Numele provenind de la grecescul Anastasie ("nemuritor", "înviere"), descrie cu exactitate scopul pe care îl are aplicaţia ANASYST, acela de a reînvia motivaţia elevilor în procesul educaţional, iar totodată prezintă ţelul ca această aplicaţie să fie un adevărat suport, rămândând ancorată în posibilele utilizări viitoare. Numele aplicaţiei este un joc de cuvinte, menit să atragă atenţia. Astfel, acronimul format din cuvintele ANAtomie şi SISTem, sugerează subiectul şi anume ANAliza coprului uman, aplicaţia devenind un ASISTent în procesul educaţional al elevului.  

Tema care face obiectul acestei lucrări este modelarea corpului uman, ce urmează a fi integrat într-o aplicaţie de învăţare. Prin tema pe care mi-am ales-o, doresc să scot în evidenţă miracolul ce reprezintă fundaţia acestei "maşini" biologice căruia noi îi spunem corp uman. "Orice maşină este formată dintr-o structură alcătuită din piese asamblate, care conţine un motor central, un sistem de introducere a combustibilului şi altul de eliminare a rezidurilor, de aceea se spune că fiecare organism omenesc separat este o maşină biologică incredibilă."

Detaliile nevăzute şi precizia asamblării omului, reprezintă de multe ori o piedică în procesul de învăţare a copiilor. Imaginile din atlase, la o dimensiune redusă îngreunează de cele mai multe ori reţinerea şi înţelegerea fenomenelor, ducând la scăderea interesului din partea elevilor pentru carte.

Este util să avem un minim de cunoştinţe a dezvoltării umane şi a modului în care funcţionează acesta de-a lungul vieţii. Dincolo de organele şi sistemele individuale, este de asemenea foarte important să înţelegem modul în care diferitele aspecte ale corpului uman funcţionează împreună ca un tot unitar. Preşcolarii sau chiar elevii ciclului primar pot avea puține cunoștințe despre organele interne. Ei tind să creadă că doar ceea ce au văzut că se introduce în corp sau iese din acesta, precum hrana sau sângele, constituie conținutul corpului.

Anatomia vizuală consider că este un instrument cu referinţă ştiinţifică care îi va învăţa pe copii, şi nu doar pe aceştia, despre anatomia şi fiziologia umană. Aplicaţia se doreşte a fi o metodă de stimulare şi motivare a elevilor în procesul de învăţare. Prin modelarea 3D, utilizatorii vor putea vizualiza şi percepe mult mai bine locaţiile structurilor interne ale corpului uman, aceasta fiind susţinută de informaţii precise despre numele, funcţiile oraganelor şi scurte animaţii ale acestora. Destinată copiilor de gimnaziu, această aplicaţie este o resursă absolut fantastică pentru a învăţa despre anatomia şi fiziologia umană într-un mod distractiv, informativ şi ştiinţific. 

Tehnologii specifice

Dezvoltarea aplicaţiei desktop ANASYST a reprezentat un proces complex ce a inclus utilizarea limbajul de programare C# şi a mai multor framework-uri. Acest sistem informatic a fost gândit pentru a funcţiona pe sitemul de operare Windows.

Ţinând cont de elementele de mai sus, în procesul de dezvoltare al aplicaţiei educative ANASYST s-au folosit urătoarele tehnologii software:

• Blender framework, versiunea 2.79b, folosit pentru crearea modelelor 3D a corpului uman şi a organelor interne. Acest program software prezintă două moduri primare de lucru: Object mode şi Edit mode. "Object mode e utilizat pentru a manipula obiectele individuale în general, iar Edit mode e utilizat pentru a manipula datele definitorii propriu-zise ale obiectului respectiv. De exemplu, în cazul obiectelor poligonale, Object mode poate fi utilizat pentru a muta, scala și a roti obiecte întregi, iar Edit mode e utilizat pentru a manipula vârfurile individuale ale unei singure structuri."
• Unity framework, versiunea 2019.3.3f1 (64bit) a reprezentat mediul de dezvoltare principal, generând aici cea mai mare parte a conţinutului interactiv. Unity prezintă o interfaţă deosebit de intuitivă şi un flux de lucru simplificat. Funcţionalităţile aplicaţiei au fost create prin scrierea unor scripturi în limbajul de programare C#. UGE (Unity Game Engine) a pus la dispoziţie scripting API pentru limbajul de programare C#.
• Visual Studio 2019 a fost editorul de cod folosit pentru implementarea, testarea, evidenţierea sintaxelor, completarea inteligentă a codului sursă.
• Unity Scripting API care este o colecţie de simboluri (namespace), a permis lucrul cu diferite caracteristici ale Unity Game Engine. Acestea au fost utilizate în timpul implementării, pentru a identifica şi pentru a face referire la obiecte de diferite tipuri. Ex. de namespace-uri folosite UnityEngine, UnityEditor, System etc. care însumează o coleţie de clase preconstruite, interfeţe, structuri, enumerări etc. UnityEngine a permis utilizarea particulelor, animaţiilor, efectelor sonore şi video etc. System a permis utilizarea structurilor de date (liste, dicţionare etc.)
• Adobe Photoshop CC 2018 folosit pentru crearea şi editarea obiectelor grafice 2D (sprites), precum: borduri butoane, backgrounds, pictograme (icons) pentru butoane şi altele.

Modelare 3D

Am început procesul de creare a întregului corp consolidându-l din cuburi simple. Obiectivul a fost obţinerea unor proporţii bune încă de la început. Blender este un program minunat pentru modelarea 3D a obiectelor complexe, oferind o mulțime de instrumente care pot îmbunătăţi fluxul de lucru. Modelarea corpului uman presupune obținerea unui obiect/model care arată la fel pe ambele părți, prezenând o simetrie. Pentru acest proces s-a tăiat cubul iniţial în două, una din părţi urmând să fie înlăturată. Crearea celor două jumătăţi simetrice a fost posibilă accesând modificatorul Mirror ("oglindă"). Practic acest instrument face o copie a tuturor modificărilor survenite asupra datelor din jumătatea selectată de lucru a obiectului și reflecă modificările asupra celilalte jumătăţi, de-a lungul axelor X, Y, Z. Acest modificator are, de asemenea, caracteristica interesantă a îmbinării vârfurilor de-a lungul cusăturii centrale a obiectului, astfel încât să pară o singură piesă unificată. Acest modificator oferă un mod simplu și eficient de a face acest lucru, cu actualizarea în timp real a oglinzii pe măsură ce obiectul este editat.

Asemenea corpului uman, şi organele au trecut prin acelaşi procedeu de dezvoltare. 

Pentru a crea un conținut 3D de calitate profesională, s-a dorit adăugarea unor elemente fine pe suprafeţele obiectelor. Acest lucru a fost posibil prin sculptare. Modul Sculpt este similar modului Edit, deoarece este folosit pentru a modifica formaiunui model, dar Sculpt Mode folosește un flux de lucru foarte diferit: în loc să se ocupe de elemente individuale (vârfuri, margini și fețe), o zonă a modelului este modificată folosind o perie. Cu alte cuvinte, în loc să selecteze un grup de vârfuri, Modul Sculpt manipulează geometria în regiunea de influență a periei. De asemenea, s-a mai folosit şi peria de umflare ajutând ca părțile modelului să arate mai rotunjite și mai pline, respectiv o peria cu cute ce a determinat accentuarea marginilor dure.

Pentru netezirea figurilor 3D s-a utilizat modificatorul Subdivision ("suprafață subdivizată"). Acesta prezintă un mecanism prin care feţele sunt împărţite în fețe mai mici, oferind un aspect neted. Deşi s-a creat un număr redus de vertexuri, acest instrument a permis crearea unor suprafeţe netede complexe.

Toate aceste modele 3D au fost exportate cu extensia .fbx, format acceptat de Unity Game Engine. Acest format oferă interoperabilitate între aplicaţiile care creează conţinut digital (Blender şi Unity).

Implementare aplicaţie

Designul aplicaţiei este, fără îndoială, una dintre cele mai interesante şi complexe provocări pe care un programator şi-l poate asuma. Astfel, m-am concentrat pe estetică și am implementat strategic tipografia, iconografia, paleta de culori, imaginile vizuale și alte elemente.

Această secţiune prezintă componentele UI folosite care gestionează interacţiunea utilizatorului cu aplicaţia ANASYST. Majoritatea componentelor interacțiunii au unele lucruri în comun. Ele sunt selectabile, ceea ce înseamnă că au o funcționalitate încorporată pentru vizualizarea tranzițiilor între stări (normal, evidențiat, apăsat, dezactivat) și pentru navigarea către alte selectabile cu ajutorul tastaturii, mouse-ului sau controlerului.

Componentele de interacțiune au cel puțin un UnityEvent care este invocat atunci când utilizatorul interacționează cu componenta într-unimod specific. Sistemul UI surprinde și înregistrează orice excepție care se propagă din codul atașat la UnityEvent.

Proiectul conţine un număr de 5 scene : Intro, Login, Content, Quiz, Puzzle. Scenele create prin aranjarea obiectelor într-un spaţiu tridimensional, conţin mediile şi meniurile de control ale aplicaţiei. Întrucât ecranul utilizatorului este bidimensional, în ficare scenă există minim o cameră care capturează imaginile pentru a putea fi afişate. Pe măsură ce camera se va mişca şi roti, vizualizarea obiectelor din scenă va fi posibilă din diferite unghiuri.

Toate elemetele UI (GameObjects) au fost setate ca în ierarhie să fie copii unui canvas setat la rezoluţia de 1920x1080.

Aplicaţia debutează cu un intro care are menirea de a capta atenţia utilizatorului, stimulându-i curiozitatea şi dorinţa pentru accesarea apicaţiei. Acest intro prezintă numele şi subiectul aplicaţiei şi un buton de START.  Apăsarea butonului START va face posibilă traziţia la următoarea scenă. 

Pentru a creşte interacţiunea utlizatorului cu sistemul informatic ANASYST, într-o scenă nouă s-a creat formularul de autentificare, respectiv înregistrare. Formularul de autentificare apare imediat după apăsarea butonului START din scena cu intro-ul aplicaţiei.

Pentru a accesa informaţiile despre anatomia şi fiziologia corpului uman, autentificarea utilizatorului necesită a fi realizată. Formularul de autentificare prezintă două câmpuri de intrare, în care utilizatorii îşi vor introduce datele de acreditare, urmând apoi să apese pe butonul LOGIN. Acţiunea asupra butonului LOGIN, va determina ca aceste informaţii să fie comparate cu datele stocate în fişierul text a respectivului utilizator. Când se va găsi o potrivire, sistemul va autoriza accesul în content-ul aplicaţiei. Dacă nu se găsește o potrivire, utilizatorilor li se va solicita să-și reintroducă datele de autentificare și să încerce din nou. Întregul proces durează doar câteva secunde pentru a fi finalizat.

Dacă se doreşte înregistrarea unui nou utilizator se va apăsa pe butonul "CONT NOU", ce va duce la activarea formularului de înregistrare. 

Autentificarea asigură că utilizatorul A are acces la informațiile de care are nevoie (cel mai mare punctaj obţinut la testul de verificare a cunoştinţelor), și nu poate vedea informațiile sensibile ale utilizatorului B. 

Odată ce sistemul va autoriza accesul în content-ul aplicaţiei, se va încărca următoarea scenă, care dispune de modelele 3D, informaţii cu privire la anatomia şi fiziologia corpului uman.

Alternarea modelului 3D feminim cu cel masculin, şi invers este posibilă prin apăsarea butonului aferent sexului dorit a fi vizualizat, aflat în partea de jos a ferestrei. Figurile 3D se pot roti la 360 grade din apăsarea pe săgeţile stânga, dreapta de pe tastatură, cărora le sunt asociate şi tastele A (stânga), respectiv D (dreapta).

Meniul principal poziţionat în partea stângă a ecranului prezintă trei butoane, prezentate de sus în jos: profil user, panou de navigare, deconectare.

Deoarece ştiam faptul că utilizatorii adoră elemetele cu care pot interacţina, acestui meniu i s-a adăugat o animaţie, pe baza căruia meniul se va putea ascunde. Sistemul de animaţie Unity se bazează pe conceptul de AnimationClip, care conţine informaţii despre modul în care anumite obiecte ar trebui să îşi schimbe în timp poziţia, rotaţia sau alte proprietăţi. AnimationClip este organizat mereu într-un sistem structurat de tip diagramă de flux, numit Animator Controller. Acesta acţionează ca un State Machine ("maşină de stare"), care urmăreşte ce "clip" ar trebui să fie redat, şi în ce moment animaţiile ar trebui să se schimbe sau să se combine una cu alta.

Analizând diagrama, observăm că stările apar ca noduri conectate prin linii. Idle reprezintă starea default. Pentru a utiliza modul de tranziţie între stările de control a meniului, se creează un parametru boolean pe care l-am denumit show, care va primi valoarea true când se va afla în starea Slider (stare în care meniul este vizibil). În momentul în care se apasă pe săgeata ataşată meniului, starea anterioară se modifică. În starea HideSlider, parametrul bolean este setat ca fiind false.

Butonul de profil va afişa un panou care stochează numele de utilizator, şi cel mai mare scor obţinut de utilizator la testul de verificare al cuoştinţelor. Butonul din mijloc al meniului principal, va declanşa apariţia în lanţ a altor meniuri, permiţând navigarea prin sistemul informatic ANASYST. 

În ceea ce priveşte panel-ul fiecărui organ, mi-am propus să creez o ierarhie vizuală clară, care arată utilizatorului, conţinuturi care sunt legate logic, grupându-le similar din punct de vedere vizual, oferind un mod intuitiv al felului cum se foloseşte aplicaţia. Respectând un anumit template pe care mi l-am propus să îl urmez, mereu în partea dreaptă, în colţul de sus al ferestrei, va fi afişată o imagine reprezentativă a poziţiei organului intern în corpul uman, considerată a fi o mini-hartă. În partea de jos pe mijloc, se află mereu o bara cu trei, respectv 4 butoane (butonul Animaţie, butonul Informaţii, butonul Patologii şi butonul Imagini). Butonul Animaţie poate lipsi de pe paginile anumitor organe. Apăsarea atât a butonului Informaţii, cât şi a butonului Patologii va determina cu ajutorului unui script preluarea informaţiilor din fişiere text şi afişarea acestora într-un panel care va apărea mereu în partea stângă a ecranului.

Spaţiul alocat informaţiilor fiind prea mic, s-a utilizat un ScrollBar ("bară de defilare") împreună cu Scroll Rect. ScrollBar îi este ataşat un singur eveniment OnValueChange, care răspunde pe măsură ce utilizatorul trage de mâner, textul devenind vizibil în întregime. Scroll Rect oferă funcţionalitatea derulării acestui conţinut.

S-au implementat două metode pentru verificarea cunoştinţelor dobândite în urma parcurgerii modului de învăţare: un puzzle pentru recunoaşterea poziţiei fiecărui organ în corpul uman, şi un quiz pentru testarea înţelegerii informaţiilor dobândite. Acestea sunt, de asemenea, o modalitate excelentă de a consolida învățarea pentru elevi pe parcursul unei unități de muncă.

Testarea identifică lacunele în cunoaștere, îmbunătățește monitorizarea metacognitivă - oferind elevilor scoruri sau autoevaluări, aceștia își pot prezice mai bine cunoștințele și pot fi mai încrezători în ceea ce știu și ce trebuie să știe.

Păstrarea unei înregistrări a scorurilor și răspunsurilor elevilor oferă dovezi atât despre faptul că profesorul evaluează în mod regulat studenții și, de asemenea, poate ajuta un profesor să monitorizeze și să urmărească progresul. Prin aplicarea quiz-urilor, elevii primesc feedback instantaneu cu privire la răspunsurile lor, care îi pot susține să identifice părţile care au necesită mai multă muncă sau să evidențieze progresul pentru care elevii să fie mândri. La rândul său, acest lucru poate susține o creşterea mentalităţii și poate încuraja atitudinea față de învățarea de-a lungul vieții.

În cele din urmă, aplicațiile interactive implică și captează audiența, transmit mesajul potrivit utilizatorilor și îmbunătățesc ciclul de viață al produsului.