ПОСОБИЕ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК G09B11/00 A63H33/00 

Изобретение относится к пособиям для обучения детей, например, письму, рисованию и повышения интереса к изучению иностранного языка, географии и математики.

Известно устройство для упражнений в каллиграфии (см. заявку Франции N 2258678, кл. G 09 B 11/04, 1975), представляющее собой пластину, по крайней мере на одной из сторон которой выполнены пазы, имеющие формы каллиграфических знаков. Пазы расположены таким образом, что кончик пишущего инструмента в руках обучаемого легко перемещается в них.

Недостатками описанного аналога являются низкая эффективность обучения пропорциональности воспроизведения ширины и высоты каллиграфического знака, длин характерных его элементов, а также невозможность обеспечения последовательности перемещения в пазе кончика пишущего инструмента.

Известен также аппарат для обучения письму (см. патент США N 3740872, кл. G 09 B 11/04, 1973), снабженный отдельными сменными жетонами с отверстиями, имеющими форму букв алфавита. Над плоской верхней поверхностью можно поместить несколько таких жетонов, а под жетонами на эту поверхность - бумагу. Ученик помещает в отверстие жетона кончик карандаша и, перемещая его в отверстии, пишет на бумаге соответствующие буквы.

Недостатком приведенного аналога является низкая занимательность, обусловленная быстрым утомлением детей при поиске соответствующего сменного жетона. Функциональные же недостатки совпадают с недостатками первого аналога.

Кроме того, известно обучающее устройство, формирующее легкие для понимания символы (см. патент США N 3869813, кл. G 09 B 11/04, 1975). Устройство содержит плоскую карту, на которой имеется визуальный символ, образованный по крайней мере одним строчным элементом, и несколько расположенных под разными углами подвижных элементов, перемещаемых пальцем руки. Основная часть поверхности подвижных элементов выступает над поверхностью карты и располагается вдоль заданной строки, причем конфигурация расположения обусловливает движение пальца руки в заданном направлении вдоль строчного элемента.

Существенными недостатками этого аналога являются ограниченность использования устройства на плоских картах и трудности в формировании навыков пропорционального воспроизведения длин характерных участков строчного элемента.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранное в качестве прототипа устройство для обучения письму (1), содержащее пластину с направляющей, выполненной в виде фигурного желоба, повторяющей форму символа (буквы, цифры, рисунки) с возможностью перемещения по ней указателя.

К недостаткам прототипа можно отнести низкую эффективность обучения пропорциональности воспроизведения параметров символа и возможность произвольного вне заданной программы перемещения упомянутого указателя вдоль направляющей.

Указанные недостатки обусловлены отсутствием взаимосвязи направленности перемещения указателя с длиной характерного участка символа.

Целью изобретения является повышение качества обучения c одновременным раcширением игровых возможноcтей.

Для доcтижения указанных целей поcобие для обучения содержит основание, нанесенный на него по меньшей мере один символ в виде фигурного желоба, а по длине его полости выполнены выступы и/или углубления. Последние размещены друг от друга на одинаковом расстоянии, уменьшающемся или равномерно уменьшающемся расстоянии между соседними выступами и/или углублениями. Конструкция выступов и углублений обеспечивает одностороннее перемещение по желобу. Кроме того, игровые возможности существенно расширяются при выполнении фигурных желобов с возможностью сообщения своих полостей при стыковке оснований. Модель снабжена игровым элементом (в дальнейшем указателем), выполненным с возможностью его установки в желобе и перемещения вдоль него.

Выполнение по длине желоба выступов и/или углублений направлено на обеспечение периодических перемещений указателя в плоскости, перпендикулярной основанию при пересечении первым упомянутых выступов и/или углублений. Функция периодических перемещений указателя - снижение длительной зрительной нагрузки и статических мышечных напряжений у детей при увеличении нагрузки на сенсорные, моторные и интеллектуальные компоненты их деятельности. В конечном счете это означает включение такого мощного резерва как тактильная память, позволяющая существенно увеличить эффективность обучения пропорционального воспроизведения символа.

Выполнение выступов и/или углублений с возможностью одностороннего перемещения указателя по желобу предупреждает ошибки в последовательности написания символа или его характерного участка.

Сообщение полостей желобов при стыковке оснований с нанесенными символами позволят из кассы символов комбинировать заданное сочетание (слова, предложения, рисунки), образуемое непрерывным желобом.

Для осуществления перемещения указателя по желобу с преодолением выступов и/или углублений конструкция последних должна обеспечить непрерывность этого движения. При этом высота или глубина соответствующих препятствий на пути перемещения указателя должна быть осязаемой и идентифицируемой с искомыми выступами или углублениями.

Обеспечение одностороннего перемещения указателя по желобу осуществимо при условии несимметричности впадины или углубления в поперечном сечении в плоскости, перпендикулярной основанию и совпадающей с направлением перемещения указателя.

Для образования заданного сочетания символов, образованного непрерывным желобом, необходимо обеспечить точную стыковку примыкающих друг к другу оснований и идентичность расположения на всех основаниях на одном уровне начала (входа) желоба и окончания (выхода желоба), связанных элементов символа.

Невыполнение условия расположения на направляющей выступов и/или углублений резко снижает возможности задействования тактильной памяти ребенка. В результате, как это наблюдается у аналогов, основная нагрузка ложится на зрительную деятельность, характеризующуюся более быстрой утомляемостью и низкой работоспособностью.

Игнорирование требования о равномерной удаленности друг от друга выступов и/или углублений и уменьшении расстояния между ними практически приводит к хаотическому восприятию параметров символа (его высота, ширина, длины прямолинейных и криволинейных участков, места стыковки характерных участков). В этом случае наблюдается эффект запоминания символа как визуально воспринимаемой смысловой единицы при одновременном отсутствии формирования навыков пропорционального воспроизведения символа или его характерных участков. В результате поставленная цель не достигается.

Несоблюдение условий одностороннего перемещения указателя по желобу при превалировании сенсорно-моторной деятельности ребенка неизбежно приведет к усилению негативного эффекта от многовариантности движения указателя. Это обусловлено наличием жесткой связи направления перемещения указателя с числом выступов и/или углублений. В этом случае эффективность обучения последова- тельности написания символа значительно снижается.

Невозможность стыковки между собой оснований с нанесенными на них символами снижает эффективность формирования автоматических навыков воспроизведения заданных сочетаний.

Анализ известных решений свидетельствует об отсутствии в них признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа и заключающимися в расположении в фигурном желобе равномерно или с уменьшением удаленных друг от друга выступов и/или впадин, выполненных с возможностью одностороннего перемещения указателя по желобу, стыковки полостей желобов соседних символов, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1-3 изображены варианты нанесенных на плоское основание визуальных символов; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6-7 - продольное и поперечное сечения фигурного желоба, полость которого расположена ниже плоскости основания, а по его длине выполнены углубления; на фиг. 8 и 9 - варианты нанесения визуальных символов на объемные модели; на фиг. 10 и 11 - варианты реализации одностороннего перемещения указателя; на фиг. 12 - вариант сообщения полостей желобов при стыковке оснований; на фиг. 13 - варианты соединений оснований; на фиг. 14 - вариант кассы символов; на фиг. 15 - вариант составной карты; на фиг. 16 и 17 - субтесты и тест для оценки эффективности пособия.

Пособие для обучения в качестве основания содержит плоскую (фиг. 1-3) или криволинейную (фиг. 8-9) поверхности.

На фиг. 1 показан вариант исполнения пособия для обучения письму на русском и иностранном языках. На плоское основание 1 нанесены символы, отображающие печатный шрифт 2 и 3, прописные 4 и 5, строчные 6 и 7 буквы. На фиг. 2 представлен вариант модели для обучения написанию математических символов (геометрических фигур и тригонометрических функций) по критерию соотношения (пропорциональности) воспроизведения длин характерных участков. Обучение рисованию на плоскости достигается нанесением соответствующего символа или их набора на основание (фиг. 3).

Собственно символы конструктивно выполняются или в виде фигурного желоба 8 (фиг. 4), выступающего над плоскостью основания, или в виде фигурного желоба 9 (фиг. 6), полость которого расположена ниже плоскости основания. В конечном счете выбор вида фигурного желоба детерминирован выбором типа указателя, техническими возможностями изготовления и требованиями дидактики. При обучении письму крупными буквами или цифрами предпочтение отдают модели с символом, выполненным в виде фигурного желоба, выступающего над плоскостью основания. При формировании навыков письма тонких и небольших по размеру символов (строчные буквы, рисунки) желательно полости фигурных желобов располагать ниже плоскости основания.

На желобе 8 (фиг. 4) каждый выступ 10 и/или углубление размещены от соседних выступов и/или углублений на одинаковом расстоянии а. Очевидно, что параметры указателей 11 и 12 обусловливают высоту δ_в (фиг. 5) выступа.

Аналогичная картина при образовании символа фигурным желобом 9, полость которого расположена ниже плоскости основания (фиг. 6). Расположенные вдоль полости желоба углубления 13 равномерно удалены друг от друга на расстояние b. Глубина δ_к углубления, равно как и высота δ_в, принимаются из условия непрерывного перемещения указателя по желобу, а также достаточности уровня тактильных ощущений. Поперечное сечение желоба (фиг. 7а) приближается к треугольнику или трапеции. Возможна комбинация вариантов (фиг. 7б). Здесь написание символа на первых стадиях изучается и закрепляется при помощи выступов 14, отработку же техники письма осуществляют с использованием углублений 15.

Как вариант нанесения визуальных символов, характерных участков на криволинейные поверхности по заявляемому техническому решению на фиг. 8 представлен глобус. Выполнение контуров континентов, стран, линий экватора и меридиан в виде фигурных желобов, как выступающих над плоскостью основания, так и полости которых расположены ниже плоскости основания, а выступы и/или углубления по длине желоба размещены от соседних выступов и/или углублений на одинаковом расстоянии, позволяет обучающемуся дифференцировать и идентифицировать длины указанных участков по критерию пропорционального воспроизведения.

Игровые возможности и занимательность глобуса значительно увеличиваются, если реки, маршруты выдающихся мореплавателей и путешественников, воздушные трассы между столицами государств, морские пути между портами, основные дороги выполнены в виде фигурных желобов с уменьшением по их длине расстояний между соседними выступами и/или углублениями. Кроме идентификации длин маршрутов и возможности их сравнительного анализа, обучаемый усваивает динамику воспроизведения (истоки и устья рек, начало и окончание маршрута, пути, трассы). В сочетании с вариантом модели, представленной на фиг. 1 и предназначенной для обучения письму на иностранном языке, рельефный глобус, выполненный с использованием заявляемых технических решений, развивает познавательный интерес к изучению иност- ранного языка за счет усиления интереса к лингвострановедческим аспектам.

Как вариант нанесения визуальных символов, характерных участков на объемные модели по заявляемому техническому решению на фиг. 9 представлена матрешка, дидактические возможности которой при традиционном исполнении ограничены следующими вопросами: а) сколько штук матрешек в комплекте, б) какая матрешка выше или ниже, в) какая из матрешек толще или тоньше? Предлагаемая объемная модель преодолевает чисто счетные и сопоставительные по качественным характеристикам возможности матрешки, расширяя последние до возможности формирования навыков пропорционального воспроизведения деталей лица, рук, элементов одежды. Технология использования указателем идентична предыдущим вариантам.

Последовательность написания символа достигается конструированием формы выступов и углублений. Общим для них является отсутствие симметрии относительно плоскости, перпендикулярной основанию (фиг. 10 и 11).

Дидактические и игровые параметры пособия для обучения расширяются, если фигурные желобы выполнены с возможностью сообщения своих полостей при стыковке оснований. Частный вариант исполнения такого пособия представлен в виде кассы букв (фиг. 12). Задаваемая комбинация букв или других символов способствует автоматизации формирования навыков письма не только отдельных букв, но часто встречаемых сочетаний, слов. Последнее обстоятельство особенно значимо при обучении иноязычной письменной речи. Помимо навыков формирования письма здесь наблюдается запоминание лексических единиц, что позволяет рекомендовать использование составной кассы букв в таких видах речевой деятельности как чтение и говорение.

Возможные варианты средств соединения плоских оснований друг с другом представлены на фиг. 13.

Пособие для обучения расширяет свои дидактические и игровые возможности, если касса букв выполнена в виде набора кубиков (фиг. 14). Символы в данном случае выполнены в виде фигурного желоба, выступающего над плоскостью основания.

Как вариант реализации заявляемых технических решений на фиг. 15 показана составная географическая карта-конструктор. Пособие-игра позволяет соизмерять расстояния между исковыми пунктами, соединенными фигурными желобами, запоминать и воспроизводить конфигурации трасс и других характерных элементов, нанесенных на основания. Последние выполнены с возможностью сообщения своих полостей при стыковке оснований.

В процессе обучения указатель 11 или 12 перемещается по полости фигурного желоба, образующего символ. Пересекая выступы 10 и 14 или углубления 13 и 15, указатель совершает периодические перемещения в плоскости, перпендикулярной основанию. При этом выполнение условия одинакового расстояния между соседними выступами и/или углублениями имеет своим следствием фиксированное число периодических перемещений игрового элемента на каждом из характерных участков символа.

Например, символ 6 (фиг. 1), отображающий прописную букву а, при движении указателя по желобу на участках m и n четко разграничивает число периодических перемещений указателя на прямолинейном участке m и криволинейном n.

Движение указателя по фигурному желобу, образующего символ прямоугольника (фиг. 2), на участках с и d фиксирует разное число его периодических перемещений. То же можно утверждать и о взаимосвязи наклона кривых f₁, f₂, f₃ с числом периодических перемещений указателя при его перемещении в сторону оси ординат длины участков k, l и других.

Следовательно, механизм достижения цели основан на эффективном использовании визуально-моторной интеграции деятельности обучаемого. Снижение нагрузки на зрительное восприятие символа и повышение степени двигательной активности на уровне тактильных ощущений усиливает эффект зрительно-моторной координации перемещений указателя.

Экспериментально установлено, что высота выступов или глубина углублений должна находиться в пределах (0,10-2,00) мм. Причем большие параметры характерны для обучения навыкам письма - точнее формирования визуально-моторного образа печатных букв, элементов крупных рисунков. Это период, который принято характеризовать начальной стадией. Уменьшение высоты и глубины препятствий на пути перемещения указателя предпочтительно на стадии отработки техники письма слогов, слов, сложных рисунков. Выход за указанные пределы существенно снижают остроту тактильных ощущений, эффективность обучения падает.

Проведенные экспериментальные исследования позволяли количественно и качественно оценить эффективность заявляемого технического решения. В исследованиях частично использованы иллюстративные материалы миокинетического психодиагностического текста Мира - и - Лопеца, такие субтесты как зигзаги, кружки, лестница, верхушка замка, линеограмма, пирамида (фиг. 16).

Обучаемому предлагалось 8-12 раз выполнить задание по обводке указателем символов вдоль фигурного желоба (сплошная линия), а затем воспроизвести на листе бумаги ручкой или карандашом в нормальных условиях или в условиях блокирования зрительного анализатора повязкой или экраном (пунктирная линия). Фигурные желобы в заданиях выполнялись по прототипу и по заявляемому техническому решению, результаты учитывались раздельно. Время, затраченное на воспроизведение рисунка, регистрировалось.

Количественная оценка полученных данных варьируется от задания к заданию. Например, по "зигзагу" (фиг. 13 а) задавались и рассчитывались следующие показатели:
- длина воспроизводимых заданных линий P_n;
- средняя длина воспроизведенных линий ;
- среднее арифметического абсолютного и относительного смещений линий (определяются центры всех линий и измеряется в миллиметрах степень сдвига, а также смещения от перпендикуляра для всех последующих линий, δ_τ = 100%;
- коэффициент когерентности (вычисляется путем деления среднего относительного смещения на среднее абсолютное смещение), K= .

Аналогичными параметрами с некоторыми дополнениями оценивали результаты выполнения заданий по остальным субтекстам.

Основные результаты экспериментов приведены в табл. 1. Ее анализ убеждает, что качество воспроизведения, пропорциональность воспроизведения элементов символа по сравнению с прототипом выше при использовании заявляемого технического решения. При этом универсальность предлагаемой игровой модели подтверждается стабильностью результатов по всем приведенным субтекстам (Э=2,84-4,62).

Кроме того, нами были исследованы влияние заявленных технических решений по сравнению с прототипом на темп психомоторной деятельности, работоспособность и устойчивость к монотонной деятельности, требующей постоянного сосредоточения внимания. Учитывать это особенно важно при обучении письму детей дошкольного и младшего школьного возраста. В качестве методики исследования применен вариант корректурной пробы.

Изучение проводили с помощью специальных бланков с рядами расположенных в случайном порядке отрезков прямых линий. Отрезки четырех типоразмеров отличаются длиной, а следовательно, и числом выступов и/или углублений на единичном отрезке. Во всех типоразмерах отрезков, выполненных в виде желобов, выступы и углубления размещены друг от друга на одинаковом расстоянии.

На бланке (фиг. 17) приведены четыре прямых эталонных отрезка, длины которых соответствуют каждому из типоразмеров в строке. Испытуемый перемещал указатель по полости желобов, расположенных в одной строке ряд за рядом и определял длины каждого из отрезков, идентифицировал их с эталоном. Определенный в инструкции номер эталонного отрезка в процессе испытания присваивался идентифицируемому отрезку путем надписывания сверху искомой линии. Результаты пробы оценивались по количеству пропущенных (неидентифицированных) символов, а также по времени выполнения заданного количества строк. Важным показателем является также характеристика качества и темпа выполнения (выражается числом проработанных строк и количеством допущенных ошибок за каждые 30- или 60-секундные интервалы работы), что нашло отражение в исследованиях.

В результате выполнения корректурной пробы оценен уровень концентрации внимания обучаемого, определяемый с помощью индекса точности K=, где δ - число строк таблицы, проработанных испытуемым; n - количество ошибок (неправильно определен номер отрезка, ошибки в пропуске символа или ошибочная идентификация).

Показатель темпа выполнения А определялся как отношение количества символов в проработанной испытуемым части корректурной таблицы к времени выполнения t задания (A=).

Показатель переключаемости внимания (С) вычислялся по известной формуле:
C = 100, где δ_o - количество ошибочно обработанных строк;
δ - общее количество строк в проработанной испытуемым части таблицы.

При оценке переключаемости внимания испытуемый получал инструкцию идентифицировать по длинам разные наборы символов в четных и нечетных строках корректурной таблицы.

Анализ динамики изменения параметров психомоторной деятельности показал, что расположение в полости желоба выступов или углублений практически не приводит к снижению темпа выполнения задания.

Динамика изменения темпа психомоторной деятельности, уровня концентрации внимания и устойчивости к монотонной деятельности в процессе идентификации длин воспроизводимых отрезков с эталонным отрезком показана в табл. 2.

Полученные результаты достоверно свидетельствует о более высокой продуктивности визуально-моторной интеграции при выполнении задания на идентификацию длин отрезков. Если в условиях доминирования зрительной нагрузки индекс точности составляет 0,64, то с введением периодических перемещений указателя по полости фигурного желоба в плоскости, перпендикулярной основанию, показатель К резко увеличивается до 0,95. Таким образом, только за счет интенсивности моторной деятельности показатель продуктивности К увеличился на 50%.

Важное значение для пособий данного класса имеет работоспособность (степень утомляемости) обучаемого.

В наших исследованиях она рассматривается на уровне поведения показателя переключаемости внимания. Установлено, что заявляемое устройство по сравнению с прототипом значительно повышает работоспособность обучаемого, включение сенсорных и моторных компонентов деятельности дополнительно к зрительной нагрузке обучаемого снижает показатель переключаемости внимания на 20% при одновременном существенном увеличении эффективности обучения пропорционального воспроизведения символа.

Кроме того, по сравнению с известными аналогичными техническими решениями за счет обеспечения одностороннего перемещения указателя расширяются функциональные возможности пособия для обучения путем создания игровой модели.

На основании приведенных результатов исследований можно утверждать, что механизм формирования навыков пропорционального воспроизведения параметров символа реализуется за счет более эффективного использования тактильной памяти ребенка и взрослого. В свою очередь, перераспределение нагрузок со зрительной на сенсорно-моторные компоненты деятельности способствует снижению утомляемости и повышению работоспособности в процессе обучения.

Использование: в устройствах для облучения, обучающих игрушках. Сущность изобретения: пособие для обучения содержит по меньшей мере одно основание 1 с нанесенными на него символами 2 - 7, например, печатных, прописных или строчных букв. Символы выполнены в виде желоба с размещенными по его длине выступами и/или углублениями. 7 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. ПОСОБИЕ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ, содержащее основание с по меньшей мере одним символом, выполненным в виде фигурного желоба, отличающееся тем, что, с целью расширения игровых возможностей и повышения качества обучения, в желобе по его длине выполнены выступы и/или углубления. 2. Пособие по п.1, отличающееся тем, что каждый выступ и/или углубление размещены от соседних выступов и/или углублений на одинаковом расстоянии. 3. Пособие по п.1, отличающееся тем, что расстояние между соседними выступами и/или углублениями по длине желоба уменьшается. 4. Пособие по п.3, отличающееся тем, что расстояние между соседними выступами и/или углублениями по длине желоба уменьшается равномерно. 5. Пособие по пп. 1- 4, отличающееся тем, что выступы и/или углубления выполнены с возможностью одностороннего перемещения по желобу. 6. Пособие по пп. 1 - 4, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено игровым элементом, выполненным с возможностью его установки в желобе и перемещения вдоль него. 7. Пособие по пп.1 - 6, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одно дополнительное основание, а фигурные желобы на основаниях выполнены с возможностью сообщения своих полостей при стыковке оснований. 8. Пособие по п.7, отличающееся тем, что основания имеют средства для их соединения друг с другом.