Dr. Meinhard Sponheimer: Barrierefreies Rechnen auf dem PC

Der "Termevaluator" - eine Hilfe für den privaten, schulischen und beruflichen Bereich

1. Einleitung

Microsoft stellt für alle bisher erschienenen Versionen des Betriebssystems "Windows" einen PC-Taschenrechner ("calc.exe") in den Modi "Standard" und "Wissenschaftlich" zur Verfügung. Die Bedienungsoberfläche besteht aus einem Tastenfeld für die Eingabe aller gängigen Rechenoperationen und der wichtigsten mathematischen Funktionen sowie einem Textfeld. Ein aus mehreren Gliedern bestehender Term (z. B. "2 + 3") lässt sich in diesem Textfeld nicht darstellen, da bei einer Zahleneingabe die zuvor eingetragene Zahl überschrieben wird. Die für den Blinden und Sehbehinderten wichtige Option der nachträglichen Überprüfung und Editierung eines Terms fehlt.

Der "Termevaluator" ist ein PC-Rechner mit einem editierbaren Eingabe- und Ausgabefeld. Der Rechner ist auch beim Einsatz von Braillezeilen und Vergrößerungsprogrammen leistungsfähig und leicht zu bedienen. Bei der Programmierung wurde besonderer Wert auf eine überschaubare Gliederung der Bedienungsoberfläche und eine variable Einstellung von Schriftfarbe, Schriftgröße und Hintergrundfarbe gelegt.

Der "Termevaluator" wurde von Dr. Werner Liese (Carl-Strehl-Schule) im Fach Chemie mit blinden und sehbehinderten Schülern im Unterricht getestet. [1] [2] Inzwischen kommt der Rechner auch im Mathematik- und Physikunterricht zum Einsatz. [Vgl. Abb. 1 (Schwarzschrift-Ausgabe): Screenshot der Bedienungsoberfläche des "Termevaluators": Die Bedienungsoberfläche setzt sich zusammen aus:

2. Bedienungsoberfläche

2.1. Eingabe und Ausgabe

Die Bedienungsoberfläche des "Termevaluators" besitzt neben einer großen Zahl von Befehlsfeldern die beiden Textfelder "Eingabe" und "Ausgabe". Der Anwender hat jederzeit nach der Ausführung eines Rechenvorgangs die Möglichkeit, den eingegebenen Term mit dem Ergebnis zu vergleichen und gegebenenfalls Korrekturen oder Ergänzungen vorzunehmen. Die Inhalte der Textfelder können mit einem Screenreader ohne Schwierigkeiten gelesen werden.

Auf die Verwendung von Tasten zum Aufruf mathematischer Funktionen wird vollständig verzichtet. Stattdessen gibt der Anwender die Funktionsbefehle in der mathematisch üblichen Weise ein. Alle Daten lassen sich mit den bekannten Verfahren zwischenspeichern und in andere Programme übertragen.

Der zu berechnende Term wird im ASCII-Code in das Textfeld "Eingabe" eingetragen.

(Für den Term "3,5÷100×750" schreibt man beispielsweise: "3,5/100*750".) Nach RETURN erscheint das Ergebnis im Textfeld "Ausgabe". Das Ergebnis kann sofort ausgelesen werden. [Vgl. Abb. 2: Screenshot des Textfeldes "Eingabe" (3,5/100*750) und "Ausgabe" (26,25).]

Beim wiederholten Betätigen von TAB durchläuft der Cursor die Befehlsfelder "Löschen der Ausgabe" und "Ausgabe in Zwischenablage". Beim nochmaligen Betätigen von TAB kehrt der Cursor in das Textfeld "Eingabe" zurück.

Für erfahrene Anwender bietet die Routine "Eingabehilfe" STRG H eine Erleichterung bei der Eingabe von Funktionsnamen. Beispielsweise erscheint nach Eintrag der Buchstaben "s" und "q" die Buchstabenfolge "sqrt" (mathematisches Symbol für die Quadratwurzel) im Textfeld "Eingabe", so dass nur noch das Argument nachzutragen ist.

2.2 Übersicht und Bedienungsanleitung

Die zur Verfügung stehenden ca. 30 mathematischen Funktionen und neun Konstanten sind in einer Tabelle der "Word"-Datei "Übersicht.doc" zusammengestellt.

Die Befehlsfelder der Bedienungsoberfläche lassen sich mit Hilfe von Shortcuts aufrufen, die man ebenfalls in einer Tabelle der oben genannten Datei findet. (Das Befehlsfeld "Löschen der Eingabe" wird beispielsweise mit ALT L aufgerufen.)

Eine ausführliche Beschreibung des gesamten Programms findet man in der "Word"-Datei "Bedienungtermevaluator.doc", die per Mausklick, Menüsteuerung oder Shortcut geöffnet werden kann.

2.3 Index

Der Anwender wird bei der Eingabe von mathematischen Funktionen und bei dem Aufruf von Befehlsfeldern (z. B. "Protokoll löschen") durch den "Index" unterstützt. Es handelt sich dabei um ein Verzeichnis mit einer großen Zahl von Stichwörtern. Mit dem Verzeichnis lassen sich ohne großen Schreibaufwand mathematische Terme in das Textfeld "Eingabe" einfügen. Hierzu werden nach Start mit ALT X die Anfangsbuchstaben des Stichwortes in dem neu geöffneten Formular eingetragen, bis der gesuchte Term vollständig erscheint. Nach RETURN wird der Term im Textfeld "Eingabe" sichtbar.

An einem Beispiel soll dies gezeigt werden: Es wird die Kubikwurzel aus "3" ermittelt. Mit ALT X gelangt man in das Formular "Index". Nach Eingabe der Buchstaben "Ku" erfolgt bereits die Vervollständigung. [Vgl. Abb. 3: Screenshot des Formulars "Index" mit dem Textfeld: "Kubikwurzel aus a cub(a)".]

Mit RETURN wird der Term "cub(a)" automatisch in das Textfeld "Eingabe" eingefügt. [Vgl. Abb. 4: Screenshot des Indexeintrags im Textfeld "Eingabe" mit dem Textfeld "Eingabe": "cub(a)".]

Nach dem Eintrag "3" und der Auswertung mit RETURN steht in dem Textfeld "Ausgabe" das Ergebnis: "1,44225". [Vgl. Abb. 5: Screenshot der Auswertung im Textfeld "Ausgabe": "1,44225".]

2.4 Menüsteuerung

Alle Befehlsfelder sowie alle verfügbaren mathematischen Funktionen lassen sich über die Menüsteuerung aufrufen. Besonders für blinde Anwender, die die Shortcuts für den Aufruf der Befehlsfelder noch nicht kennen, ist die Menüsteuerung zu empfehlen. Mit ALT D gelangt man zum Menüthema "Datei" und anschließend nach dem wiederholten Tastendruck CURSOR RECHTS zu den Menüthemen: "Mathematische Funktionen", "Bearbeiten", "Programme", "Einstellung", "Hilfe" und "Info" mit jeweils zahlreichen Menübefehlen.

2.5 Protokollführung

Das Programm stellt eine Routine für die Speicherung von bereits durchgeführten Rechnungen zur Verfügung. [Vgl. Abb. 6: Screenshot der Protokollansicht:

Die in den Textfeldern "Eingabe" und "Ausgabe" stehenden Daten können mit "Protokolleintrag Ein- und Ausgabe" oder mit ALT P in die Textdatei "Protokoll.txt" eingetragen werden. Man erhält auf diesem Weg eine Übersicht über alle bisher durchgeführten Berechnungen, die auch nach Abschalten des Rechners nicht gelöscht werden.

Auf Wunsch lassen sich diese Daten mit "Protokoll in Zwischenablage" oder mit ALT T in die Zwischenablage kopieren, um anderen Programmen zur Verfügung zu stehen. Der Protokolltext kann jederzeit mit "Protokollaufruf" oder mit ALT K geöffnet und anschließend bearbeitet werden.

Es besteht die Möglichkeit, die Protokollierung automatisch erfolgen zu lassen. In diesem Fall werden die Inhalte der Textfelder "Eingabe" und "Ausgabe" nach jder Rechnung abgespeichert.

2.6 Einstellungen

Für den sehbehinderten Anwender hat die Einstellung von Schriftgröße, Schriftfarbe und Hintergrundfarbe einen hohen Stellenwert. Die Schriftgröße wird mit ALT G in drei Stufen (29/23/19) ausgewählt. Die Schriftfarbe wird mit ALT C in drei Farbkonstellationen (schwarz auf weiß, weiß auf schwarz und gelb auf blau) festgelegt. Für die Hintergrundfarbe stehen mit ALT U sechs Farbeinstellungen zur Verfügung. Aus mathematischer Sicht ist die Festlegung der Stellenzahl (6/10/14) mit ALT S und der Winkeleinheit (DEG/RAD/GRAD) mit ALT W von Bedeutung. Eine Übersicht über die aktuellen Einstellungen erhält man über die Statusleiste oder das Textformular "Einstellungen".

[Abb. 7: Screenshot der aktuellen Einstellungsdaten:erste Zeile: "Winkeleinheit DEG"zweite Zeile: "Stellenzahl 6"dritte Zeile: "Runden auf 0 NEIN"vierte Zeile "Protokolleintr. automat. NEIN"fünfte Zeile: "Schriftgröße 29"sechste Zeile: "Schriftfarbe gelb"siebte Zeile: Eingabe-Hilfe NEIN".]

Alle Einstellungen werden nach Beendigung des Programms mit F4 gespeichert. Beim Abschluss mit ALT F4 erfolgt keine Speicherung.

3. Zusatzprogramme

Der Anwendungsbereich des "Termevaluators" - ursprünglich als "PC-Taschenrechner" konzipiert - wird durch die Programme "Funktionsauswertung" (Berechnung von Funktionswerten) und "Funktionsgraph" (Graphische Darstellung von Funktionen) wesentlich erweitert.

3.1 Funktionsauswertung

Mit F1 erscheint das Formular "Funktionsterm". Nach der Eingabe eines Funktionsterms in das Textfeld "Term" und eines x-Wertes in das Textfeld "Eingabe eines x-Wertes" wird der Termwert nach RETURN berechnet und im Formular "Funktionsauswertung" ausgegeben. Diese Berechnung kann beliebig oft wiederholt werden.

Folgendes Beispiel soll dies verdeutlichen: Es werden die anfallenden Zinsen (Zinssatz: 4,25 Prozent) für die Kapitalien von 764 Euro und 1.500 Euro berechnet. Der Funktionsterm lautet: "4,25÷100×x", im ASCII-Code: "4,25/100*x". Dieser Term wird nach ALT T in das obere Textfeld eingefügt. Nach TAB trägt man den x-Wert "764" in das untere Textfeld ein. [Vgl. Abb. 8: Screenshot des Formulars "Funktionsterm" mit dem Textfeld "Term": "4,25/100*x" bzw. Textfeld "Eingabe für x": 764.]

Nach "OK" oder RETURN erscheint das Formular "Funktionsauswertung" mit dem Ergebnis: 32,47. [Vgl. Abb 9: Screenshot des Formulars "Funktionsauswertung" mit dem Textfeld "Term": 4,25/100*764 bzw. Textfeld "Auswertung": 32,47.]

Nach "OK" oder RETURN kehrt man in das Formular "Funktionsterm" zurück. Das beschriebene Verfahren wird dann für den x-Wert "1500" wiederholt mit dem Ergebnis "63,75".

3.2 Funktionsgraph

Das Programm "Funktionsgraph", das mit F2 aktiviert wird, stellt Routinen für die Darstellung von zwei Funktionsgraphen in einem Koordinatensystem bereit. Die Graphen können in unterschiedlichen Stärken, Farben und Strukturen dargestellt werden. Man kann die Koordinatenachsen wahlweise in Schwarzschrift, Blistabraille oder Eurobraille beschriften.

Folgendes Beispiel soll dies veranschaulichen: Die Graphen der Funktionen f: f(x) = 3x - 3 und g: g(x) = x2 - 12 werden im Intervall [-5...5] gezeichnet. [Vgl. Abb. 10: Screenshot des Formulars "Funktionsgraph", das sich aus mehreren Textfeldern (u. a. zur Eingabe der Funktionsterme), aus einer großen Anzahl von Befehlsfeldern (u. a. zur Festlegung von Linienstärke und Linienfarbe, zum Drucken und Speichern der Grafik) und einem Bildfeld (eine Gerade und eine punktiert gezeichnete Parabel sind in einem Koordinatensystem dargestellt.) zusammensetzt.]

Es besteht die Möglichkeit, die Graphik in die Zwischenablage und anschließend in eine "Word"-Datei zu kopieren oder als BMP-Datei zu speichern. Man erhält damit eine Vorlage für die Erstellung von Schwellkopien sowie für einen Ausdruck mit einem graphikfähigen Punktschriftdrucker [3]. Die vielen zur Verfügung stehenden Optionen werden in dem Abschnitt "Funktionsgraph" der Bedienungsanleitung detailliert beschrieben.

4. Bezugsquelle

Das Programm "Termevaluator" (Autor: Dr. Meinhard Sponheimer) steht derzeit kostenfrei zum Download zur Verfügung (www.werner-liese.de). Das Installationsprogramm wird auf der Seite "Download u. Impressum" angeboten. Es besteht auch die Möglichkeit, den "Termevaluator" in Verbindung mit dem Programm "LiTeX" zu installieren.

5. Installation und Aufruf des Programms

Installationshinweise findet man auf der oben genannten Internetseite. Während der Installation wird auf dem Desktop das Icon "Termevaluator 3.0" erstellt. Bereits unmittelbar nach dem Programmaufruf ist das Programm betriebsbereit. Bei Fragen ist der Autor per E-Mail erreichbar (sponheimer@blista.de).

6. Schlussbemerkung

Für die vielen Diskussionen, Anregungen und Vorschläge während der Programmentwicklung möchte ich Dr. Werner Liese (Carl-Strehl-Schule Marburg), Erich Rüger (Schloss-Schule Ilvesheim) und Michael M. Weitzel (Carl-Strehl-Schule Marburg) meinen besonderen Dank aussprechen.

7. Literatur

[1] Liese, W.: Formeln und Gleichungen am PC: LiTeX stellt umfassende Möglichkeiten für den mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht mit Blinden und Sehbehinderten bereit. In: horus 6/2006, S. 257-266.

[2] Ruhrmann H.: Chemie für Sehbehinderte und Blinde am Beispiel der Einführung der Organischen Chemie, S. 154; www.werner-liese.de/24402.html

[3] www.viewplus.com

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