Дополненная реальность

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 2

Глава I Технология дополненной реальности 4

1.1 Понятие  дополненной реальности 4

1.2 История  создания технологии дополненной  реальности 7

1.3 Технология  дополненной реальности 11

Глава II Использование технологии дополненной реальности при разработке электронного учебника 15

2.1 Основы  электронного учебника 15

2.2 Способы  использования дополненной реальности  при создании электронного учебника 19

2.3 Пример  использования технологии дополненной  реальности в электронном учебнике 22

Заключение 30

Список литературы 31

Введение

Основная технология сегодня - это получать изображение с камеры, обрабатывать его алгоритмами распознания  образов, с дальнейшим наложением изображения. Дополненная реальность - это технологии будущего, которое уже наступило. AR может использоваться где угодно - виртуальная примерочная, навигационный  путь, игры.

В некоторой степени дополненная  реальность – это всего лишь новый  способ получения доступа к данным, однако влияние этой технологии на общество может оказаться сравнимым  с эффектом от появления Интернета. Глобальная сеть сделала информацию более контекстно-зависимой, то есть определяемой окружающими условиями. Сегодня уже не обязательно рыться в библиотечных карточках – поиск  стал быстрым и удобным, а нужные сведения можно получить мгновенно.

Дополненная реальность - лишь только новый метод получения  доступа к информации и данным, хотя влияние данной технологии на общество может быть сравнимым с  эффектом от возникновения Интернета. Поиск стал очень удобным и быстрым, а все необходимые сведения возможно получить моментально.

Предмет исследования: дополненная  реальность.

Цель исследования: использование  технологии дополненной реальности при создании электронных учебников.

Задачи исследования:

• Дать понятие технологии дополненной реальности
• Выяснить историю происхождения технологии дополненной реальности
• Выявить принцип действия и сферу использования технологии дополненной реальности
• Вычленить основополагающую структуру электронного учебника, дидактические особенности
• Выделить способы использования технологии дополненной реальности при создании электронного учебника
• Воплотить технологию дополненной реальности на примере страницы учебника

Методы исследования:

• Анализ
• Индукция
• Классификация
• Обобщение

Практическая значимость: Данные, полученные в исследовании, могут быть использованы при создании учебников по информатике с использованием 3D-объектов дополненной реальности. При использовании данной технологии повышается информативность учебного материала, что позволяет ученику обучаться плодотворно и с интересом.

Глава I Технология дополненной реальности

1.1 Понятие дополненной реальности

Дополненная реальность (англ. augmented reality, AR), — термин, относящийся  ко всем проектам, направленным на дополнение реальности любыми виртуальными элементами. Дополненная реальность — составляющая часть смешанной реальности, в  которую также входит «дополненная виртуальность» (когда реальные объекты  интегрируются в виртуальную  среду). Иногда используют в качестве синонимов названия «Расширенная реальность», «Улучшенная реальность», «Обогащенная реальность» и тому подобные менее  удачные словосочетания.

Также верно еще одно определение: дополненная реальность — добавление к поступающим из реального мира ощущениям мнимых объектов, обычно вспомогательно-информативного свойства. В западном научном сообществе данное направление получило четкую устоявшуюся  терминологию — Augmented Reality (AR).

На сегодняшний день, большинство  исследований в области AR сконцентрировано на использовании живого видео, подвергнутого  цифровой обработке и «дополненного» компьютерной графикой. Отображение  актуальной дополнительной информации поверх видео можно наблюдать, в  частности, во время трансляции спортивных соревнований.

В современных боевых самолетах  и вертолетах часто используется нашлемная система индикации. Она  позволяет пилоту получать наиболее важную информацию прямо на фоне наблюдаемой  им обстановки, не отвлекаясь на основную приборную панель. Это позволяет  сэкономить драгоценные секунды, например, во время маневренного воздушного боя. Также многие подобные системы позволяют  производить целеуказание путем  поворота головы или движений глазных  яблок.

Существуют компьютерные игры, производящие обработку видеосигнала с камеры и накладывающие на изображение  окружающего мира дополнительные элементы. Например, в 2004 году была выпущена игра для мобильных телефонов с  названием Mosquitos, отображающая на экране телефона изображение с расположенной  позади него камеры, с наложенными  на это изображение прицелом и  огромными комарами, от которых «отстреливался»  игрок. [9]

Более серьёзные исследования включают использование отслеживания движения объектов, распознавание координатных меток при помощи машинного зрения и конструирование управляемого окружения состоящего из произвольного  количества сенсоров и силовых приводов.

Не следует путать дополненную  реальность с виртуальной реальностью. Их коренное различие в том, что дополненная  реальность вносит отдельные искусственные  элементы в восприятие реального  мира, а виртуальная конструирует новый искусственный мир. Изначально термин AR был введён в противовес виртуальной реальности: вместо погружения пользователя в синтезированное, полностью  информационное окружение, задачей AR является дополнение реального мира возможностями  по обработке дополнительной информации. Другие же исследователи понимают виртуальную  реальность как специальный случай дополненной реальности. Дополненная  реальность сама по себе представляет специальный случай более общей  концепции опосредованной реальности (med-R), в том смысле, что опосредованная реальность позволяет сознательно  дополнять или сокращать, а также  иным образом модифицировать реальность.

Дополненная реальность широко внедряется в области туристических  и справочных услуг. Один из самых  заметных примеров появления подобных сервисов в России — проект «Виртуальная история», который в октябре начал  реализовывать оператор связи МТС. Проект стартовал в Иркутске, здесь  любому пользователю смартфона или  планшета (с операционной системой iOS или Android) предлагается загрузить  специальное приложение. После этого гаджет, автоматически определив часть города, в которой находится человек, сообщит ему о ближайших исторических объектах, а также предложит посмотреть старые фотографии, дающие представление о том, как выглядели те или иные здания много лет назад. Увидеть прошлое конкретного памятника архитектуры можно наведя камеру на объект: мобильный компьютер распознает здание и накладывает поверх него на экране историческое фото. Интересно, что в программе предусмотрена регулировка прозрачности исторической фотографии — она по желанию пользователя может сильнее или слабее проглядывать на фоне реальной постройки. Одновременно сбоку появляется краткая справка об объекте.

Некоторые российские структуры  работают с мировым лидером в  области дополненной реальности — нидерландской фирмой Layar. Ее название восходит к английскому «layer»  — «слой», Layar разрабатывает универсальную  платформу для создания этаких слоев  дополненной реальности для разных стран. Она сотрудничает со множеством разработчиков, которые для того или иного города и по определенной теме создают такие виртуальные  слои, которые «накладываются» на реальное пространство. К категории  дополненной реальности можно отнести  и широкое использование в  рекламе так называемых QR-кодов. Эти картинки, которые смотрятся  как сочетание черных и белых  квадратиков, — своеобразная компьютерная метка: камера мобильного устройства, наведенного на этот код, распознает его и, например, проигрывает из интернета  рекламный ролик продукта или  демонстрирует его трехмерную виртуальную  копию. Рекламодатели говорят, что  многие, как ни странно, не ленятся  наводить свои смартфоны на QR-коды, чтобы узнать, что же такое за ними спрятано.

Все чаще подобные метки  дополненной реальности применяются  и в печатных изданиях. Многие компании в последнее время проводят среди  своих потенциальных потребителей различные игры и конкурсы с применением  технологий дополненной реальности — например, производители автомобилей предлагают скачать специальное приложение, которое поможет найти в городе спрятанные виртуальные изображения новой машины.

Впрочем, участники рынка  отмечают, что столь высоким интерес  к дополненной реальности в рекламе  будет не всегда.

«Технологии дополненной  реальности пока еще очень новое  и необычное явление для большинства  потребителей, поэтому в рекламных  кампаниях эти технологии так  успешны, — говорит Ирина Харсеева, PR-директор АR Door. — Однако мы понимаем, что через пару лет острота  интереса спадет, и технологии дополненной  реальности будут распространяться в первую очередь там, где они  несут не только развлечение, но и  пользу».[2]

1.2 История создания технологии дополненной реальности

Первым исследователем дополненной  реальности можно считать Айвэна Сазерленда, который построил работающий прототип системы в 1967 году. Он использовал  стереоочки «Sword of Damocles» для показа трехмерной графики. Изображение в  них проецировалось на два полупрозрачных стеклянных мини-дисплея с напылением серебра. Любопытное название происходит от способа крепления устройства — на потолке, что контрастировало  с наименованием класса такого рода оборудования: Head-Mounted Display. Впервые  система была использована в проекте, выполненном в 1968 г. для Bell Helicopter Company, в котором стереоочки работали в  паре с инфракрасной камерой, находящейся  под днищем вертолета. Камера управлялась  движением головы пилота. Так родилось понятие «дополненной реальности». Современный этап исследований начался  в 1990 году, когда исследователи фирмы Boeing решили использовать наголовные стереодисплеи  при сборке и обслуживании самолётов, накладывая интерактивную графику на изображения реального мира.

Одним из наиболее известных  исследователей в этой области сегодня  является Рональд Азума из HRL Laboratories. В 1997 г. он опубликовал большую обзорную статью «A Survey of Augmented Reality», где впервые  были ясно очерчены проблемы и возможности, связанные с внедрением этой технологической  концепции. С 1999 г. ведет свою историю регулярно проводимая конференция IEEE, ACM and Eurographics International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR). Наиболее успешные и известные организации, специализирующиеся на дополненной реальностью, располагаются в Японии — Mixed Reality Systems Lab — и Германии — консорциум Arvika.

Рональд Азума определяет AR как систему, которая:

• совмещает виртуальное и реальное;

• взаимодействует в реальном времени;

• работает в 3D.

Большое положительное и  стимулирующие влияние на развитие технологий дополненной реальности оказала система отслеживания положения HiBall. Она была разработана сотрудниками университета Северной Каролины в рамках проекта, финансируемого агентством DARPA. Несмотря на то, что система способна работать только с предварительно подготовленными  закрытыми помещениями, достигнутая  в ходе экспериментов точность и  минимальная латентность были рекордными. HiBall с частотой 1500 Гц регистрирует любые  линейные перемещения начиная с 0,2 мм и вращения на углы от 0,03°.

Датчик, которым снабжается отслеживаемый предмет или человек, состоит из шести фотодиодов и  шести объективов. Каждый сенсор получает изображения со всех объективов, что  в сумме дает 36 независимых видов. Фотодиоды фиксируют сигналы  от снабженных матрицей светодиодов  панелей подвесного потолка.

Венцом усилий ученых стала  коммерческая эксплуатация системы  — компания 3rdTech продает HiBall-3000 Tracker. Одним из вариантов пользовательского  устройства-датчика является трехмерный дигитайзер, которым можно оцифровывать объемные предметы.

Следующий этап в развитии GPS-позиционирования — Code-Phase GPS. Обычный  датчик GPS использует для определения  временных задержек спутникового сигнала  кодовую синхронизацию. Спутник  ретранслирует постоянно повторяющуюся  последовательность кодов. Приёмник, получив  сигнал, начинает циклически сдвигать свою последовательность до тех пор, пока она не совпадет с принятой. Количество шагов, которые потребовались  для кодовой синхронизации, дает представление о временной задержке. Но именно «дает представление»: частота  следования символов в последовательности ограничена, и точность измерений  — тоже.

Датчики Code-Phase GPS не останавливаются  на кодовой синхронизации и, после  того как последовательности совпали  на цифровом уровне, начинают добиваться совпадения несущих частот внутреннего  тактового генератора и спутникового сигнала. Частота передачи спутников GPS равна 1,57 ГГц, и если перевести  данное значение на язык расстояний, то максимальная точность измерений для  фазовой синхронизации составляет около 3 мм.

На сегодняшний день существуют следующие иностранные разработки:

• Проект Semapedia. Члены проекта Semapedia располагают на объектах реального мира штрихкодовые ярлычки с дополнительной текстовой информацией, а также ссылками на интернет-страницы с подробностями. Это, конечно, не так зрелищно, как в голливудских фильмах, но очень информативно и полезно, и к тому же доступно всем желающим уже сейчас.[4]

• Проект ARTag. Проект ARTag посвящен вставке цифровых моделей в видеопоток с камеры. Специальная программа анализирует картинку с камеры, выделяет и декодирует штрихкоды, вставляет в кадр модели, соответствующие этим кодам, и выдает картинку пользователю.

• Проект Layar. Голландский сервис Layar позволяет с помощью телефона на базе Android получать в реальном времени доступ к информации об окружающем мире через его камеру. Это может быть информация о кафе, ресторанах, гостиницах и других социальных местах.

• Проект ARGET. Проект ARGET посвящен фундаментальным исследованиям в области создания планарной системы маркеров расширенной реальности и является альтернативой проекту ARTag. Генерация AR-маркеров и их распознавание базируется на природе обработки изображений в компьютерной графике.

На основе дополненной  реальности реализуются и российские проекты:

• Компания 2Nova. Реализовала проект для SonyEricsson, интерактивные киоски и промо-сайт с дополненной реальностью стали частью кампании по продвижению SonyEricsson Red Satio. Для бренда Sobranie реализовала небольшой Интернет-проект с дополненной реальностью

• Компания Ailove. Ведет разработку нескольких проектов: сервис для визуального ориентирования с помощью мобильных телефонов (аналог проекта Layar для телефонов на базе Symbian); использование маркеров для дистанционного управления виртуальными объектами (пример подобного проекта: распечатанная на листе бумаги форма помещается перед вебкамерой, далее эта форма управляет виртуальными объектами - при перемещении в пространстве листа с формой объекты реагируют специально запрограммированным образом (маркер как руль для виртуальной машины)); разработка системы дополненной реальности на основе естественных объектов, в этом проекте в качестве маркеров используются реальные объекты, а не напечатанные на бумаге штрих-коды.

• Компания Redmadrobot. Реализовала проект обложки для газеты F5, разработала поздравительные открытки на базе технологии дополненной реальности. Ведет разработку проектов: использование дополненной реальности для создания промо-материалов (персонажи кино, игр); настольная игра с использованием маркеров дополненной реальности в качестве боевых единиц; использование дополненной реальности в социальных государственных программах.

• Компания Wi2Geo. Ведет разработку проекта AlterGeo: глядя сквозь камеру своего мобильного устройства, пользователи теперь могут видеть всплывающие информационные сообщения о местах и друзьях, наложенные на реальное изображение окружающего: например, в 500 метрах в этом направлении находится кафе, в 710 — банкомат, а через 843 — шиномонтаж. Такие же всплывающие в соответствующем направлении сообщения расскажут о том, кто из друзей, зарегистрированных в AlterGeo, находится поблизости и на каком именно расстоянии. Приложение для iPhone 3GS использует встроенный в мобильное устройство компас, для других моделей iPhone предусмотрена линейка ручного компаса, которую прокручивает сам пользователь.[5]

Зародившись в 60-х годах 20-го века, технологии дополненной реальности переживают бурное развитие. При этом разработчики сталкиваются с рядом  проблем и достаточно успешно  их решают. В дополненной реальности не происходит различия между реальным и виртуальным мирами, что может  сделать мир интереснее и насыщеннее. Таким образом, технологии дополненной  реальности постепенно входят в нашу жизнь, меняя и делая ее более  комфортной.

1.3 Технология дополненной реальности

Взаимодействие пользователя с системой дополненной реальности требует нестандартных решений. В экспериментальных устройствах  исследователи пытаются использовать практически весь арсенал методик  ввода информации: манипуляторы с  шестью степенями свободы, распознавание  речи и жестов. Но, как правило, для  полноценного взаимодействия с дополненной  реальностью приходится комбинировать  несколько устройств.

Наибольший интерес вызывают «виртуальные интерфейсы», поражающие своей простотой и оригинальностью. Например, человек берет в руки панель, а компьютер «дорисовывает» на ней органы управления: клавиши, переключатели и дисплеи. Такой способ реализован в PIP (Personal Interaction Panel).

Восхищает элегантность концепции Magic Book — реальная книга, страницы которой  служат «порталами» в различные  виртуальные миры. Когда пользователь, листая альбом, принимает решение  «войти» в определенный мир, его  аватар появляется на соответствующей  странице книг других пользователей  системы.

Дисплеи (HMD или HWD, Head-Worn Displays) для дополненной реальности делятся  на два основных типа: оптически  прозрачные (optical see-through) и видеопрозрачные (video see-through). Первые позволяют человеку видеть сквозь них окружающий мир  — зритель наблюдает и сгенерированное  изображение, и пространство вокруг себя. Видеопрозрачные очки используют внешнюю видеокамеру для генерирования  изображения реальных предметов.

Помимо видеоочков, нашли  применение и обыкновенные плоские  мобильные и проекционные дисплеи. Последние, в частности, хорошо подходят для использования в транспортных средствах (автомобилях, самолетах) и  стационарных системах (краны, пульты управления производственными процессами и т. д.). Наконец, самый необычный  вариант предусматривает проецирование  изображений непосредственно на предметах окружающего мира, покрытых ретрорефлективным светоотражающим  слоем. В данном случае отражение  происходит строго по линии падения  света, поэтому несколько человек, рассматривающих один предмет с  различных точек зрения, не замечают «информацию» соседей. С помощью  ретрорефлективного покрытия можно  делать предметы прозрачными — для  этого на их поверхности надо отображать расположенное за ними пространство.

К сожалению, оптически прозрачные дисплеи не всегда позволяют исключать  реальные объекты, да и добиться точного  совпадения виртуального и реального  мира чрезвычайно сложно. А видеопрозрачные  системы, в свою очередь, страдают от расхождения между расположением  камер и глаз человека (параллакс) — картинка получается весьма далекой  от той позиции, с которой он привык видеть мир. Кроме того, должна быть решена извечная проблема трехмерных дисплеев — четкая зависимость между  фокусировкой зрачка и межзрачковым расстоянием. В зависимости от удаленности  предметов оба эти параметра  согласованно меняются, но когда объемные предметы проецируются на равноудаленную от глаз плоскость, связь между ними нарушается, что приводит к сильному дискомфорту. Это ощущение знакомо  любому посетителю кинотеатров IMAX 3D.

Есть еще один вариант  отображения информации – линзы-дисплеи, одно из перспективнейших решений. Инженеры и учёные из университета Вашингтона во главе с профессором Бабаком  Парвизом впервые совместили микросхемы и миниатюрные источники света  с биологически совместимым гибким и прозрачным материалом, создав контактные линзы, которые способны выводить в  поле зрения владельца различные  изображения. Такие контактные линзы  могут помочь улучшить зрение слабовидящих людей или создать перед глазами  водителя виртуальную приборную  доску, или обеспечить сёрфинг в  Интернете на ходу, или погрузить  игроков в виртуальный мир  без ограничения в движениях.

Пока, правда, возможности  линзы-микросхемы довольно скромны, но эти первые прототипы — важный шаг на пути к обозначенному выше будущему, к переходу от дисплеев в  «очках» к дисплеям в контактных линзах. Авторы новинки лишь хотели показать, что технология работоспособна и что такие линзы безопасны.

Создание такого устройства было трудоемким, поскольку биологически совместимые материалы, обычно применяемые в контактных линзах, требуют деликатного обращения, не совместимого с обычными технологиями создания микросхем (где используются высокие температуры, химикаты и так далее). Потому исследователи создали металлические проводники толщиной в несколько нанометров и светодиоды с поперечником всего в треть миллиметра. Набор таких деталей образовал нечто вроде порошка, где каждая частица обладала специфической формой и неповторимыми краями, позволяющими подсоединить лишь «комплиментарный» кусочек будущей схемы. Этот порошок авторы новой технологии рассыпали на поверхность пластика, где намеченная схема собиралась сама собой, благодаря капиллярным силам между микроскопическими компонентами.

Вокруг зрачка и радужки у глазного яблока имеется достаточно много открытой площади, где можно было бы размещать различные устройства вне поля зрения человека. Авторы необычной линзы намерены в дальнейшем добавить в неё схему для беспроводной двухсторонней связи. И хотя до внедрения в такой прибор полноценного полупрозрачного экрана — далеко, версия со сравнительно небольшим числом пикселей может быть готова в ближайшем будущем.

Сложности технологического характера — это еще не все. В дополненной реальности возникает  реальная угроза «перегруженности кадра» — угроза слишком большого объема выводимой информации. В поле зрения иногда одновременно попадают сотни  значащих объектов. Чтобы облегчить  жизнь, пользователю приходится фильтровать  сведения и вычленять из них действительно  необходимые. Также нельзя допускать  наложения виртуальных элементов  на важные для пользователя объекты  реального мира: к примеру, виртуальные  указатели на гостиницы и рестораны, проецируемые на лобовом стекле автомобиля, не должны заслонить собой встречный  грузовик или светофор.[7]

Глава II Использование технологии дополненной реальности при разработке электронного учебника

2.1 Основы электронного учебника

В последние годы педагоги активно используют информационно- коммуникационные технологии обучения. Все более актуальным становится использование электронных учебников.

Стремительный процесс информатизации школ на основе современных компьютеров, поступающих в учебные заведения  страны, открывает путь электронным  учебникам (ЭУ). Учебник, в классическом понимании, – это книга для  учащихся или студентов, в которой  систематически излагается материал в  определенной области знаний на современном  уровне достижений науки и культуры. Следовательно, учебник, как электронный, так и печатный, имеют общие признаки, а именно:

• учебный материал излагается из определенной области знаний;
• этот материал освещен на современном уровне достижений науки и культуры;
• материал в учебниках излагается систематически, т.е. представляет собой целое завершённое произведение, состоящее из многих элементов,  имеющих смысловые отношения и связи между собой, которые обеспечивают целостность учебника. 
  Необходимо четко определить отличительные признаки электронного учебника от   печатного учебника. Они состоят в следующем.

Каждый печатный учебник (на бумажном носителе) рассчитан на определенный исходный уровень подготовки учащихся и предполагает конечный уровень обучения.  По многим общеобразовательным предметам имеются учебники обычные (базовые), повышенной сложности,  факультативные и др. Электронный учебник по конкретному учебному предмету может содержат материал нескольких уровней сложности. При этом все они размещены на одном лазерном компакт-диске, содержат иллюстрации и анимацию к тексту, многовариантные задания для проверки знаний в интерактивном режиме для каждого уровня. 
Наглядность в электронном учебнике (ЭУ) значительно выше, чем  в печатном учебнике. Она обеспечивается использованием при создании  электронных учебников мультимедийных технологий: анимации, звукового сопровождения, гиперссылок, видеосюжетов и т.п.   
Электронный учебник обеспечивает вариантность и разнообразие проверочных заданий, тестов. Электронный учебник позволяет все задания и тесты давать  в интерактивном  и обучающем режиме. При неверном ответе можно давать верный ответ с разъяснениями и комментариями.  
Электронный учебник  является мобильным: при его создании и распространении выпадают стадии типографской работы. Электронные учебники являются по своей структуре открытыми системами.  Их можно дополнять, корректировать, модифицировать в процессе эксплуатации. 
Доступность электронных учебников выше, чем у печатных учебников. При спросе на ЭУ легко можно увеличить его тираж, можно переслать по сети. 
Для обеспечения многофункциональности при использовании и в зависимости от целей разработки электронные учебники могут иметь различную структуру. Например, для  использования на уроках можно создавать электронный учебник, поддерживающий школьную программу по конкретному предмету и учебный материал подавать согласно имеющемуся тематическому планированию. Можно разрабатывать электронные учебники без привязки к тематическому  планированию, а просто следуя учебному плану по конкретному школьному курсу. Можно создавать электронные учебники по принципу вертикального изучения учебного материала.

В любом учебнике (электронном  и печатном) выделяются две основные части: содержательная и процессуальная. В электронном учебнике к ним  добавляются еще две части: управляющая  и диагностическая. Содержательная часть учебника включает следующие компоненты: познавательный, демонстрационный; процессуальная часть включает компоненты: моделирующий, контрольный, закрепляющий. Познавательный компонент направлен на передачу знаний обучаемому. Это, как правило, тестовая информация. Демонстрационный компонент поддерживает и раскрывает  содержательный; моделирующий компонент позволяет применять знания к решению практических задач, моделировать изучаемые явления, процессы, контрольно-закрепляющий компонент определяет степень усвоения учащимися  изучаемого материала.  Управляющая часть представляет собой программную оболочку электронного учебника, способную обеспечить взаимосвязь между его частями и компонентами.  Диагностическая часть хранит статистическую информацию о работе с конкретными программами

Технология создания электронных  учебников достаточно трудоемка и включает следующие этапы:

• Определение целей и задач разработки
• Разработка структуры электронного учебника
• Разработка содержания по разделам и темам учебника
• Подготовка сценариев отдельных структур электронного учебника
• Программирование
• Апробация
• Корректировка содержания ЭУ по результатам апробации
• Подготовка методического пособия для пользователя

Определение целей и задач  разработки. Отправной точкой в создании электронных учебников являются  дидактические цели, для достижения и решения которых используются информационные технологии. 
Структура в общепринятом понимании (от лат.  struktura  - строение, расположение, порядок) – совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность. Исходя из этого определения, при разработке электронного учебника необходимо первоначально выработать его структуру, порядок следования учебного материала, вид навигации по разделам, сделать выбор основного опорного пункта будущего учебника. 
Разработка содержания  по разделам и темам ЭУ. Понятие о содержании электронного учебника является частью понятия содержания образования, под которым понимается система знаний, умений, навыков, овладение которыми обеспечивает развитие умственных способностей школьника. 
Сценарий электронного учебника – это покадровое распределение содержания учебного курса и его процессуальной части в рамках программных структур разного уровня и назначения.  
Программные структуры  разного уровня – компоненты мультимедийных технологий: гипертекст, анимация, звук, графика и т.п. 
Использование  этих средств носит целенаправленный характер: для  развития познавательного интереса, повышения мотивации учения.  
В программировании электронного учебника участвуют: постановщик курса,  программисты, программисты – дизайнеры, психолог.  
Эта работа  начинается с создания основных шаблонов кадров будущего ЭУ; они различаются в зависимости от назначения кадра:  разместить в нем познавательный материал, подкрепить его рисунком, анимацией графиком и т. п. Иной вид имеет шаблон кадра для заданий, тестов. После создания  основных шаблонов кадров процесс программирования упрощается, делается более целенаправленным.  ЭУ необходимо  апробировать в условиях реального школьного учебного процесса. Во время апробации выявляются отдельные незамеченные разработчиками ошибки: некорректность, неудобства в эксплуатации и.т.п. 
По результатам апробации проводится корректировка программ электронного учебника. Эта работа может касаться и сценарной линии учебника, его структуры; она касается  неточностей и ошибок в ответах при работе с заданиями и т.п.  
Подготовка методического пособия для пользователя венчает работу над электронным учебником. Подготовка методического пособия для учителя может включать  следующие материалы: содержание отдельных программных модулей; задания, тесты, предлагаемые после изучения каждой темы; примерное тематическое планирование с указанием места использования данного электронного учебника; инструкцию для работы с ЭУ; необходимую конфигурацию компьютера для инсталляции ЭУ. Пособие может быть записано на электронном носителе, либо издано на бумажном носителе. Упомянутые отличительные особенности  электронных учебников позволяют сделать вывод о том, что они являются эффективным средством обучения, позволяющим на высоком уровне реализовать основные принципы дидактики. 
В настоящее время авторские коллективы под руководством Министерства образования разрабатывают современные средства обучения. Однако, не вызывает сомнения тот факт, что учителя-практики не должны оставаться в стороне.   Необходимо использовать имеющийся опыт работы, творческие находки, принимать активное участие в разработке, участвовать в различных конкурсах, предлагать вниманию специалистов   результаты своей исследовательской деятельности. Только при условии совместной работы ученых, методистов, педагогов можно разработать такой УМК, который действительно будет способствовать повышению качества образования, а исследовательская, экспериментальная работа учителя скажется на его профессиональной компетентности.[2]