pro komerční využití mohou být i značně drahé. Pokud se chcete vyhnout jakýmkoli problémům při realizaci svého projektu (zvláště pokud se jedná o projekt komerčního charakteru), je dobré na výše

86

Informační a komunikační technologie v chemii uvedená fakta brát zřetel a ověřit si možnosti využití vybraného fontu, příp. jeho zakoupení. Další možností je pak využití volně šiřitelných fontů, kterých je na internetu velké množství (např. server Dafont [6]), tyto volné fonty však mají často problémy s českou diakritikou. V nedávné době se objevil projekt České fonty [7], který obhospodařuje právě kolekci fontů s českou diakritikou, včetně těch volných.

4.4 Práce s grafikou Při sazbě různých dokumentů se pracuje nejen s texty, ale také s různými typy počítačové grafiky. Ukázku práce s grafikou lze nalézt už v předchozí části, kde bylo nutné vytvořit křivku, k níž se přidal text. Je tedy zřejmé, že programy pro počítačovou sazbu, Scribus nevyjímaje, musí ovládat i práci s grafikou a obrázky.

4.4.1 Základy počítačové grafiky Počítačovou grafiku lze rozdělit na dvě základní skupiny – bitmapovou a vektorovou. Program Scribus umožňuje práci s oběma typy, v rámci tohoto textu budou probrány základy práce s oběma typy. V první řadě je však potřeba ujasnit si základní pojmy grafiky, které dělají často problémy a lze se s nimi setkat např. i při tvorbě odborných článků. Bitmapová grafika – v rámci tohoto textu bude označována jako obrázky. Bitmapová grafika je tvořena jednotlivými body (pixely), kdy každý tento bod si nese informaci o své barvě. Bitmapy se nejčastěji používají pro ukládání fotografií, ale do bitmapových formátů lze uložit téměř jakoukoli grafiku. Základním formátem pro ukládání bitmap je bmp, jeho nevýhodou je velká velikost souboru, jelikož data nejsou nijak komprimována. Další informace a formáty budou uvedeny dále v této podkapitole. Obrázky nelze jednoduše beze ztráty kvality zvětšovat.

87

Informační a komunikační technologie v chemii Vektorová grafika – vektorová grafika, jak už její název napovídá, je založena na matematické interpretaci křivek (pomocí vektorů). Díky vlastnostem vektorů lze vektorovou grafiku libovolně zmenšovat a hlavně zvětšovat beze ztráty kvality. Scribus obsahuje základní nástroje pro práci s vektorovou grafikou, existují však čistě vektorové editory, které mají mnohem více funkcí (z těch, které jsou zadarmo, např. InkScape [8]). Rozlišení (DPI) – tento pojem se váže k bitmapové grafice. Rozlišení udává počet obrazových bodů (pixelů, px) na jednotku délky (palec). DPI = dot per inch. Počítačové monitory používají nejčastěji rozlišení kolem 96 dpi, což znamená, že jeden palec (2,54 cm) je „osázen“ 96 obrazovými body. Pokud se jedná o tisk, nejčastěji se uvádí tiskové rozlišení 300 dpi, tzn. každých 2,54 cm tisku obsahuje 300 bodů. Toto rozlišení je nutné, aby se divákovi jevil vytištěný obraz jednolitý, aby nerozeznal jednotlivé body. Požadavky některých odborných periodik na čárové bitmapové obrázky (např. grafy) jsou až 1000 dpi. Jak tedy souvisí velikost obrázku s velikostí tisku? Obecně, pokud chceme mít vytištěný obrázek o šířce 10 cm (rozlišení tisku 300 dpi), musí mít tento obrázek 10 / 2,54 = 3,94 palce 300*3,94 = 1182 px šířku alespoň 1182 px. Menší obrázky lze samozřejmě zvětšit, avšak za cenu ztráty kvality, v případě většího zvětšování i značné. Při přípravě posterů ve formátu A0, kde jsou obrázky a grafy i více než 20 cm široké, tedy nevystačíme s obrázky ve velikosti 500 px. Toto je potřeba mít na paměti při přípravě dat. Vždy je lepší mít obrázek větší a následně ho zmenšit než se pokoušet o opačný postup. Barevná hloubka – udává počet obsažených/zobrazitelných barev. Nejčastěji se lze setkat s 8 bitovými obrázky, kdy každá barva je generována základními kanály (RGB; červená, zelená, modrá) a každý kanál může nabývat 8 bitů hodnot (256). Při míchání barev tedy lze získat 256x256x256 kombinací,

88

Informační a komunikační technologie v chemii tj. 16 777 216 různých barev (tzv. True color). Existují i obrázky 16 bitové a 32 bitové (tzv. HDR fotografie). Barevná hloubka ale může být i menší než 8 bitů, lze se setkat z grafikou s 256 barvami. Komprese obrazových dat – opět pojem používaný především v bitmapové grafice. Vektorová grafika jako „soubor rovnic“ zabírá na disku relativně málo místa. Obrázky lze komprimovat (zmenšovat jejich velikost na disku při zachování rozměrů) dvěma způsoby: • Bezeztrátová komprese – při použití tohoto typu komprese nedochází ke ztrátě dat. Příkladem mohou být např. komprimační algoritmy založené na formátu ZIP a další. • Ztrátová komprese – je založena na nedokonalosti lidského oka. Algoritmy pro ztrátovou kompresi projdou soubor a odstraní z něj data, která průměrné lidské oko nepostřehne. Obecně ztrátová komprese produkuje menší soubory než bezeztrátová, ale na druhou stranu, už v obrázcích chybí nějaká data. Formáty pro ukládání grafiky je nutné rozdělit na bitmapové, vektorové a kombinované. • Bitmapové formáty o bmp – základní formát, neumožňuje kompresi dat. Jedná se o 8 bitový formát. Neumí ukládat informaci o průhlednosti. o jpg – základní formát, se kterým se asi setkal už každý. Obrazová data jsou komprimována ztrátovou kompresí. Hodí se na ukládání dat s velkým množstvím barev, např. fotografií, omezením je 8 bitů na kanál. Neumí ukládat průhlednost. o png – formát pro jednoduchou grafiku (barvy do 8 bitů na kanál). Lze do něj uložit i fotografie, ale produkuje při tom velké

soubory.

Formát

používá

v základním

nastavení

bezeztrátovou kompresi. Jedná se o volný formát, který nahradil

89

Informační a komunikační technologie v chemii formát gif po změně jeho licencování. Umí ukládat i informaci o průhlednosti. o gif – formát s podobnými funkcemi a využitím jako png. Původně bylo jeho použití zdarma, před nějakou dobou byly licenční podmínky kvůli použité kompresní metodě změněny. Formát používá bezeztrátovou kompresi, je schopen ukládat pouze obrázky s 256 barvami. Existuje i rozšíření pro ukládání animací. Gif umožňuje ukládat informace o průhlednosti. o tif – formát, který je univerzálně použitelný. Jedná se vlastně o kontejner, v němž lze použít celou řadu kompresních algoritmů jak ztrátových tak bezeztrátových. Tif rovněž umožňuje ukládání průhlednosti a dat s vysokou barevnou hloubkou (8, 16, 32 bitů). Nejčastěji se používá v kombinaci s bezeztrátovou kompresí. • Vektorové formáty Vektorové formáty jsou často svázané s programy pro tvorbu vektorové grafiky. o ai – formát souborů Adobe Ilustratoru [9] o cdr – formát souborů programu Corel Draw [10]. o svg – otevřený univerzální formát pro vektorovou grafiku. Tento formát používá např. editor InkScape [8]. • Kombinované formáty o eps – (encapsulated postscript) univerzální formát pro výměnu dat. Do EPS se ukládá nejčastěji vektorová grafika, ale lze do něj uložit i bitmapy. o pdf – se soubory ve formátu PDF se snad už setkal každý. PDF může obsahovat jak vektory tak bitmapové části. Text je v PDF

90

Informační a komunikační technologie v chemii často reprezentován jako křivky (vektory). Díky tomu lze text v PDF zvětšovat beze ztráty kvality. Program Scribus je schopen načítat grafiku v rozličných formátech, bitmapy (bmp, tif, jpg, gif), vektory (eps, pdf, jiné formáty je potřeba předem konvertovat). Rovněž lze v programu vytvářet vektorovou grafiku. Data se ukládají do speciálního souborového formátu SLA. Výsledný dokument je možné exportovat do EPS, PDF, SVG nebo jako bitmapový obrázek.

4.4.2 Práce s obrázky Práce s obrázky (bitmapovou grafikou) je ve Scribusu velmi jednoduchá. Bohužel program neobsahuje žádné funkce pro editaci bitmapových obrázků, v případě nutnosti musí být použit nějaký externí editor (např. program GIMP [11], který je k dispozici zdarma ke stažení na internetu). Obrázky lze do Scribusu vkládat podobně jako texty. Do dokumentu se vloží obrázkový rámec prostřednictvím ikony v hlavní nabídce (obr. 85). Ve většině případů není nutné v první fázi nastavovat přesně proporce rámce. Následně je potřeba vložit do rámce požadovaný obrázek a to z kontextové nabídky otevřené po kliknutí pravým tlačítkem na obrázkový rámec (příkaz Vložit obrázek). Každý obrázek si v sobě nese informaci o rozlišení a Scribus této informace využije při vložení, může se tedy stát, že po vložení obrázku do rámce bude v rámci zobrazena jen malá část (levá horní). Pak je nutné upravit rozlišení obrázku. Rozlišení lze nastavit v okně Vlastnosti v části Obrázek (obr. 86). Ve spodní části jsou položky Aktuální X-DPI a Aktuální Y-DPI. Obě hodnoty je možné editovat zvlášť, tím se však budou deformovat proporce obrázku. Nebo je možné kliknutím „spojit“ symbol napravo od políček s hodnotami a následně editovat obě hodnoty zároveň, čímž budou zachovány proporce. Platí, že zvyšováním hodnoty DPI se zmenšuje obrázek v rámci. Pokud je však nutná větší změna, je někdy lepší použít X- resp. Y-Měřítko. Zmenšováním hodnoty se bude zmenšovat obrázek v rámci, funkce je zároveň

91

Informační a komunikační technologie v chemii spřažena s DPI, tedy hodnota DPI poroste. Po úpravě obrázku na požadovanou velikost je dobré použít funkci Přizpůsobit rámec obrázku, která se nachází v kontextové nabídce po kliknutí na rámec. K dalším možnostem nastavitelným v panelu Obrázek v okně Vlastnosti je X resp. Y pozice obrázku v rámci. Posunem obrázku v rámci lze realizovat jednoduchý ořez. Při potřebě ořezu je však nutné nastavit proporce rámce (jak na to bude probráno dále v této podkapitole). Následně lze upravit velikost obrázku a provést posun, případně znovu doupravit velikost a následně posun.

Obr. 85: Ikona pro vložení obrázkového rámce

Obr. 86: Okno Vlastnosti, část pro nastavení obrázku

92


Je-li v dokumentu umístěn jakýkoli typ obsahu (textový rámec, obrázkový rámec nebo tvary a objekty vytvořené přímo ve Scribusu) lze jejich velikost a polohu řídit dvěma způsoby. Jednou z možností je klasický postup typu Táhni a pusť. Velikost veškerých objektů lze editovat tažením za ovládací prvky umístěné na okrajích. Objekty lze tažením přesouvat v dokumentu. V případě vektorové grafiky (viz dále) se změnou velikosti tažením mění i velikost objektu. V případě textového nebo obrázkového rámce se mění pouze velikost rámce, velikost obsahu zůstává zachována. Velikost obsahu je nutné následně upravit v panelech Text, resp. Obrázek v okně Vlastnosti. Někdy je však potřeba řídit velikost a pozici prvku přesněji. Přesná nastavení jsou možná v okně Vlastnosti, v panelu X, Y, Z (obr. 87). Když se podíváme na panel, shora se nachází nastavení názvu objektu, což se může hodit při problémech při exportu (viz příslušná kapitola). Dále se zde nachází možnosti přesného nastavení polohy objektu, nastavení jeho výšky a šířky (opět je možné editovat každou hodnotu zvlášť nebo hodnoty „spojit“ pro zachování proporcí) a nastavení otočení (objekt nemusí být v dokumentu jen rovně, může být i různě natočený, otočení funguje u všech objektů). Velmi výhodné může být nastavení Středu otáčení. V rámci tohoto nastavení lze zvolit bod objektu (roh nebo střed), kolem kterého se bude otočení realizovat. Avšak to není vše. Výběr bodu se týká rovněž nastavení polohy, pokud je tedy potřeba některé prvky sazby srovnat spodními okraji na jednu linii, stačí přepnout na některý ze spodních bodů a následně zadat přesnou Y pozici u všech prvků. Dalším nastavením je Hladina, tímto nastavením se bude zabývat podkapitola o nastavení layoutu sazby.

93


Obr. 87: Okno Vlastnosti, část pro základní nastavení

4.4.3 Možnosti vektorové grafiky ve Scribusu Scribus obsahuje základní nástroje pro tvorbu vektorové grafiky. Je možné vkládat různé tvary (běžné tvary – obdélníky ad., šipky, vývojové diagramy, a další speciální tvary), mnohoúhelníky, jednoduché čáry, Beziérovy křivky nebo čáry „od ruky“. Všechny možnosti jsou dostupné v hlavní nabídce (obr. 88). Možnosti pro vkládání tvarů a mnohoúhelníků lze vyvolat klepnutím na šipku vedle ikony. Tvorba Beziérových křivek byla probrána v podkapitole 4.3.6 (Text na křivce). Základní tvorba vektorové grafiky je velmi jednoduchá a proto se jí dále v tomto textu nebudeme zabývat. I v této oblasti platí, že tvořivosti se meze nekladou. Obecná nastavení (velikost, poloha) jsou shodná pro všechny typy obsahu.

94


Obr. 88: Vkládání vektorové grafiky

Po vložení tvaru nebo vytvoření grafiky lze u objektu nastavit vlastnosti čar (nejčastěji okraje/hranice) a barvy (čar i výplně). Základní vlastnosti čar lze nastavit po označení objektu v okně Vlastnosti, v panelu Čára (obr. 89). Lze zde zvolit typ čáry (plná, čárkovaná atd.), tloušťku čáry, případně ukončení či zaoblení rohů. V tomto panelu však nelze nastavovat barvy. Veškerá nastavení barev se provádí ve stejném okně, ale v panelu Barvy (obr. 90). V horní části panelu lze přepínat mezi nastavením pro čáry (ikona se štětcem) a nastavením pro výplň (ikona s plechovkou barvy). Nastavení barvy se děje jednoduše výběrem příslušné barvy. Nabídka samozřejmě obsahuje jen základní barvy, další je potřeba si nejdříve do dokumentu přidat. Postup je uveden v části Práce s textem (kapitola 4.3.3).

Obr. 89: Okno Vlastnosti, panel Čára

95


Obr. 90: Okno Vlastnosti, panel Barvy

4.5 Práce s tabulkami Práce s tabulkami je ve Scribusu mírně obtížnější. V základu lze tabulku vložit pomocí příslušné ikony v hlavní nabídce (obr. 91). Po klepnutí na ikonu se tabulka vloží do dokumentu tažením. Po uvolnění tlačítka myši se otevře dialogové okno (obr. 92), v němž lze zadat počty řádků a sloupců. Po potvrzení se v dokumentu objeví vložená tabulka. S touto tabulkou lze klasicky manipulovat (přesun, změna velikosti), avšak doplnění textů je trochu složitější. Zároveň u vložené tabulky nebudou vykreslena ohraničení buněk. To vše proto, že Scribus vytváří tabulky jako soubor seskupených textových rámců.

Obr. 91: Vložení tabulky

96


Obr. 92: Nastavení parametrů vkládané tabulky

Chceme-li tedy do tabulky vložit data a nechat vykreslit hranice buněk, musíme u tabulky nejdříve zrušit seskupení. S označenou tabulkou je potřeba zvolit Objekt - Zrušit seskupení (Ctrl+Shift+G). Následně již lze editovat jednotlivé textové rámce, které tvoří buňky. Po zrušení seskupení však máme všechny buňky označené, je tedy výhodné nejdříve nastavit ohraničení buněk. Ohraničení jednotlivých textových rámců je založeno na okrajích/hranicích. Nastavení čar pro hranice bylo probráno v předchozí kapitole. Při nastavení okrajů buněk je především nutné zapnout barvu čáry (v základním nastavení je u tabulky nastavena barva žádný), případně pak upravit tloušťku čáry. Následně již lze editovat jednotlivé buňky. Nejprve je potřeba klepnutím do plochy vše odznačit. Jednotlivé buňky se nyní chovají jako jednotlivá textová pole a lze je tedy editovat stejným způsobem. Je nutné si dávat pozor, neboť jednotlivá textová pole lze i přesouvat a poškodit si tak vzhled tabulky. Po naplnění tabulky daty (editaci textových polí) je vhodné textová pole opět seskupit, aby se celý objekt choval jako jedna tabulka a dal se jako celek např. přesouvat. Všechna textová pole náležející tabulce je nutné označit (buď postupným klikáním se stisknutou klávesou Shift nebo jednoduchým zatažením – stisknout levé tlačítko myši mimo objekt a následně jej celý zatáhnout). Následně se zvolí příkaz Objekt - Seskupit (Ctrl+G). Nyní se celý soubor textových polí již chová jako jedna tabulka.

97


4.6 Nastavení layoutu sazby Pod pojmem layout je zde myšleno umístění prvků v dokumentu. Samotné pozicování prvků bylo probráno v kapitole 4.4.2 (Práce s obrázky). Pokud je však dokument složitější, mohou se jednotlivé prvky překrývat, a v tomto případě je nutné řídit i pozici prvku v ose Z (pořadí prvků „nad sebou“). Pokud je prvků méně, lze použít parametr Hladina, který lze nastavovat v okně Vlastnosti na panelu X, Y, Z (obr. 93). Klikáním na šipky lze nastavit pozici označeného prvku, šipky bez „čáry“ posunou prvek o jednu pozici, šipky „s čárou“ pak prvek přesunou na úplně první nebo úplně poslední místo. V základním nastavení před použitím této funkce mají prvky pozice podle pořadí vložení do dokumentu.

Obr. 93: Ikony pro nastavení parametru Hladina

V případě, že je ale dokument složitější (obsahuje velké množství objektů), může být použití funkce Hladina obtížné. V tomto případě je vhodné použít Vrstvy. Vrstvy lze nastavovat ve stejnojmenném okně, které je možné vyvolat z nabídky Okna - Vrstvy nebo stisknutím klávesy F6. Okno Vrstvy je zobrazeno na obr. 94. Pomocí tlačítka „+“ lze přidat novou vrstvu, další funkce jsou „odebrat vrstvu“ a „duplikovat označenou vrstvu“. Vybranou vrstvu lze šipkami posunout nahoru nebo dolů v seznamu, čímž se mění i její Z poloha v sazbě. Vrstvy lze samozřejmě pojmenovat (dvojitým kliknutím na její název). Vrstvy fungují obdobně jako hladiny, s tím rozdílem, že hladiny se nastavují pro jednotlivé objekty v dokumentu, kdežto vrstvy mohou obsahovat řadu objektů a poloha se nastavuje současně pro všechny z nich. Pozici objektu v rámci vrstvy lze dále nastavit pomocí hladiny. 98

Informační a komunikační technologie v chemii Vrstvy se dají použít i trochu k jiným účelům. V jednom okamžiku lze editovat jen objekty, které jsou umístěné v aktivní (označené) vrstvě. Lze si tedy např. nejdříve nastavit grafiku v jedné vrstvě a poté v jiné vrstvě vkládat texty. Nemůže se pak stát, že při přesouvání a nastavování textů omylem dojde k posunu grafiky, ta je totiž umístěna v neaktivní vrstvě. Přepínání mezi vrstvami je možné buď v okně Vrstvy klepnutím na název vrstvy (pak je možné okno uzavřít, aby nepřekáželo), nebo pomocí rozbalovacího seznamu ve spodní části okna Scribusu (obr. 95). Pokud se podaří vložit objekt do nesprávné vrstvy, není potřeba objekt vkládat znovu, jeho umístění do vrstvy lze nastavit z kontextové nabídky pro daný prvek výběrem možnosti Přesunout do vrstvy.

Obr. 94: Dialogové okno Vrstvy

Obr. 95: Rozbalovací seznam pro přepínání vrstev

99


4.7 Možnosti exportu Data jsou v programu Scribus ukládána ve speciálním formátu. Výsledný dokument je po dokončení nutné vyexportovat do vhodného formátu. Výběr formátu závisí na dalším zpracování dokumentu, nejčastěji se používá export do PDF a příp. do bitmapových obrázků. Export souboru lze provést přes příkaz Soubor - Exportovat a výběrem typu souboru. K dispozici je export do EPS, SVG, obrázku a PDF. V tomto textu bude uveden export do obrázku a export do PDF. Po zvolení možnosti Uložit jako obrázek se otevře dialogové okno s nastavením obrázku (obr. 96). Je možné nastavit formát souboru obrázku, kvalitu (stupeň komprese), rozlišení výsledného obrázku (což se hodí např. při přípravě grafiky pro odborný článek, kdy se vytvoří grafika ve Scribusu, exportuje se v požadovaném rozlišení a následně se vloží do Wordu). Lze také zvolit, zda se má exportovat jen aktuální stránka, všechny stránky nebo jen určité stránky. Ve spodní části okna se zobrazuje i aktuální velikost obrázku při daném nastavení.

Obr. 96: Dialog Uložit jako obrázky

100


Asi nejčastěji používanou možností je však export do formátu PDF. Program při exportu kontroluje, zda dokument splňuje základní požadavky (rozlišení obrázků, všechny texty se vejdou do svých rámců apod.). Parametry této kontroly (předtisková kontrola) lze nastavit v nastavení programu, toto je však již mimo rozsah tohoto textu. V případě, že je v dokumentu chyba, zobrazí se chybové hlášení (obr. 97). V opačném případě se otevře dialogové okno pro nastavení exportu (obr. 98). V horní časti okna se volí umístění výsledného souboru. Na kartě Všeobecné pak lze nastavit základní vlastnosti dokumentu, co je dobré, je nastavit maximální rozlišení obrázků na 300 dpi, což pro tiskárnu dostačuje a výsledný soubor bude zabírat méně místa na disku.

Obr. 97: Předtisková kontrola

101


Obr. 98: Dialog pro nastavení exportu do PDF

Z dalších nastavení je vhodné zkontrolovat kartu Písma, kde se nastavuje vložení použitých písem, případně lze nastavit převod písma do obrysu, což často zvyšuje kompatibilitu souboru. Pokud si nejste jistí nastavením, nechejte ho tak, jak je. Dále je nutné nastavit výstupní barvy na stejnojmenné kartě (obr. 99). Nastavení je jednoduché, pouze se zvolí, co se bude s dokumentem dále dít. Pokud půjde do tisku, je potřeba zvolit možnost Tiskárna, všechny barvy budou převedeny do CMYK. V případě použití především pro zobrazování na monitoru je dobré nechat nastavení na Obrazovka/web, všechny barvy budou převedeny do RGB.

Obr. 99: Nastavení barev 102


Poslední karta, které je potřeba věnovat pozornost je Předtisková kontrola (obr. 100). V případě, že při zakládání nového dokumentu byla nastavena spadávka, je na této kartě nutné zkontrolovat zaškrtnutí políčka Použít spadávku dokumentu. Dále je pak potřeba zaškrtnout políčko Ořezové značky. Do výsledného dokumentu se vloží zvláštní značky, pomocí kterých v tiskárně provedou ořez vytištěných stránek na požadovaný formát. Po kontrole všech nastavení již stačí klepnout na Uložit a na zvoleném místě bude vytvořen soubor PDF, který je možné odnést do tiskárny nebo nahrát na web. Program Scribus má mnoho funkcí, v rámci této opory byly probrány hlavně ty základní, které mohou být použity při tvorbě různých dokumentů v rámci chemie (např. postery).

Obr. 100: Karta Předtisková kontrola

103


Literatura [1] Scribus.net [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.scribus.net [2] Scribus.cz [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.scribus.cz [3] Adobe InDesign CC. Adobe [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.adobe.com/cz/products/indesign.html [4] QuarkXPress 10. Quark [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.quark.com/Products/QuarkXPress/#1 [5] Slunečnice.cz [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.slunecnice.cz [6] Dafont.com [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.dafont.com/ [7] České fonty [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.ceskefonty.cz/ [8] Inkscape [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://inkscape.org/cs/ [9] Adobe Illustrator CC. Adobe [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.adobe.com/cz/products/illustrator.html [10] CorelDraw. Corel corporation [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://apps.corel.com/int/cz/products/cdgs/index.html [11] GIMP [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.gimp.org/

104

Informační a komunikační technologie v chemii Kontrolní otázky: 1. Jaký barevný model používají tiskárny a jaký monitory? 2. Jaký je rozdíl mezi ztrátovou a bezeztrátovou kompresí obrazových dat? 3. Jmenujte alespoň 3 formáty pro ukládání bitmapových obrazových dat.

Úkoly k zamyšlení: 1. V jakých případech je lepší použít grafiku ukládanou se ztrátovou kompresí a v jakých případech je výhodnější použít bezeztrátovou kompresi obrazových dat?

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili se základními pojmy počítačové grafiky. Byly probrány různé možnosti ukládání obrazových dat. Dále byla probrána práce v programu Scribus, který je velmi vhodný pro přípravu tiskovin typu posterů ad.

Korespondenční úkol Vytvořte v programu Scribus plakát o velikosti A1 na téma libovolné analytické techniky. Při tvorbě využijte různé možnosti grafiky, obrázků a textů.

105


5 Bitmapová grafika a fotografie V této kapitole se dozvíte: •

Jaký software lze použít k úpravám bitmapové grafiky?

•

Základy úpravy bitmapových obrázků.


Oříznout obrázek, upravit jas a kontrast.

•

Pracovat s úrovněmi a tonální křivkou.

•

Znát základní pojmy úpravy digitální fotografie.

Klíčová slova této kapitoly: Bitmapy, bitmapová grafika, fotografie, úpravy.


Průvodce studiem V této kapitole se dozvíte, jak jednoduše upravovat obrázky a především fotografie pro další použití. Budou probrány jednoduché i složitější programy pro úpravu fotografií a bude zde také uveden přehled základních pojmů. Dále se kapitola bude zabývat základními úpravami v grafickém editoru GIMP, především úpravami kontrastu, jasu, ořezy obrázků apod. Na studium této části si vyhraďte 8 hodin.

Editorů na úpravy bitmapové grafiky včetně fotografií existuje na trhu celá řada. Editory mohou být různě vybavené funkcemi, od těch jednoduchých až po velmi komplexní. K základnímu softwaru, který umožňuje prohlížení a jednoduché úpravy obrázků patří např. IrfanView [1] nebo XNView [2]. Oba tyto programy jsou k dispozici pro nekomerční využití zdarma. Etalonem v oblasti programů pro úpravu obrázků je však Adobe Photoshop [3]. Tento program je doslova „nabitý“ funkcemi. Jeho ovládání je ale už složitější a cena

106

Informační a komunikační technologie v chemii za licenci je dosti vysoká. V tomto výukovém textu se budeme zabývat prací v tzv. „Photoshopu chudých“, programu GIMP [4]. Program GIMP je funkčně podobný Adobe Photoshopu, je však k dispozici zdarma pro jakékoli využití. Jedinou nevýhodou stávající verze (2.8) je možnost práce jen s osmibitovými obrázky. Vývojáři však již pracují na verzi, v níž bude možné pracovat také s obrázky s vysokou barevnou hloubkou (16 i 32 bitů na kanál). GIMP má neuvěřitelné množství funkcí a zároveň existuje velké množství různých zásuvných modulů, které jeho funkčnost dále rozšiřují.

5.1 Základní pojmy úpravy bitmapové grafiky a fotografií Část pojmů týkajících se bitmapové grafiky (rozlišení, barevná hloubka, komprese obrazových dat, formáty pro ukládání) byla probrána v kapitole týkající se programu Scribus. Na tomto místě budou zmíněny především pojmy týkající se přímo úprav.

Jas

jedná se o vlastnost celkové světlosti obrázku (pomineme-li fyzikální význam slova a budeme se věnovat pouze významu při úpravě grafiky). Při zvýšení jasu obrázku dojde k jeho zesvětlení, při snížení jasu dojde ke ztmavení. Při úpravách jasu u fotografií je potřeba dávat pozor na tzv. přepaly.

Přepal

místo na fotografii, na kterém chybí kresba z důvodu příliš vysokého jasu. Přepaly se velmi špatně korigují, u fotografií ve formátu jpg je to téměř nemožné. Tento jev je způsoben příliš velkým množstvím světla dopadajícího na snímač fotoaparátu.

Kontrast

kontrast udává „vzdálenost“ mezi nejsvětlejším a nejtmavším bodem v obrázku. Zvýšením kontrastu dochází ke „zvětšení“ této vzdálenosti, tedy klesá jas tmavých míst v obrázku a stoupá jas světlých míst.

107

Informační a komunikační technologie v chemii Histogram –

představuje graf rozložení jasů v obrázku (v základním nastavení). Ukázka histogramu je na obr. 101. Na ose X v histogramu zleva doprava stoupá jas, na ose Y je vynesen počet bodů obrázku s daným jasem. Pokud histogram nevyplňuje celou plochu, obrázek může mít malý kontrast (značně subjektivní), pokud se na pravém konci (podobně jako na obr. 101) vyskytuje „ostrá“ čára, znamená to, že v obrázku jsou přepálená místa.

Obr. 101: Ukázka histogramu

5.2 Úpravy grafiky v programu GIMP Program GIMP (GNU Image Manipulation Program) [4] představuje velmi dobře vybavený editor bitmapové grafiky, který je šířen pod licencí GNU, tedy je k dispozici zdarma pro jakékoli použití. Aplikaci lze stáhnout z webu, její instalace na operačním systému MS Windows probíhá standardním způsobem. Po spuštění programu se otevře pracovní plocha (obr. 102) spolu se základními panely nástrojů. Rozhraní programu je trochu atypické, většina programů na Windows má pevné nabídky v horní či boční liště. GIMP má oproti tomu v rámci základního okna jen hlavní menu, zbytek okna zabírá pracovní plocha. Všechny nástroje jsou pak umístěny do plovoucích panelů, s nimiž lze v rámci programu libovolně posouvat. Tato vlastnost je výhodná v případě úpravy velkých obrázků, kdy lze obrázek zobrazit na co největší ploše a panely

108

Informační a komunikační technologie v chemii nástrojů si po ploše posouvat tak, aby „nepřekážely“. Po volbě nástroje lze také panely skrýt (stačí stisknout klávesu Tab).

Obr. 102: Pracovní plocha programu GIMP

5.2.1 Základy práce s programem GIMP Po spuštění programu je v základním nastavení zobrazena prázdná pracovní plocha, panely nástrojů a panel vrstev. Před začátkem práce je potřeba buď vytvořit nový obrázek (volba Soubor - Nový), čímž se otevře dialogové okno pro nastavení obrázku (obr. 103) nebo otevřít obrázek uložený v souboru na harddisku. V případě otevření existujícího obrázku se tento automaticky vloží do vrstvy a zobrazí se v pracovní ploše (využití vrstev je podobné jako u programu Scribus). V případě, že je potřeba vložit obrázek do nové vrstvy v rozpracovaném projektu, který je již otevřený v GIMPu, lze tak učinit volbou Soubor-Otevřít jako vrstvy. V případě vytváření nového projektu (obrázku) je nutné nastavit jeho velikost (v základním nastavení dialogu v pixelech, jednotky však lze změnit), a zároveň je vhodné nastavit rozlišení obrázku (viz předchozí kapitola) v části Pokročilé volby v dialogovém okně (viz obr. 103).

109


Obr. 103: Dialogové okno pro vytvoření nového projektu (obrázku)

Základní úpravy obrázků lze provádět pomocí nástrojů z Panelu nástrojů. Na tomto panelu se nacházejí funkce pro výběry (obdélníkový a elipsoidní výběr, kouzelná hůlka a laso), kreslení (tužka, štětec ad.) či pro úpravy geometrie a kompozice obrázku (ořezy, otočení, opravy perspektivy ad.). Rovněž lze v tomto panelu volit barvy, kterými bude zvolený nástroj (štětec, rozprašovač, tužka a další) kreslit. Volba barev se provádí pomocí symbolu dvou obdélníků přes sebe. Vrchní obdélník představuje barvu popředí, spodní pak pozadí. Pomocí šipky lze barvy popředí a pozadí prohazovat. Klepnutím na jednotlivé obdélníky lze zvolit požadovanou barvu. Většina nástrojů (např. štětec) používá barvu popředí. Po volbě jakéhokoli nástroje se ve spodní části panelu nástrojů zobrazují možnosti nastavení právě zvoleného nástroje. Po najetí nad kterýkoli nástroj z nabídky a podržení kurzoru nad nástrojem se zobrazí kontextová nápověda. Další možnosti úprav jsou skryté v hlavním menu programu. Velké množství zajímavých pomůcek a zásuvných modulů obsahuje nabídka Filtry, kde se nacházejí např. také funkce pro zaostřování obrazu nebo různé efekty, které lze aplikovat na obrázek, resp. na aktivní vrstvu.

110

Informační a komunikační technologie v chemii Vrstvy se ovládají ve stejnojmenném okně nebo položce hlavního menu. Klepnutím pravým tlačítkem v okně vrstev lze vyvolat kontextovou nabídku obsahující funkce pro práci s vrstvami (přidání, odstranění a duplikování vrstvy, práce s maskami vrstev atd.). Program GIMP používá pro ukládání dat vlastní formát souborů s příponou *.xcf. V tomto souboru jsou uloženy veškeré informace, včetně vrstev, masek, průhledností apod. Tento formát souborů je vhodný pro ukládání veškeré práce. Pro další použití vytvořené grafiky je však potřeba výsledný obrázek exportovat do některého z často používaných formátů (jpg, tiff, png) pomocí funkce Soubor - Export (as), kdy se otevře dialogové okno pro export, v němž lze nastavit název souboru a případně typ souboru (formát). Stačí však ke jménu souboru přidat příponu a program si formát sám doplní. Po klepnutí na Exportovat se otevře další dialog s nastavením pro zvolený formát souboru. Dále v textu budou probrány nejčastější úpravy hotových obrázků (především fotografií), jako je ořez či úpravy tonality. 5.2.2 Ořez obrázků Ořez obrázků se realizuje pomocí stejnojmenné funkce umístěné v hlavním Panelu nástrojů. Ikona pro výběr této funkce je zobrazena na obr. 104.

Obr. 104: Ikona nástroje pro ořez obrázku

Po kliknutí na ikonu nástroje je možné provádět rovnou ořez obrázku v pracovní ploše (standardně tažením myší) a rovněž lze vytvořený ořezový výběr následně upravit tažením za rohy případně hrany (aktuální část pro úpravu se zvýrazní jako obdélník/čtverec). Pokud jste s nastavením ořezu spokojeni, stačí kliknout kdekoli v ořezovém výběru, čímž se provede finální ořez obrázku.

111

Informační a komunikační technologie v chemii Někdy je však potřeba ořez přesněji nastavit (např. poměr stran), v případě práce s fotografiemi je užitečné si zobrazit tzv. Vodítka. Všechna nastavení ořezu (ale také dalších nástrojů) lze jednoduše provádět ve spodní části okna panelu nástrojů (obr. 105) v části Volby nástroje. Pro nastavení pevného poměru stran ořezu je nutné zaškrtnout volbu Oříznout - Napevno - Poměr stran a do pole pod touto volbou zapsat požadovaný poměr ve formátu X:Y. Ořez na výšku nebo na šířku ve zvoleném poměru lze nastavit pomocí ikon vpravo od pole pro zapsání poměru. Následně už stačí jen tažením vytvořit ořezový výběr, který bude zachovávat zvolený poměr stran. Vodítka představují pomůcku pro fotografy. Fotografie se často komponují podle několika pravidel (pravidlo třetin, pravidlo pětin či zlatý řez). Zjednodušeně řečeno, tato pravidla mluví o tom, že ústřední objekt na fotografii by měl být umístěný do průsečíků čar vedených ve třetinách/pětinách či ve zlatém řezu. Pomůcku pro ořezy podle těchto pravidel představují právě vodítka, která se zobrazí jako čáry ve zvolených umístěních v rámci ořezového výběru. Tato vodítka slouží jen ke zkomponování ořezu, ve výsledném ořezu nebudou nijak figurovat.

Obr. 105: Část Panelu nástrojů – Volby nástroje 112


5.2.3 Doostření obrázků Doostřování

obrázků

je

v GIMPu

možné

pomocí

funkcí

z nabídky

Filtry - Vylepšit. Je však potřeba poznamenat, že se jedná jen o doostření, nikoli zaostření. V případě, že zdrojová fotografie je rozmazaná, lze ji tímto filtrem mírně upravit, ale nikoli zaostřit. Ve většině případů je však toto „zaostření“ k ničemu a fotografii nelze zachránit. Po zvolení funkce Doostřit z výše zmíněné nabídky se otevře dialogové okno pro nastavení doostření (obr. 106). Jedná se o jednodušší variantu, kde lze v horní části klasickým tažením vybrat výřez z obrázku pro náhled účinku funkce a v dolní části okna se pak nastavuje intenzita samotné funkce.

Obr. 106: Dialogové okno funkce Doostřit

Bohužel v případě funkce Doostřit neexistuje žádná další možnost nastavení a její výsledky tak mohou, ale ve velkém množství případů nemusí být uspokojivé. Proto velmi doporučuji místo funkce Doostřit používat funkci Maskování rozostření, která se nachází ve stejné nabídce. Okno pro nastavení této funkce je zobrazeno na obr. 107. V horní části je opět náhled pro kontrolu účinku funkce. Ve spodní části se pak nacházejí posuvníky pro nastavení funkce.

113

Informační a komunikační technologie v chemii Prvním, a velmi důležitým, parametrem je Poloměr. Poloměr udává, kolik pixelů kolem zrovna upravovaného bude funkcí ovlivněno zároveň s ním. Nastavení tohoto parametru závisí především na velikosti samotného obrázku. Čím větší obrázek, tím může být poloměr nastaven na vyšší hodnotu. Obecně lze konstatovat, že hodnota parametru poloměr by měla být nejvýše 2 – 3, klidně může být menší než 1 (např. 0,7). Parametr Míra určuje „sílu“ efektu zaostření. Opět je potřeba tento parametr nepřehánět. Většinou stačí hodnota nejvýše 1. Parametr Práh říká programu, co má ještě považovat za hranu k zaostření a co už ne. Čím větší hodnota tohoto parametru tím slabší je efekt funkce.

Obr. 107: Dialogové okno funkce Maskování rozostření

5.2.4 Úpravy tonality – jas a kontrast Úpravy tonality lze v programu GIMP provádět několika různými způsoby, které se liší možnostmi jemných nastavení. Základní funkcí je Jas a kontrast, který lze nalézt v nabídce Barvy - Jas kontrast. Po výběru této funkce se

114

Informační a komunikační technologie v chemii otevře dialogové okno z obr. 108. V okně lze upravovat jednotlivými posuvníky celkovou světlost obrázku a také kontrast (rozdíl mezi světlými a tmavými oblastmi v obrázku). Úpravy se rovnou provádějí na obrázku v pracovním okně. Ukázky působení jednotlivých nastavení lze vidět na obr. 109 (nastavení jasu) a obr. 110 (nastavení kontrastu). Vždy střední obrázek je základní, nalevo je umístěna verze se sníženým jasem/kontrastem a napravo pak verze se zvýšeným jasem/kontrastem. Sofistikovanější řízení jasu a kontrastu

obrázků

lze

provádět

pomocí

úrovní

nebo

křivek,

k

zesvětlení/ztmavení obrázku lze využít i režimy prolnutí vrstev (viz další kapitolky).

Obr. 108: Dialogové okno pro úpravu jasu a kontrastu

Obr. 109: Ukázka nastavení jasu (nízký/střední/vysoký)

Obr. 110: Ukázka nastavení kontrastu (nízký/střední/vysoký)

115

Informační a komunikační technologie v chemii 5.2.5 Úpravy tonality – úrovně Úrovně představují další nástroj pro úpravy tonality obrázků a fotografií. Funkci lze vyvolat z nabídky Barvy - Úrovně. Po zvolení této funkce se otevře dialogové okno z obr. 111. Veškeré provedené úpravy se okamžitě projevují přímo v obrázku v pracovní ploše. Hlavní součástí okna je histogram, pod nímž se nacházejí posuvníky (v obr. 111 označeny). Těmito posuvníky lze nastavovat parametry obrazu. Levý posuvník nastavuje tzv. černý bod (jeho posunutí doprava obraz ztmaví, posun doleva obraz zesvětlí, především v tmavých partiích). Pravý posuvník nastavuje tzv. bílý bod (posun doleva obraz zesvětlí, posun doprava ztmaví, funguje především pro světlé partie obrazu). Posledním posuvníkem je šedý, který nastavuje střední tóny. Jeho posun doleva snižuje kontrast, posun doprava ho naopak zvyšuje. Nejlepším postupem pro výuku práce s úrovněmi je otevřít si nějaký obrázek a jednotlivé kroky si pečlivě vyzkoušet. Úrovně lze nastavovat pro jas (což je popsáno v přechozích řádcích) nebo pro jednotlivé barevné kanály. Přepínání je možné v okně Úrovní v nabídce Kanál. Úpravy barev představují již mnohem složitější problém a jsou mimo rozsah této opory.

Obr. 111: Dialogové okno Úrovně

116

Informační a komunikační technologie v chemii 5.2.6 Úpravy tonality – křivky Křivky umožňují nejjemnější nastavení tonality. Úrovně umožňovaly nastavit tonalitu pomocí tří bodů (černý, bílý a střední šedý). Pomocí křivek lze definovat libovolný počet řídících bodů. Dialog Křivky (obr. 112) lze vyvolat z nabídky Barvy - Křivky. Veškerá nastavení se provádějí v hlavní části okna, kde je v základním stavu úhlopříčná čára. Křivky fungují tak, že definují jakoby „přemapování“ jasů. Na vodorovné ose jsou původní jasy, na svislé jsou konečné jasy (po úpravě) a křivka definuje převod. Využití křivek je relativně jednoduché, vyžaduje pouze zkušenosti. Klepnutím kdekoli na přímku/křivku lze přidat řídící bod. Pokud je potřeba řídící bod odstranit, je potřeba ho uchopit kurzorem myši a „vytáhnout“ pryč z okna. Aktivní řídící bod je celý černý, neaktivní je vykreslen pouze černým obrysem. Obecně lze konstatovat, že pokud má křivka tzv. esovitý průběh (tvar písmene S) dochází ke zvýšení kontrastu (obr. 113 vlevo), pokud má opačný tvar pak dochází ke snížení kontrastu (obr. 113 vpravo). Celkový jas lze řídit posunem pravého horního řídícího bodu (posun doleva zvyšuje jas, posun dolů snižuje jas) a levého dolního bodu (posun doprava snižuje celkový jas obrázku, posun nahoru jas zvyšuje). Křivky jsou velmi sofistikovaný nástroj. Jeho použití však vyžaduje dost zkušeností, proto je velmi vhodné si práci s Křivkami důkladně vyzkoušet. Také Křivky, stejně jako Úrovně, lze nastavovat buď pro jasový kanál nebo pro jednotlivé barevné kanály zvlášť.

117


Obr. 112: Dialogové okno Křivky

Obr. 113: Průběhy křivek pro zvýšení/snížení kontrastu obrázku

5.2.7 Další možnosti úprav Program GIMP lze bez nadsázky přirovnat ke švýcarskému armádnímu noži. Má neuvěřitelné množství různých funkci a nepřeberné množství dalších lze ve formě modulů filtrů najít volně ke stažení na internetu. Rozhodně tedy není v možnostech této opory probrat všechny funkce a ani možnosti programu. GIMP je srovnatelný s profesionálními editory a obsahuje také většinu jejich funkcí. GIMP umožňuje tvořit grafiku na vysoké úrovni, včetně výřezů objektů z pozadí apod. Tyto postupy jsou však již značně náročnější a proto zájemce

118

Informační a komunikační technologie v chemii odkážeme na řadu zdrojů, které lze nalézt na internetu [5] nebo v knižní formě od různých nakladatelství.

Literatura [1] IrfanView [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.irfanview.com/ [2] XNView [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.xnview.com/en/ [3] Adobe Prohoshop CC. Adobe [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.adobe.com/cz/products/photoshop.html [4] GIMP [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.gimp.org/ [5] GIMP - uživatelská příručka. GIMP [online]. 2007 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://docs.gimp.org/2.2/cs/

Kontrolní otázky: 1. Jakým způsobem se nejčastěji komponuje obraz? 2. Vyjmenujte způsoby úpravy tonality v programu GIMP?

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili s programem GIMP a jeho rozhraním. Rovněž byly probrány nejzákladnější úpravy obrázků a fotografií – ořezy a úpravy tonality.

119


6 Chemické databáze V této kapitole se dozvíte: •

Jak a kde vyhledávat odborné články pro přípravu rešerší pro různé účely?

•

Jakým způsobem získat přístup k databázím i z domácího počítače?

•

Jak jednoduše vytvářet citace dle aktuální normy?


Vyhledat a stáhnout si odborné články na zvolené téma.

•

Vytvořit citace na dané články podle aktuální normy.

Klíčová slova této kapitoly: Databáze odborných publikací, VPN, tvorba citací.

Doba potřebná ke studiu: 3 hodiny

Průvodce studiem Studium této kapitoly je jednoduché, jednotlivé databáze se sobě navzájem podobají a rovněž práce v nich je podobná. Bohužel k databázím je ve většině případů omezen přístup na počítače instituce, která si přístup zaplatí (např. univerzita). Pro studenty Ostravské univerzity (OU) však není problém využít protokolu VPN pro připojení do sítě univerzity a jednoduché vyhledávání. Na studium této části si vyhraďte 3 hodiny.

Chemickými databázemi jsou v rámci této opory myšleny specializované weby, které poskytují vyhledávací funkce pro nalezení relevantních informací k požadované problematice. Většinou se jedná o databáze obsahující články z odborných periodik a abstrakty, v mnohem menší míře pak také monografie. V rámci této opory budou zmíněny základní databáze dostupné na internetu a vyhledávání v nich.

120

Informační a komunikační technologie v chemii 6.1

Možnosti získávání informací v chemii

Vyhledávání relevantních informací v rámci chemických disciplín může být, v závislosti na řešené problematice, různě složité. Rozhodně se nelze spokojit se službami Google [1], i když i pomocí těchto služeb lze často najít zajímavé informace. Rozhodně je přitom důležité ověřit získané informace z více zdrojů. Jiným případem je vyhledávání knih (monografií) pomocí Google. Často tak lze najít alespoň náhledy některých, zvláště starších knih. Vyhledávání je dobré doplnit o požadovaný formát souborů. Různé knihy se na internetu často vyskytují ve formátu PDF. Pokud je však nutné udělat detailní rešerši k článku, projektu nebo kvalifikační práci, je Google jen velmi omezeně použitelný. V tomto případě nastupují specializované databáze, které obsahují abstrakty článků nebo celé články, které byly publikované v uznávaných odborných periodicích. V tomto případě se však také nelze vyhnout použití angličtiny, většina odborných článků je totiž psána anglicky. Mezi tyto specializované databáze patří ScienceDirect [2], Scopus [3], Web of Science / Web of knowledge [4] nebo Chemical abstracts [5]. Přístup do těchto databází je placený a rozsah volného přístupu se u jednotlivých databází také liší. Univerzity mají většinou předplacený přístup (do některých nebo do všech databází), přístup je však možný jen z počítačů ve vnitřní síti dané univerzity. Např. na ScienceDirect lze normálně vyhledávat, ale zobrazí se pouze abstrakty, k plným verzím článků se lze dostat jen po zaplacení poplatků. V databázi Scopus nelze vyhledávat volně vůbec a Chemical Abstracts bývá většinou vázán jen na velmi omezený počet počítačů na univerzitě (obecně jednotky kusů). Pokud jste studentem nějaké univerzity, tato Vám může umožnit připojení pomocí VPN, čímž se Vás osobní počítač „tváří“ jako by byl ve vnitřní síti univerzity a Vy můžete v klidu vyhledávat a získávat plné verze článků, které Vás zajímají i z domácího PC. Použití VPN v rámci Ostravské univerzity (dále jen OU) bude probráno v příslušné podkapitole (6.3).

121


6.2 Vyhledávání v databázích Vyhledávání v databázích se nijak neliší od vyhledávání kdekoli na internetu. Nejdříve je nutné si ujasnit, co chceme vyhledat, zvolit vhodná klíčová slova a ta zadat do vyhledávacího políčka.

6.2.1 ScienceDirect ScienceDirect [2] je jednou z velmi často používaných databází, která sdružuje velké množství tzv. impaktovaných světových časopisů. Úvodní obrazovka je zobrazena na obr. 114. V horní části stránky se nacházejí vyhledávací pole. Lze vyhledávat ve všech polích (především v názvech, pole All fields), podle jména autora, názvu časopisu nebo knihy, přičemž lze omezit ročník, číslo atd. Pro přesnější vyhledávání je k dispozici Advanced search, kdy v otevřené stránce lze používat i logické operátory.

Obr. 114: Úvodní stránka databáze ScienceDirect [2]

122

Informační a komunikační technologie v chemii Po vložení požadovaných klíčových slov a klepnutí na tlačítko Search se prohledá databáze a zobrazí se výsledky (obr. 115). Lze volit řazení podle Relevance nebo Data vydání. Ve střední části obrazovky se vyskytuje seznam článků. Klepnutím na název se článek otevře v okně prohlížeče, v případě zaplaceného přístupu se otevře celý článek, v případě volného přístupu se otevře jen abstrakt. Zobrazený článek lze samozřejmě uložit jako PDF soubor (volba Download PDF). Články lze stahovat v PDF také z hlavní stránky s vypsanými výsledky vyhledávání. Články, které jsou vpravo označeny zeleně nebo oranžově se slovy Open Access, lze číst a stahovat. Existují však také články (většinou se jedná o starší články), které jsou označeny šedě a nelze je stáhnout, jedině po další platbě. V levé části stránky lze vyhledané záznamy různým způsobem omezit (rok vydání, časopis atd.).

Obr. 115: ScienceDirect – výsledky vyhledávání [2]

123

Informační a komunikační technologie v chemii 6.2.2 Scopus Databáze Scopus [3] sdružuje, stejně jako ScienceDirect, informace z odborných periodik. Část obsahu je stejná, některé časopisy jsou však indexovány jen ScienceDirectem nebo jen Scopusem. Pro vytvoření uceleného obrazu o problematice je tedy vhodné využít více zdrojů. Vyhledávání funguje podobně jako u ostatních databází, je možné využívat i logické operátory. Titulní stránku zobrazuje obr. 116. Ve Scopusu nelze bez zaplacení přístupu ani vyhledávat, natož získat plné verze článků. I u Scopusu funguje filtrování výsledků podle různých kritérií.

Obr. 116: Databáze Scopus [3]

124

Informační a komunikační technologie v chemii 6.2.3 Web of Science Web of Science [4] je další z řady databází. Web je provozován společností Thomson Reuters [6], která zpracovává tzv. Impact Factor indikátor (IF) pro jednotlivé odborné časopisy. IF je počítán na základě různých kritérií, např. citovanost článků z daného časopisu, a měl by odrážet dopad (impact) daného časopisu na světovou vědu a výzkum. Jedná se o databázový systém podobný předchozím probíraným, titulní stránka je zobrazena na obr. 117. Vyhledávání na webu funguje velmi podobně jako u ostatních databází, včetně možnosti využití logických operátorů pro přesnější vymezení výsledků.

Obr. 117: Titulní stránka Web of Knowledge/Web of Science [4]

6.2.4 Chemical Abstracts Chemical Abstracts [5] se dá velmi dobře využít pro rychlé vytvoření rešerše. Databáze má však mnohem striktnější licenční podmínky než předchozí probírané databáze. Přístup je většinou řešen ze speciálního programu instalovaného na velmi omezený počet počítačů v síti dané organizace. Vzhledem ke špatné dostupnosti se dále této databázi nebudeme věnovat.

125


6.3 VPN V předchozích odstavcích bylo zmíněno, že přístup do databází je možný jen z vnitřní sítě univerzity. Existuje však technologie, pomocí které lze přistupovat k databázím i z domova. Technologie se nazývá VPN (Virtual Private Network). Pro více informací o VPN na OU stačí zadat na stránkách OU (http://www.osu.cz) do vyhledávání výraz VPN. Využití VPN v rámci OU je relativně jednoduché. Ze stránek OU lze stáhnout speciální program, ten nainstalovat, nakonfigurovat podle pokynů na stránkách univerzity a následně se připojit. Nejjednodušší je instalace klienta Cisco AnyConnect, kterého lze nainstalovat ze stránky http://asa.osu.cz po přihlášení vašimi údaji do Portálu OU. Konfigurace tohoto klienta je automatická. V rámci připojení VPN je pak možné přistupovat i k dalším službám vnitřní sítě univerzity, nejen k databázím. Dříve bylo možné ještě využití služby WebVPN, která se nacházela také na http://asa.osu.cz a která umožňovala přistupovat k webovým stránkám (tedy i databázím) jakoby z vnitřní sítě univerzity bez nutnosti instalace jakéhokoli dalšího softwaru. Tato služba už však není k dispozici. Pro přístup k literárním zdrojům z domova lze nově na OU použít službu Shibboleth. Využití této služby je velmi dobře popsáno na stránkách univerzitní

knihovny

(http://knihovna.osu.cz)

pod

odkazem

E-zdroje – Připojení z domova. Služba je založena na přihlášení se pomocí speciální webové aplikace prostřednictvím přihlašovacích údajů do Portálu.

6.4 Tvorba citací dle normy ČSN ISO 690 Nalezené zdroje (články, knihy ad.) je nutné v práci řádně ocitovat. Pokud se připravuje článek do odborného periodika, je potřeba dodržovat formát citací daného časopisu, přičemž každý časopis požaduje trochu jiný formát. Pokud

126

Informační a komunikační technologie v chemii však formát není striktně dán, je možné formálně citace tvořit podle aktuálně platné normy (ČSN ISO 690). Jednou z možností je tvořit citace „ručně“, což je ale velmi pracné a také se velmi lehce stane, že se v citaci vytvoří chyba. Mnohem jednodušší je využít služby Generátoru citací [7], která se nachází na adrese http://www.citace.com. Základní využití je zdarma. Na titulní stránce je potřeba zvolit v hlavní nabídce možnost Generátor. Na otevřené stránce generátoru (obr. 118) je nejprve nutné zvolit typ citace (článek, kniha ad.). Tento výběr lze realizovat klepnutím na Vytvořit novou citaci v levé horní části obrazovky. Otevře se seznam s typy citací. Klepnutím lze vybrat požadovanou možnost, což otevře formulář pro vyplnění jednotlivých informací pro vytvoření kompletní citace. Pole označená hvězdičkou jsou pro daný typ citace povinná. V případě, že se vytváří citace článku, lze u impaktovaných časopisů (články např. ze ScienceDirect) využít identifikátor DOI. Tento identifikátor se nachází vždy na první stránce článku vlevo dole (obr. 119). Na daném obrázku je DOI identifikátor 10.1016/j.clay.2013.09.017. Tento identifikátor lze zkopírovat do příslušného pole generátoru citací a nechat článek dohledat. Funkce má bohužel problémy se „speciálními“ znaky jako je diakritika. Je proto vždy potřeba vyplněná data zkontrolovat.

127


Obr. 118: Generátor citací [7]

Obr. 119: Identifikátor DOI v odborném článku

Literatura [1] Google [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.google.cz [2] ScienceDirect [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.sciencedirect.com [3] Scopus [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.scopus.com [4] Web of Science [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://apps.webofknowledge.com/

128

Informační a komunikační technologie v chemii [5] Chemical Abstracts [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: https://www.cas.org/ [6] Thomson Reuters [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://thomsonreuters.com/ [7] Citace.com [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.citace.com/

Kontrolní otázky: 1. Jmenujte alespoň 3 servery umožňující vyhledávání a stahování odborných článků. 2. Existuje způsob, jak se k odborným článkům dostat z domácího počítače?

Korespondenční úkol Vytvořte v generátoru na http://www.citace.com citaci na libovolný článek získaný z některé z webových databází a citaci na libovolnou odbornou monografii s chemickou tématikou. Citace vložte do dokumentu MS Word a spolu se staženým citovaným článkem zašlete k hodnocení.

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili s databázemi provozovanými na Internetu, které poskytují přístup k odborným článkům. Rovněž jste se seznámili s technologií VPN, která umožňuje přístup k databázím i z domácího počítače. Dalším tématem probraným v kapitole byla tvorba citací dle aktuální normy.

129


7 Informační technologie ve výuce chemie V této kapitole se dozvíte: •

Jaké jsou možnosti využití ICT ve výuce chemie na našich školách?

•

Jaké různé hardwarové a softwarové prostředky jsou dostupné na trhu?


Popsat základní možnosti nasazení ICT ve výuce chemie na základních a středních školách.

Klíčová slova této kapitoly: Výuka, ICT, chemie, interaktivní prostředky.

Doba potřebná ke studiu: 1 hodina

Průvodce studiem Studium této kapitoly je jednoduché, popisným způsobem zde nastudujete možnosti využití ICT ve výuce chemie. V kapitole je probrána problematika softwaru i hardwaru používaného ve výuce. Na studium této části si vyhraďte 1 hodinu.

Informační technologie lze ve výuce chemie i dalších přírodovědných předmětů využít různými způsoby. Od vyhledávání informaci na internetu, přes tvorbu prezentací (avšak rozsáhlé využití prezentací není ve výuce na základních a středních školách příliš vhodné), využití interaktivních ICT prostředků (interaktivní tabule), počítačem podporovaný experiment, ať už jen ve formě zpracování dat a protokolů z experimentů realizovaných v rámci laboratorních cvičení nebo experimenty řízené přímo počítačem. Výpočetní techniku lze využít i v hodinách, kdy si učitel může připravit motivační hry (Riskuj, Chcete být chemikem, atd.). Rozsáhlé možnosti využití má ve výuce chemie také Internet. Nejčastěji se využívá jako zdroj informací

130

Informační a komunikační technologie v chemii pro učitele nebo pro studenty, např. v rámci projektové nebo problémové výuky. Internet však lze využít i přímo ve výuce, a to v případě, že je k dispozici multimediální vybavení učebny. Lze žákům promítat motivační videa s chemickou tématikou, ať už natočené pokusy (třeba i s velmi drahými chemikáliemi) nebo např. chemické písně nebo chemické výroby. Využitím Internetu ve výuce chemie se hlouběji zabývá další z kurzů. Některé typy využití ICT ve výuce chemie jsou tedy dedikovány pouze učiteli, jiné typy využití mohou realizovat sami žáci. V rámci této kapitoly budou probrány základní možnosti nasazení ICT ve výuce chemie jak z hardwarové tak softwarové stránky. Počítačem podporovaným experimentem se bude zabývat zvláštní kapitola.

7.1 Hardware používaný ve výuce Hardware požívaný ve výuce lze rozdělit do dvou kategorií. Zaprvé se jedná o základní vybavení – počítač, projektor. Druhá kategorie pak zahrnuje speciální vybavení typu vizualizérů a interaktivních tabulí. V současné době je řada učeben na školách vybavena multimediální technikou (PC, projektor, reproduktory), některé učebny pak i interaktivními tabulemi. V případě zvažování nasazení ICT ve výuce je nutné vycházet z možností techniky, která je k dispozici.

7.1.1 Vybavení PC V současnosti již s vybavením PC pro účely výuky nebývá problém. Výkon i těch nejméně výkonných počítačů je dostačující pro jakoukoli základní práci (prezentace, přehrávání videa). Všechny počítače jsou také v současnosti vybaveny zvukovou kartou integrovanou na základní desce, stačí tedy mít u počítače reproduktory a lze ve výuce používat i zvuk. Počítačem může být vybaveno jen pracoviště učitele nebo mohou být PC vybavena i místa studentů. V druhém případě je možné provádět výuku

131

Informační a komunikační technologie v chemii interaktivně. Existuje řada softwarových aplikací pro interaktivní výuku, většinou se jedná o komerční software, základní informace budou uvedeny dále v této kapitole. 7.1.2 Projektory Projektor je dnes často brán jako samozřejmá výbava moderní učebny. Existuje více druhů projektorů, ať už co se týká technologie zobrazování, tak co se týče kvality obrazu. Z pohledu učitele je jedno, jestli daný projektor používá technologii DLP nebo LCD. V obou případech se ke generování světelného toku využívá speciální lampa, která má vysokou svítivost, ale ta je vykoupena silným zahříváním a relativně horší výdrží lampy. V souvislosti s tímto je nutné poznamenat, zvláště pro přenosné přístroje, že je nutné po vypnutí lampy nechat projektor ještě nějakou dobu zapojený v elektrické síti, aby se stihla lampa ochladit. V současnosti se na trhu vyskytují ještě LCoS projektory, v nichž je jako lampa použita technologie LED. Tyto lampy se tak silně nezahřívají a mají delší životnost, na druhou stranu mají často menší svítivost. Z pohledu kvality obrazu je potřeba si dát pozor / uvědomit si dvě věci. Zaprvé, projektor by měl být vždy dobře zaostřený na plátno. Většina projektorů na trhu má manuální zaostřování prstencem u objektivu. Druhá věc se týká rozližení. Jen málokterý projektor ve školách má vysoké rozlišení (např. FullHD 1920x1080). Je proto bezpředmětné používat média s vyšším rozlišením. To se týká např. přehrávání videí, většinou stačí normální SD video, protože projektor prostě není schopen vyšší rozlišení zobrazit. Tímto se šetří také výpočetní prostředky PC, případně místo na disku (není potřeba mít v učebně PC, které je posledním technologickým výstřelkem).

7.1.3 Interaktivní prostředky Mezi interaktivní hardwarové prostředky patří především interaktivní tabule a vizualizéry. Na trhu existuje řada výrobců interaktivních tabulí, u nás asi nejznámější SmartBoard od společnosti SmartTech [1], ActivBoard od společnosti Promethean [2] nebo PanaBoard od firmy Panasonic [3] ad.

132

Informační a komunikační technologie v chemii Interaktivní tabule poskytuje možnost ovládat PC pomocí dotyků nebo speciálních per. Existují dvě základní technologie interaktivních tabulí. Jednodušší a levnější řešení používají na tlak citlivou plochu. Nevýhodou tohoto řešení je riziko poškození této citlivé vrstvy poškrábáním nebo popsáním fixy na bílé tabule. Druhá technologie používá pro zjištění polohy na ploše tabule systém několika kamer umístěných v rozích tabule. Tyto tabule jsou dražší, ale na druhou stranu odolnější vůči poškození. Vizualizéry se často dodávají jako příslušenství interaktivních tabulí. Jedná se o zařízení, které je vybavené kamerou na posuvném ramenu a je schopné snímat plochu pod sebou. Lze tak např. promítat na tabuli probíhající pokus nebo třeba stránku z knihy. Vizualizér ke SmartBoard je ukázán na obr. 120 [4].

Obr. 120: Vizualizér k tabulím SmartBoard [4]

Problematika interaktivních tabulí a vizualizérů je velmi rozsáhlá a překračuje rámec této výukové opory.

133


7.2 Software ve výuce chemie Při výuce lze využívat rozličné typy softwaru. Od základního softwaru (kancelářský balík, nástroje pro malování) až po specializovaný software pro podporu výuky. Zvláštní kategorii někde mezi pak tvoří software pro tvorbu vzorců, rovnic a modelů molekul, případně software dodávaný k interaktivním tabulím.

7.2.1 Základní softwarové vybavení Pro základní nasazení ICT ve výuce chemie není potřeba investovat do drahého softwarového vybavení. K základní práci stačí kancelářský balík a několik dalších programů. Pro tvorbu výukových textů lze využít textový editor. Tabulkový kalkulátor lze využít pro zpracování experimentálních dat a aplikovat tak vlastně základní počítačem podporovaný experiment. Prezentační software lze využít nejen jako podporu pro vysvětlované učivo, lze v něm např. vytvořit soutěže typu Riskuj nebo Chcete být milionářem. Dalším programem, který je možné využít ve výuce, je obyčejný internetový prohlížeč. Je možné studentům přehrávat různé (i nebezpečné) pokusy, které se nacházejí volně na internetu ve formě videí. V neposlední řadě lze zmínit programy pro tvorbu chemických vzorců a rovnic, např. program ChemSketch, o kterém bylo pojednáno ve zvláštní kapitole. Tento software je zařazen do základního vybavení, jelikož je k dispozici zdarma ke stažení na Internetu.

7.2.2 Specializovaný software Do kategorie specializovaného softwaru lze zařadit programy pro modelování molekul

a

simulace,

programy

k interaktivním

tabulím

a

speciální

multimediální výukové kurzy. Programy pro molekulární modelování byly zmíněny v jedné z předcházejících kapitol.

134

Informační a komunikační technologie v chemii K interaktivním tabulím bývá většinou přidáván speciální software pro práci s tímto hardwarem (nejsou tím myšleny ovladače). Většina tabulí je schopna spolupracovat s MS Powerpointem [5], kdy prezentaci lze nejen ovládat pomocí tabule, ale lze do prezentace i psát a kreslit poznámky. Dále pak bývá k tabulím přibalen software určený přímo pro psaní a vytváření interaktivních výukových kurzů. Celá problematika interaktivních tabulí je nad rámec této opory.

Pro jednotlivé školní předměty lze samozřejmě zakoupit různé multimediální výukové programy, chemie není výjimkou. Programy bývají zvlášť připravovány pro různé stupně vzdělávacího procesu (ZŠ, SŠ) i pro různé ročníky. Na Internetu lze najít programy šířené zdarma, např. ve formě webových stránek [6]. Kvalita těchto programů však často kolísá, lze najít výborně zpracované i horší. Druhou kategorii tvoří programy šířené na CD, které jsou téměř vždy placené. Na Internetu lze najít řadu nabídek firem, které tyto programy vytvářejí, např. ABC vzdělávání [7]. Tato opora si neklade za cíl poskytnout vyčerpávající soupis veškerého softwaru, který lze v chemii, či ve výuce chemie používat, snaží se poskytnout informace k účelnému využití ICT v chemii pro každého chemika.

135


Literatura [1] SmartBoard. SmartTech [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://smarttech.com/smartboard [2] Promethean [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.prometheanworld.com/ [3] Whiteboards. Panasonic [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.panasonic.com/business/psna/products-documentimaging/whiteboards/interactive-panaboards.aspx [4] Smart vizualizér. Amethyst.cz [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.amethyst.cz/cz/zbozi/interaktivniucebny/vizualizery/206-smart-vizualizer-sdc-330.html [5] Microsoft Česká republika [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.microsoft.com/cs-cz/default.aspx [6] Učebnice chemie pro 8. ročník [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://www.zschemie.euweb.cz/ [7] Výukové programy Chemie. ABC vzdělávání [online]. 2014 [cit. 2014-03-21]. Dostupné z: http://pachner.inshop.cz/inshop/chemie/

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili se základními možnostmi využití ICT ve výuce chemie na školách. Byly probrány základy hardwaru i softwaru použitelného ve výuce.

136


8 Experimentální činnosti ve výuce chemie s počítačovou podporou V této kapitole se dozvíte: •

Jakým způsobem lze použít ICT při podpoře experimentální činnosti studentů?


Použít různé prvky ICT ve výuce, především z pohledu podpory experimentu.

Klíčová slova této kapitoly: Výuka, ICT, chemie, experimentální činnost.


Průvodce studiem Využití informačních a komunikačních technologií (ICT) nebo jednodušeji počítačů ve výuce chemie jako všeobecně – vzdělávacího předmětu na různých úrovních školského systému představuje zvládnutí různých typů softwaru a hardwaru určených nebo vhodných pro výuku chemie, jejich zařazování do přípravy, realizace a hodnocení výuky konkrétního učiva. K důležitým možnostem patří i využití ICT pro podporu experimentálních činností. Podívejme se společně na různé aspekty uvedené problematiky! Na studium této části si vyhraďte 5 hodin.

8.1 Úvod Vhodný hardware a software a hlavně náměty, jak je využít v každodenní pedagogické činnosti, se většinou dají rozdělit do následujících oblastí: -

využívání kancelářského softwaru pro přípravu a realizaci vybraných partií výuky chemie (textový a tabulkový editor a prezentační software ve vazbě na chemické editory),

137

Informační a komunikační technologie v chemii -

využívání služeb Internetu (e-mail a WWW) se zdroji chemických informací pro přípravu a realizaci vybraných partií výuky chemie,

-

koncipování, realizace a hodnocení výuky chemie s použitím tutoriálního výukového softwaru (počítačového výukového programu s chemickou tématikou),

-

využívání počítačových modelů (např. molekul) a simulací (např. laboratorních přístrojů a metod),

-

využívání hardwaru a softwaru k realizaci počítačem podporovaného školního chemického experimentu.

Z hlediska metodologických aspektů chemie a její výuky má největší význam počítačová podpora empirických (pozorování, měření a experiment) a teoretických (modelování) nástrojů chemického/přírodovědného poznávání. V přírodovědné výuce by měl být brán zřetel hlavně na to, aby využití počítače a dalších digitálních technologií nebylo samoúčelné. Počítač by neměl být používán tzv. „sám pro sebe“, ale měl by sloužit jako didaktický prostředek k objasňování a prohlubování získávaných poznatků s důrazem na zvýšení efektivity dané vyučovací metody. Pozorování, měření a experiment na jedné straně a modelování na straně druhé by tak měly být hlavními oblastmi počítačové podpory výuky přírodovědných předmětů (chemie).

Aplikace počítače při podpoře chemického experimentu přichází v úvahu v následujících oblastech: •

počítačové zpracování dat,

•

počítačové simulace a modelové experimenty,

•

přímé spojení reálného experimentu s počítačem,

•

počítač v roli „virtuální“ a „vzdálené“ laboratoře.

138


8.2 Počítačové zpracování dat Počítačové zpracování dat otevírá široké možnosti pro využití počítače při zpracování souborů naměřených dat. Jedná se o důležité prostředky kvantifikace experimentálních činností. Kvantitativně pojaté experimenty mají nezastupitelné místo ve výuce chemie. Počítač nabízí řadu možností, jak naměřená data zobrazit do přehledných tabulek a grafů s možností jejich dalšího zpracování. K vyhodnocení datových souborů se kromě speciálních softwarových produktů s výhodu využívá ve školních podmínkách tabulkových procesorů (např. MS Excel).

Úkol k textu. Uveďte pozitiva a negativa při využití počítačových programů žáky při zpracování experimentálních výsledků.

8.3 Počítačové simulace Jednou z nejvýznamnějších oblastí počítačové podpory přírodovědné výuky je bezesporu počítačové modelování, a to jak statické (počítačové grafické modely), tak dynamické (počítačové animace a simulace).

Animaci a simulaci lze obecně definovat jako metodu, při níž je zkoumaný dynamický systém nahrazen modelem, který prezentuje modelovaný systém v jeho činnosti, nebo s ním mohou být prováděny experimenty. Přestože počítačová animace nebo simulace představuje zpracování modelu ve formě přijatelné pro počítač, zůstávají zachovány dva neoddělitelné aspekty každého modelu: a) zobrazovací aspekt (každý model je určitým znázorněním reálného systému),

139

Informační a komunikační technologie v chemii b) zjednodušovací aspekt (každý model obsahuje jen určitou část vlastností modelovaného objektu).

Počítačové simulace představují experimentování s počítačovými modely. Jsou využívány především v následujících případech: • pro pochopení podstaty fungování reálného systému, • ke studiu reálného systému s cílem zjistit vliv podmínek na zkoumaný proces, • k náhradě vybraných reálných experimentů (zdlouhavých, velmi rychlých, nákladných, nebezpečných, apod.), • při řešení problémů

za daných podmínek z různých důvodů

nerealizovatelných.

Při respektování výše uvedených aspektů využití počítačových simulací jsou pro aplikace ve výuce chemie významné zvláště tři oblasti: •

Počítačové simulace jako trenažéry experimentálních činností, tj. propedeutika nácviku laboratorních dovedností (prezentace zařízení, pomůcek a činností, které budou prováděny ve vlastní experimentální úloze). Tato forma vede k lepší přípravě na experimentální činnost než pouhý návod.

•

Sledování vlivu změn parametrů systému na průběh zkoumaného děje s důrazem na predikci průběhu chemických reakcí.

•

Ověřování (verifikace) experimentálních výsledků pomocí počítačových simulací s důrazem na interpretaci průběhu chemických reakcí.

Počítačová simulace nemůže eliminovat reálný experiment z vyučování, protože nemůže nahradit přímé pozorování jevů při chemických pokusech. Nemůže také přispět k rozvíjení instrumentální funkce experimentu, která souvisí s osvojováním a rozvíjením manuálních zručností a dovedností při práci s chemickými látkami, pomůckami a zařízeními typickými pro experimentální práci v chemii. Hlavní úkol simulací spočívá ve zpřístupňování jevů, v názornosti a ve vytvoření podmínek pro získání poznatků z reálného experimentu.

140


Tab. 1: Charakteristiky animací a simulací [6] Animace start, stop, opakuj Typy interaktivity záznam potáhni nebo rotuj objekty manipuluj s objekty vyber nebo změň prezentovaný formát objektu Didaktické funkce Informace, ilustrace, instrukce, motivace

Simulace -

-

zadej data a pozoruj souvislosti vizualizuj vztahy měň parametry vytvoř prezentace vytvoř obsah

Objevování, konstrukce, reflexe, diskuse

Úkol k textu. 1. Charakterizujte možnosti uplatnění počítačových simulací ve výuce. 2. Zdůvodněte, proč nemůže počítačová simulace experimentu zcela eliminovat reálný experiment z vyučování.

8.4 Přímé spojení chemického experimentu s počítačem Spojením chemického experimentu s počítačem se rozumí využití počítače ke snímání, uchovávání a zpracování měnících se hodnot fyzikálních a chemických veličin v průběhu experimentu nebo jeho využití jako řídícího média při automatizaci experimentální činnosti. Veškeré tyto funkce zajišťují tzv. počítačové měřící systémy.

Tato modifikace experimentální činnosti je ve školní praxi významná z několika důvodů: •

umožňuje přímou podporu experimentální činnosti, tj. snímání hodnot měřených veličin v průběhu experimentu v reálném čase,

•

umožňuje okamžité vyhodnocení

a následné uchování

získaných

experimentálních dat s možností kdykoliv je opět vyvolat a dále zpracovat; 141

Informační a komunikační technologie v chemii •

přibližuje aplikace počítačů v reálných automatizovaných systémech řízení technologických procesů a výroby,

•

napomáhá k osvojení si metod získávání informací a jejich zpracování pomocí moderních prostředků, k nimž v prvé řadě patří počítač a jeho periferie,

•

nahrazuje mnohdy finančně náročné laboratorní přístroje.

Specifický přínos počítačem podporovaných experimentů lze vymezit následovně: •

jednoduché zavedení kinetického aspektu měření, tzn. možnost určovat a registrovat hodnoty měnící se veličiny v průběhu chemické reakce – při měření ve škole klasickým způsobem žáci často stanoví pouze počáteční a konečnou hodnotu veličiny,

•

možnost registrace měřené veličiny v předem zvolených intervalech – a to jak ve velmi malých intervalech (např. menších než 1 s - měření laboratorním teploměrem vyžaduje cca 30 s pro odečtení a zápis příslušné hodnoty), tak pro provádění dlouhodobých měření,

•

registraci měřené veličiny v závislosti na jiné měřené veličině,

•

možnost paralelní tvorby grafického záznamu,

•

uložení a vyhodnocení experimentálních dat.

Uspořádání počítačem podporovaného experimentu má tři základní části [3]:

Tradiční uspořádání chemického experimentu

Spojení s řídícím a registračním zařízením

Řídící a registrační zařízení PC

Pozn.: některé tradiční laboratorní přístroje jsou nahrazeny odpovídajícími čidly, které lze spojit přes rozhraní s počítačem (např. odporové teplotní čidlo

142

Informační a komunikační technologie v chemii nahrazuje laboratorní teploměr, kombinovaná pH elektroda nahrazuje pH metr, atd.)

Úkol k textu 1. Uveďte

význam

realizace

počítačem

podporovaných

počítačem

podporovaných

experimentů ve školní praxi. 2. Uveďte

specifický

přínos

experimentů pro školní praxi

8.4.1 Hardware počítačových měřících systémů

Počítače odvozují svůj název od schopnosti zpracovávat číselné údaje. Každý vstup, který má být počítačem zpracován, musí být transformován na číselný údaj. V přírodovědném vyučování se při registraci veličin pomocí počítače vyskytuje problém, který se týká snímání kontinuálních změn napětí, intenzity proudu, teploty atd. Při měření napětí (nebo veličin převoditelných na napětí) je třeba použít přístroj, který přiváděné napětí mění na číselný údaj zpracovatelný počítačem. Přístroj, který zprostředkovává tuto přeměnu, se nazývá analogově-digitální převodník, krátce A/D převodník. Podobné A/D převodníky jsou k dispozici také v měřících přístrojích s digitálním ukazatelem, známé z používání v chemických a fyzikálních laboratořích. Na jakosti A/D převodníku závisí kvalita měření napětí s počítačem. Také z pH-metru, teplotního měřícího přístroje, fotometru nebo jiného měřícího přístroje s popsaným výstupem vychází napěťový signál, který musí být přeměněn A/D převodníkem na digitální signál. Mnoho běžných převodníků ve standardním prostředí předává analogový signál v 256 krocích, tzn. čísla od 0 – 255. Např. napěťový interval, který má být vyšetřován, leží v rozsahu od -20 do +20 Voltů. Jeden digit, tzv. číselný krok nebo stupeň odpovídá potom napětí 40/256 = 0,156 V. To znamená, že

143

Informační a komunikační technologie v chemii převodník počítači signalizuje jinou hodnotu napětí teprve potom, kdy je překročen interval 0,156 V. Když napětí kolísá uvnitř tohoto intervalu, neregistruje počítač žádné změny. Napěťový interval je rozdělen od -20 do +20 V v hrubém rastru 256 různých stupňů, které mají všechny šířku 0,156 V. S takovým převodníkem tedy není možné měřit uvnitř jmenovaného intervalu ani s přesností na 0,1 V. Vyšší absolutní výsledek je možné s tímto přístrojem dosáhnout, když se zmenší rozsah měřeného intervalu. Vezmeme-li v úvahu např. napěťový rozsah jen 0 – 2,55 V, může se měřit s přesností na dvě desetinná místa (0,01 V). Pro praxi to znamená, že 8 bitový převodník musí disponovat různými měřícími rozsahy. Pro experimentátora je důležitá hlavně informace, že rastr 8 bitového převodníku je rozdělen na 256 stupňů, 9 bitový převodník na 512 stupňů a 12 bitový převodník na 4096 stupňů. Čím lepší je rastr převodníku, tím vyšší je relativní přesnost měření. Obdobná, ale opačná je funkce D/A převodníku. Digitální instrukce vydaná na základě programového vybavení je transformována na analogový signál, např. napěťový impuls pro sepnutí elektromagnetického relé nebo oživení motorku zdrojem konstantního napětí apod. Vstupní napěťový rozsah převodníku závisí na nastavení (od výrobce), zpravidla bývá 0 – 1 V nebo 0 – 5 V, výstupní signál z D/A převodníku u většiny karet ± 5 případně ± 12 V. Získávání hodnot měnících se veličin v prováděných experimentech se týká načítání výstupního napětí čidel. To znamená, že je nutné používat taková čidla, která svým výstupem nepřekračují vstupní rozsah převodníku, nebo je nutné použít mezičlánek nazývaný předzesilovač nebo modul. Pomocí počítače a A/D převodníku mohou být měřeny fyzikální a chemické veličiny, které je možno měnit na proporcionální elektrický signál. Proto přichází v úvahu i měření teploty, vodivosti, pH, fotometrických veličin, atd. Různých čidel je v experimentech užíváno pro měření potenciálu, teploty, vodivosti, pH, objemu plynných látek, fotometrických veličin, snímání hodnot z digitálních vah a dalších přístrojů užívaných v laboratořích. Moduly, připojované na výstupu k A/D převodníku a na vstupu k příslušným vývodům čidel, jsou zaměnitelné, což je výhodné pro rychlou změnu měřícího zařízení pro měření jedné veličiny za zařízení pro měření veličiny jiné.

144

Informační a komunikační technologie v chemii Existují v zásadě dva základní způsoby připojení měřících přístrojů k počítači: 1. Vlastní měřící přístroj je vně počítače a je s ním spojen přes standardní rozhraní. Využívány jsou následující druhy rozhraní: a) sériová rozhraní RS 232C, jimiž jsou v současné době vybavovány všechny počítače typu IBM PC, označovány jsou COM1 a COM2 a obvykle přes toto zařízení bývá připojena myš, b) rozhraní IMS 2 (IEEE 488), které umožňuje připojení až 15 měřících přístrojů na jedno rozhraní, nutné je však dokoupení desky IMS 2, c) paralelní rozhraní CENTRONICS, přes které je obvykle připojena k počítači tiskárna, je možné přes něj snadno a levně připojit programovatelný zdroj napětí (D/A převodník), aj.

V současné době je na trhu řada multimetrů, které jsou vybaveny rozhraním RS 232C. Mohou se díky digitálnímu displeji používat jako klasické multimetry (avomety) nebo být připojeny uvedeným způsobem k počítači. Z dalších přístrojů můžeme jmenovat řadu digitálních vah, fotometrů a jiných přístrojů vybavených rozhraním RS 232C. U řady přístrojů si může uživatel při nákupu vybrat, zda požaduje versi bez rozhraní, s RS 232C nebo IMS 2.

2. Do základní desky počítače se zasouvá karta (s A/D a D/A převodníky, s digitálními vstupy a výstupy), ke které se připojují měřené signály a ovládané akční členy. Toto řešení je v současné době vzhledem k cenové dostupnosti a didaktické realizaci ve formě komplexních měřících souprav nejčastěji používané ve školní praxi.

8.4.2 Software počítačových měřících systémů

Uvedená aplikace počítačů ve vyučování přináší také problém použití vhodného softwaru. Existuje řada softwarových balíků z průmyslové praxe, 145

Informační a komunikační technologie v chemii využitelných pro tvorbu řídících komplexů v technologických procesech, ale poměrně značná komplikovanost a svázanost se speciálními periferiemi znesnadňuje jejich školní využití. Proto má softwarové vybavení školních počítačových měřících systémů několik základních atributů, na které je kladen zvláštní důraz zejména z hlediska jednoduchosti a názornosti. Těmito atributy jsou zvláště: -

digitální znázornění veličin v dostatečné velikosti a grafický záznam na monitoru buď současně nebo v přepínatelném režimu,

-

možnost realizace srovnání podobných měření, tj. současné znázornění několika naměřených souborů dat uložených na disku nebo porovnání se souborem dat získaných simulací reálného experimentu,

-

možnost provedení výřezu grafického záznamu, jeho zvětšení na monitoru a jednoduché zpracování dat,

-

realizace měření ve dvou základních režimech práce – v časových intervalech nebo po krocích.

Každý takový měřící program je možné rozdělit zpravidla na 3 základní části: a) měření zvolené veličiny – MĚŘENÍ, b) práce s datovými soubory – DATA, c) zpracování dat – ZPRACOVÁNÍ.

Část MĚŘENÍ slouží k nastavení nebo kontrole parametrů prováděného experimentu. Jednotlivé parametry jsou voleny buď postupně nebo najednou formou dialogového okna. Režim DATA umožňuje práci s naměřenými daty uloženými v souborech tj. jejich zobrazení a „zoom“, ukládání a načítání, výstup na tiskárnu nebo zapisovač. Úpravy a zpracování naměřených dat se provádějí v části ZPRACOVÁNÍ.

146

Informační a komunikační technologie v chemii Programy obsahují dle svého určení různé možnosti práce s daty, od pouhého zobrazení nebo spojení jednotlivých hodnot přes proložení aproximačními křivkami až po složitější statistické operace. Jednotlivé programové části obsahují zpravidla tři typy položek k nastavení parametrů a ovládání průběhu programu. Jsou to: 1. přepínací položky – obsah položky se mění stisknutím klávesy „enter“ nebo pohybem kursoru po inzerovaných hodnotách, tj. všechny hodnoty jsou předdefinovány a po každém stisku se cyklicky zaměňují, 2. editační položky – nový obsah je možné vložit jedině přepsáním původního zadání (editací), zadávány jsou buď textové nebo číselné údaje, 3. výběrové položky – po volbě této položky je zobrazeno další okno, po jeho opuštění se může změnit hodnota položky v závislosti na předchozí operaci.

Jak již bylo v úvodu této kapitoly uvedeno, je možné měřit danou veličinu ve třech základních režimech práce: -

měření v časových intervalech,

-

měření v předem zvolených intervalech jiné veličiny (tzv. poloautomatická měření - zápis hodnoty měřené veličiny např. po každém stisknutí klávesy, kliknutí myši, apod.),

-

měření dané veličiny v závislosti na jiné měřené veličině (minimálně dvoukanálová měření).

Novými trendy ve vývoji softwaru je několik aspektů, jejichž potřebu přineslo používání výchozích versí různých softwarových produktů včetně inspirace profesionálními softwarovými balíky: 1. universální software - po příslušném nastavení parametrů zobrazení a odpovídající kalibraci lze měřit různé fyzikální veličiny,

147

Informační a komunikační technologie v chemii 2. využívání tzv. „config“ experimentu – tj. předem vytvořený a uložený konfigurační soubor, který odpovídá volbě všech parametrů v daném experimentu, 3. analýza a zpracování dat odpovídající možnostem programovacích jazyků a autorských systémů, 4. integrace podpůrných programů (ovladače, kalibrace a kalibrační soubory), 5. vytváření různých pomocných „maker“ a ovladačů k ulehčení manipulace s programem a komponentami aparatury (např. makra k opakování měření, odečtení příslušných dat, derivaci křivek, aj., ovladače pro úrovňové spouštění měření apod.).

8.4.3 Měření vybraných veličin s PC

Měření napětí Základní fyzikální veličinou, kterou lze registrovat pomocí počítače a analogově-digitálního převodníku, je elektrické napětí. Možné je měření napětí na svorkách modulů, ovládacích panelů a předzesilovačů v určitém rozsahu (např. 0 – 1 V, -5 až +5 V apod.). Výhodné je použití napěťového měřícího kanálu pro připojení laboratorních přístrojů s popsaným výstupem. S univerzálním softwarem získáme digitální výstup přístroje společně s možností vyhodnocování a uložení naměřených dat. Měření každé jiné veličiny pomocí počítače je měřením napětí, na které je daná veličina transformována. Ideálním případem je lineární závislost měřené veličiny na napětí. Kalibrační křivka se určuje různými metodami podle použitých čidel a softwarových možností. Pro případ lineární závislosti měřené veličiny na napětí je nejčastější dvoubodová kalibrace např. dvě hodnoty napětí pro dvě různé teploty vody atd. Lepším způsobem jsou vícebodové kalibrace, kdy

podle

schopnosti

softwaru

vybíráme

kalibrační

funkci

podle

odpovídajících souřadných dvojic z několika možností (lineární, kvadratická,

148

Informační a komunikační technologie v chemii exponenciální, logaritmická aj.) a program spočítá příslušné parametry nebo program sám určí funkční závislost a její parametry.

Měření tlaku Pro měření tlaku v plynném nebo kapalném médiu se využívají tlakové snímače typu TMG. Měření je relativní, tj. vůči tlaku okolní atmosféry. Vlastní čidlo je tvořeno velmi odolnou křemíkovou membránou s polovodičovými snímacími odpory. Přímo na čipu jsou umístěny také laserem trimrované odpory pro nulování ofsetu a teplotní kompenzaci. V současnosti jsou dostupná čidla v rozsahu provozních tlaků 10 kPa – 3 MPa, s různým druhem napájení a zpracování výstupního signálu a vnějšího připojení. Signál z čidla se zesiluje a normuje pro vstup navazujícího A/D převodníku.

Měření pH Pro měření pH se využívají dvě možností technického řešení, buď použití skleněné kombinované pH elektrody nebo skleněné referenční kalomelové elektrody spojené s A/D převodníkem přes příslušný modul nebo snímání signálu z napěťového výstupu laboratorního pH-metru. Potenciometrická měření se aplikují zvláště v oblasti acidobazických titrací s potenciometrickou indikací bodu ekvivalence a při potenciometrickém sledování průběhu chemických reakcí.

Měření vodivosti Pro měření vodivosti lze použít buď konduktometrickou celu spojenou přes příslušný modul s A/D převodníkem nebo snímat signál z napěťového výstupu laboratorního konduktometru. Konduktometrická měření se užívají např. v oblasti acidobazických titrací s konduktometrickou indikací bodu ekvivalence, při průběžné analýze reakční směsi s možností kvantifikace reakčních rychlostí apod.

149

Informační a komunikační technologie v chemii Měření objemu plynných látek Pro měření objemu plynných látek je nutné využít speciálních úprav měřícího zařízení pro registraci signálu pomocí napěťového vstupu měřícího systému. Použitelná je např. realizace měření objemu pomocí skleněné injekční stříkačky, jejíž píst je spojen s vodním potenciometrem. Jiným řešením je využití otáčkového potenciometru v kombinaci s plovákem, který indikuje výšku hladiny kapaliny vytlačené z nádoby na jímání plynné látky. Známé je použití spojení celoskleněnné injekční stříkačky a indukčního potenciometru. Měření změn objemu plynných látek je možné využít pro sledování rychlosti chemických reakcí v závislosti na různých změnách reakčních podmínek a v dalších experimentech s plynnou fází.

Měření fotometrických veličin Fotometrická měření je možné provádět s různými snímači světla, které zvláště v soupravách pro výuku fyziky tvoří jednu z částí tzv. optické (světelné) závory (druhou částí je optický vysílač – zdroj světla určité oblasti vlnových délek). Zpravidla obsahují tyto soupravy nekalibrované snímače světla reagující na změny osvětlení v široké oblasti světelného spektra. Jsou využívány při měřeních z reakční kinetiky, v reakcích, při nichž vznikají neprůhledné sraženiny nebo koloidy.

Měření spektroskopická Pro spektroskopická měření je nutné zajistit monochromatický zdroj světla (např. barevné světelné diody, filtry, optická mřížka nebo hranol), jehož intenzita je měřena světelnou diodou po průchodu světelného paprsku barevným roztokem. Konstruovány jsou jednoduché jednopaprskové nebo dvoupaprskové

fotometry,

případně

se

připojují

spektrofotometry s popsaným napěťovým výstupem.

150

k

počítači

složité

Informační a komunikační technologie v chemii Měření chromatografická Chromatografické metody pro kvalitativní i kvantitativní analýzu chemických látek vyžadují pro spojení s počítačem použití chromatografů s popsaným výstupem. Např. Wollrab sestavil pro chromatografickou analýzu jednoduchý plynový chromatograf, který se skládá z ocelové lahve se stlačeným vodíkem, který se používá jako nosný plyn, z redukčního ventilu, z tlustostěnné vakuové hadice, z kolony s dělící náplní, která je kouskem hadice spojena s plamenovým ionizačním detektorem. Ten je zhotoven z korkové zátky s otvorem, kterým prochází ohnutá skleněná trubice a dva ocelové drátky jako elektrody. Elektrody jsou připojeny ke zdroji napětí a zesilovaný slabý ionizační proud je měřen příslušným modulem. Plynová chromatografická měření slouží k analýze směsí organických látek.

Tenzometrická měření Pro snímání a možnost záznamu některých měřených veličin (např. síly) lze použít deformační články osazené tenzometry. Deformace článků je provázena změnou odporu tenzometru a odpovídající elektrický signál je dále zpracováván tenzometrickou aparaturou s popsaným napěťovým výstupem, který se přes příslušný modul (předzesilovač) připojuje k A/D převodníku.

Měření teploty Pro měření teploty je možné využít tří možností, lišících se technickým řešením měřící aparatury. Využívá se: a) odporové čidlo (platinové Pt-100 nebo termistory), b) termočlánek, c) napěťový výstup z digitálního teploměru, kde čidlem je též jedna z předchozích možností. Měření hmotnosti Měření hmotnosti se opírají o použití elektronických vah. Je možné buď použít popsaný napěťový výstup příslušné elektronické váhy nebo využít toho, že řada elektronických vah vlastní interface RS-232C a proto je možné spojit

151

Informační a komunikační technologie v chemii takovou elektronickou váhu přímo s portem počítače. Elektronické váhy se vyznačují vysokou přesností, což je důležité pro experimenty, které se nevyznačují velkými změnami hmotnosti (odpařování, uvolňování plynných produktů reakce, hygroskopické vlastnosti apod.).

Měření síly V soupravě ISES (viz kapitola 8.4.4) se využívá mechanické siloměrné čidlo využitelné také pro hrubé měření hmotnosti.

Měření polohy Pro měření polohy je možné využívat různých úprav otočných potenciometrů nebo ultrazvukové čidlo.

Měření radiochemická Měření radioaktivity se provádějí obvykle pomocí čítačů impulsů. Počítané impulsy odpovídají počtu rozpadů analyzovaného preparátu. Snímání pulsů je možné použitím digitálních interface různých typů nebo použitím ionizační komůrky, která dodává A/D převodníku příslušný analogový signál nebo řešení dodávané jako specializační modul pro soupravu IP-Coach (viz kapitola 8.4.4). K měření jsou ve školní praxi používány bezpečné uzavřené preparáty různých radioaktivních prvků.

Měření optické aktivity Optická aktivita látky je měřená polarimetrem s ručním ovládáním polarizačního filtru. Ovládací šroub může být nějakým převodovým mechanismem

(např.

gumičkou

nebo

řemínkem)

spojen

s otočným

potenciometrem (čidlem polohy), jehož zařazení do elektrického obvodu umožňuje registraci změn napětí.

Řízení a regulace Počítač může různým způsobem ovládat různé laboratorní přístroje. Může zapínat a vypínat zahřívání nebo míchání, může přepínat kanály, buď na

152

Informační a komunikační technologie v chemii základě povelu experimentátora nebo na základě analýzy dat získaných z vstupních kanálů. Druhý případ je příkladem tvorby regulačních obvodů. K těmto funkcím se využívá D/A převodník nebo přímo digitální výstup z počítače. Známá jsou použití ovládání termostatu, laboratorních míchadel nebo byret s elektromagnetickým uzávěrem, soupravy na hlídání výšky vodní hladiny atd.

Další veličiny Uvedeným výčtem vybrané fyzikálních veličiny registrovatelné počítačem zdaleka nekončí. S výhodou se využívají aparatury (čidla, elektrody a příslušné moduly) pro hlídání výšky kapaliny, modely slunečních kolektorů, snímače srdečního tepu, EKG aj.

Úkol k textu. 1. Uveďte příklady možností měření vybraných veličin s PC. 2. Popište

princip

acidobazické

titrace

s potenciometrickou

indikací bodu ekvivalence .

8.4.4 Příklady školních počítačových měřících systémů Pro aplikace ve školní praxi bylo vyvinuto několik počítačových měřících systémů, které umožňují: •

digitální znázornění veličin a grafický záznam na monitoru,

•

možnost realizace srovnání podobných měření, tj. současné znázornění několika naměřených souborů dat buď uložených na disku nebo porovnání s daty získanými simulací reálného experimentu,

•

možnost provedení výřezu grafického záznamu, jeho zvětšení, atd.

•

realizace měření ve dvou základních režimech práce – v časových intervalech nebo po krocích.

153

Informační a komunikační technologie v chemii CMS Počítačový měřící systém CMS byl vyvinut na katedře chemie PřF UHK. Tento jednoduchý systém umožňuje pouze jednokanálové měření napětí, teplot, pH, vodivosti a objemu plynných látek.

Obr. 121: Měření pH s podporou CMS [1]

ISES (Intelligent School Experimental System) Komplexní prostředek pro snímání, vyhodnocování a zpracování experimentů pomocí počítače, vyvinutý původně pro výuku fyziky, ale vhodný i pro výuku chemie nebo biologie. Systém umožňuje sledovat průběh experimentu, snímat až 8 různých veličin současně a vynášet je v grafické nebo digitální podobě na monitor počítače. Sleduje a zaznamenává údaje v závislosti na čase či jiné veličině podle typu zapojeného čidla. Vynikající vlastností je autodetekce čidel, která umožňuje automatický popis os včetně jednotek. Naměřené hodnoty lze přenést i do jiných produktů (Excel, Famulus). Další informace: http://www.ises.info

154


Obr. 122: Souprava ISES PCI Professional (panel ISES PCI Professional) [1]

IP- COACH Integrovaný školní měřící, modelovací a řídící systém – univerzální nástroj k měření několika

různých veličin současně, ke zpracování naměřených

hodnot, k matematickému modelování měřených závislostí a k řízení experimentů. Systém

Coach

je

vyvinutý

a

neustále

zdokonalovaný

Centrem

mikropočítačových aplikací při Univerzitě v Amsterodamu. Od začátku byly do vývoje zapojeny i slovenské fakulty připravující učitele fyziky. Více informací na http://www.ddp.fmph.uniba.sk/~demkanin/CoachWebII/CoachUvod.htm

Systém fy PASCO V poslední době jsou systémy pro školní experimenty založeny na využití dataloggeru. Datalogger je zařízení pro sběr a ukládání analogových a/nebo

binárních informací. Jde buď o jakéhosi „prostředníka“ (interface) mezi snímacími senzory a počítačem nebo jde o zařízení zcela samostatně shromažďující naměřené údaje. Takovou koncepci má např. systém fy PASCO 155

Informační a komunikační technologie v chemii (http://www.pasco.cz/), jehož základem je přenosný datalogger Xplorer GLX. V nabídce PASCO je na 60 různých senzorů a dalších pomůcek a příslušenství pro realizaci experimentů, takže systém tvoří komplexní pomůcku pro měření a experimenty v různých přírodovědných a technických oborech. K propojení s počítačem lze využít i bezdrátové rozhraní. Pro zpracování dat slouží program DataStudio, jehož obrazový výstup je koncipován tak, aby umožňoval co nejnázornější prezentaci výsledků měření.

Obr. 123: Datalogger PASCO s DataStudiem [5]

156

Informační a komunikační technologie v chemii Vernier

Počítačový měřící systém Vernier nabízí vybavení pro

realizaci

počítačem

podporovaných

experimentů v rámci přírodovědných předmětů. Více na http://www.vernier.cz/uvod/rozcestnik .Na uvedených stránkách je řada námětů pro realizaci počítačem podporovaných experimentů v různých předmětech

(např.

biologie,

fyzika,

chemie,

matematika).

Obr. 124: Náměty školních experimentů z chemie se systémem Vernier [7]

Úkoly k textu. 1. Popište přínos počítačem podporovaných experimentů v oblasti rozvíjení jednotlivých složek experimentální činnosti, tj. informativní, metodologické, formativní a instrumentální. 2. Prohlédněte si www stránky věnované příslušným školním experimentálním měřícím systémům.

8.5 Virtuální a vzdálené laboratoře Virtuální laboratoř představuje v širším slova smyslu otevřenou vzdáleně přístupnou

databázi

objektů

využitelných

pro

simulovanou

ale

i

zprostředkovanou reálnou experimentální činnost (anotace, návody, grafy, pracovní listy, schémata zapojení, kontakty, fotografie, animace a simulace, videosekvence), v užším slova smyslu se jedná o využití apletů a jiných simulačních a animačních nástrojů k prezentaci zkoumaného předmětu nebo jevu (většinou experimentu).

V ČR je příkladem virtuální laboratoře využívané pro školní účely např. Internetové laboratorní studio ISES na adrese http://www.ises.info

157


Jako

vzdálené

laboratoře

se

většinou

označují

pracoviště,

která

prostřednictvím Internetu zpřístupňují vzdáleným spolupracujícím odborníkům přístroje a měřící systémy, které by pro ně byly (buď z časových nebo finančních důvodů) jinak nedostupné. Ve většině případů se jedná o zpřístupnění průběžně snímaných dat (např. meteorologické družice, seismografy, hmotnostní spektrografy, výkonné spektrální přístroje aj.), někdy může vzdálený uživatel i ovlivňovat uspořádání měřícího systému a snímání dat podle vlastních potřeb. Tyto modely je možné z vědeckého prostředí transformovat také do školního prostředí. „Vzdálená a virtuální laboratoř“ představuje v edukativním pojetí otevřenou, vzdáleně přístupnou databázi objektů využitelných pro danou experimentální činnost studentů a učitelů (anotace, návody, pracovní listy, schémata zapojení, grafy, fotografie, kontakty, apod.).

Může být tvořena následujícími prvky: •

prostředí pro podporu experimentování s využitím počítačových měřících systémů,

•

prostředí pro modelování jevů,

•

vzorky datových souborů z experimentů prováděných za různých podmínek,

•

data z výzkumných center, monitorovacích center, aj.

Předností takovéto on-line databáze je její otevřená a takřka neomezená kapacita, operativnost v přístupu ke konzultacím, srovnávání dat a další zatím netušené možnosti.

I přes nezpochybnitelné přednosti musíme mít stále na paměti, že pro přírodní vědy jako vědy empirické má v hierarchii metod centrální postavení reálný experiment, a proto je z tohoto hlediska na první místo nutno postavit ve vyučování ty funkce počítače, které mají k experimentální činnosti žáků i učitelů těsný vztah. Ve výuce přírodovědným předmětům proto na první místo klademe počítač při podpoře řízeného pozorování a reálného

158

Informační a komunikační technologie v chemii experimentu. S touto funkcí těsně souvisí další funkce – simulace řízeného pozorování a reálného experimentování.

V ČR se problematice vzdálených školních laboratoří věnuje např. MFF Univerzity Karlovy. Na adrese http://www.ises.info si lze reálně vyzkoušet vzdálené měření. Internet zde není jen informačním médiem, ale má roli řídícího, měřícího a reálně interaktivního média.

Vzdálené a virtuální laboratoře jako součást tzv. virtuálního učebního prostředí (Virtual Learning Environment – VLE) jsou nejaktuálnějším trendem ICT podpory přírodovědné výuky. Přinášejí novou dimenzi nejen do laboratoří ale i do každodenního života studentů, učitelů a každého dalšího zájemce o přírodovědné vzdělávání. Nové možnosti takřka kdykoliv něco aktuálně změřit, ovládat z kteréhokoliv počítače, získat aktuální data z druhé strany světa jistě jsou a stále více budou obrovskou motivací.

Často bude stačit zapnout počítač, úlohu si z internetu stáhnout do svého počítače nebo připojit počítač ke vzdálenému experimentu a začít měřit. Sledování či řízení vzdálených měřících aparatur prostřednictvím Internetu tak zřejmě velmi brzy zamíří z laboratoří do všedního života. Internetem budeme řídit svoji domácnost, po Internetu budeme monitorovat životní prostředí.

Příklady realizace virtuálních a vzdálených přírodovědných laboratoří

a) Na

stránkách

Katedry

chemie

Iowa

State

Univerzity

http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/a nimationsindex.htm je k dispozici soubor animací a simulací dějů z různých oblastí chemie (např. simulace galvanického článku, simulace s pH metrem). b) Virtuální laboratoř LiveChem z Univerzity v Oxfordu. http://neon.chem.ox.ac.uk/vrchemistry/LiveChem/transitionmetals_cont ent.html Obsahuje

značky

a

fotografie

reaktantů

(jejich

roztoků

ve

zkumavkách), které jsou vybírány pro určitou reakci. V případě, že byly 159

Informační a komunikační technologie v chemii vybrány látky, které spolu reagují, spustí se po stisknutí tlačítka „Play Movie“ videoklip dané chemické reakce. Pod tlačítkem „Reaction Info“ je nabízen popis reakce. c) Chemie Interaktiv na stránkách http://www.chemie-interaktiv.net obsahuje

velké

množství

informačních

trikových

filmů

(komentovaných flash-animací a videosekvencí), interaktivních animací a simulací a výukových programů. Z metodologického hlediska jsou velmi zajímavá srovnání videosekvencí (záznamy reálných jevů) a animací (částicové modely zaznamenaných reálných jevů). Provádění a řízení reálných chemických experimentů s pomocí Webu vzdálené laboratoře

a) Internetové laboratorní studio na adrese http://www.ises.info = portál, který využívá aktivit pracoviště v oblasti počítačové podpory měření veličin měnících se při přírodovědném experimentování pomocí soupravy ISES. b) Využití dat z on-line měření počasí (měření teploty, relativní vlhkosti, solárního záření, atmosférického tlaku aj.) ČHMÚ v Praze Libuši http://www.chmi.cz/meteo/oap/oap_milos.html,

on-line

monitoring

ovzduší dostupný na stránkách mnoha měst a obcí.

Internet a jeho vzdálené a virtuální laboratoře jsou velmi dobrou inspirací i širokým zdrojem podnětů pro realizaci nejrůznějších školních projektů. Pokud se

tým

skládá

z více

vzdálených

skupin,

které

spolu

komunikují

prostřednictvím internetu, mluvíme o tzv. projektech na dálku neboli o teleprojektech.

Úkoly k textu. 1. Specifikujte rozdíly mezi virtuální a vzdálenou laboratoří. 2. Uveďte možnosti využití virtuálních a vzdálených laboratoří ve vzdělávacím procesu. 3. Prohlédněte si virtuální a vzdálené laboratoře prostřednictvím uvedených webových odkazů.

160


Literatura a další studijní zdroje:

[1] BÍLEK, M.: Chemické experimenty podporované PC ve výuce, Studijní materiál pro studenty učitelství chemie PřF UP v Olomouci. [online]. [cit. 2014-03-01]. Dostupné z www [2] BÍLEK, M. et al. Interaction of Real and Virtual Environment in Early Science Education: Tradition and Challenges. Hradec Králové : Gaudeamus, 2009, 145 s. ISBN 978-80-7435-019-1. [3] BÍLEK, M. a kol. Výuka chemie s počítačem. Hradec Králové : Gaudeamus, 1997 [4] KAPOUNOVÁ, J. Používání informační a komunikační technologie ve výuce. Ostrava : Pedagogická fakulta, 74 s. ISBN 80-7042-145-2 [5] SERAFIN, Č., HAVELKA, M., KROPÁČ, J. Počítačem podporované experimenty. [online]. [cit. 2014-03-01]. Dostupné z www http://www.kteiv.upol.cz/uploads/soubory/serafin/frvs12/Pocitacempodporovane-experimenty.pdf

[6] ŠKODA, J., DOULÍK, P. Lesk a bída školního chemického experimentu. In: M. Bílek (ed.) Výzkum, teorie a praxe v didaktice chemie XIX. Research, Tudory and Practise in Chemistry Didactics XIX. 1. část: Původní výzkumné práce, teoretické a odborné studie. Hradec Králové : Gaudeamus, s. 238 – 245 [7] VERNIER. Vybavení pro výuku přírodovědných oborů. [online]. [cit. 2014-03-01]. Dostupné z www: http://www.vernier.cz

Shrnutí obsahu kapitoly V této kapitole jste se seznámili s možnostmi provádění chemických experimentů s podporou výpočetní techniky. Byly probrány také různé typy hardwaru používaného jako rozhraní mezi PC a samotným měřením.

161

INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE V CHEMII

Recommend Documents