КОМПЬЮТЕРНАЯ ДЕМОНСТРАЦИОННАЯ ОБУЧАЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 2005 года по МПК G06N1/00 G09B5/14 

Изобретение относится к техническим средствам обучения (ТСО), предназначенным для использования в дошкольных учреждениях, общеобразовательных, музыкальных школах, средних специальных, высших учебных заведениях и т.д.

В настоящее время в учебных процессах широкое распространение получили компьютерные классы, состоящие из установленных на рабочих местах компьютеров (ЕР 0279558 A1, G 09 В 5/14, 24.08.1988; ЕР 0479408 А2, G 09 В 5/14, 08.04.1992; ЕР 0550301 A1, H 04 L 29/06, 07.07.1993; RU 2197748 С2, G 09 В 5/14, 27.01.2003).

В подобных компьютерных классах происходит совмещение двух мало совместимых процессов, а именно индивидуального обучения и группового занятия. Это обусловливает необходимость непрерывного перемещения преподавателя от одного рабочего места к другому и его повышенную загрузку. Кроме того, сооружение компьютерных классов сопряжено со значительными материальными затратами.

Известны также демонстрационные обучающие системы, в состав которых входят рабочее место преподавателя с блоком коммутации и управления и персональным компьютером, подключенным к монитору с большим экраном, и рабочие места обучающихся с индивидуальными блоками коммутации и управления, взаимосвязанными локальной сетью с блоком коммутации и управления рабочего места преподавателя (ЕР 0399667 А2, G 09 В 7/04, 28.11.1990; RU 2196359 С2, G 09 В 5/00, 10.01.2003; DE 19535119 А1, G 09 В 5/06, 27.03.1997).

В качестве наиболее близкого аналога принята система по указанной выше заявке DE 19535119 А1. Ее недостаток определяется ограниченными функциональными возможностями, что связано с несовершенством используемых блоков коммутации и управления, отсутствием в системе промежуточного органа запоминания и воспроизведения видеоинформации, а также соответствующих учебных программ.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей указанной системы и повышение ее технических характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в демонстрационной обучающей системе, содержащей рабочее место преподавателя с последовательно включенными блоком коммутации и управления и персональным компьютером, рабочие места обучающихся с индивидуальными блоками коммутации и управления, взаимосвязанными локальной сетью с блоком коммутации и управления рабочего места преподавателя, а также монитор с большим экраном, - между выходом персонального компьютера и входом монитора включен видеомагнитофон, при этом все блоки коммутации и управления выполнены с возможностью формирования и выдачи команд управления в локальную сеть в последовательном коде, блок коммутации и управления рабочего места преподавателя, подключенный к персональному компьютеру через LPT-порт, - с возможностью выдачи команд управления видеомагнитофоном, а монитор - с возможностью отображения на экране только полезной информации.

Решению поставленной задачи способствуют частные существенные признаки изобретения.

Блоки коммутации и управления снабжены PC-клавиатурой, манипулятором "мышь", гарнитурой в виде микрофона и головного телефона.

В рабочем месте преподавателя к соответствующему входу персонального компьютера подключен комплект MIDI-клавиатур. Монитор с большим экраном выполнен в виде цветного телевизора. Система снабжена программной поддержкой, состоящей из экранного интерфейса, универсального программатора уроков и программы управления рабочими местами при работе с фирменными программами.

Экранный интерфейс выполнен с возможностью показа преподавателем слайдов, демонстрации аудио- и видеозаписей с лазерного диска, управления видеомагнитофоном, запуска учебных и стандартных программ, управления рабочими местами обучающихся, выбора MIDI-клавиатур, регулирования громкости звука, а также с возможностью вывода на экран монитора текстовой и графической информации с рабочего места преподавателя и с рабочих мест обучающихся.

На чертеже представлена структурная схема предложенной демонстрационной обучающей системы.

Система содержит рабочее место 1 преподавателя с последовательно включенными блоком 2 коммутации и управления (ММПК.467143.002) и персональным компьютером 3, рабочие места 4 (от 1 до 30) обучающихся с индивидуальными блоками 5 коммутации и управления (ММПК.467143.001), взаимосвязанными локальной сетью с блоком 2 коммутации и управления рабочего места 1 преподавателя. В системе имеется монитор 6 с большим экраном. Между выходом персонального компьютера 3 и входом монитора 6 включен видеомагнитофон 7. Все блоки коммутации и управления 2, 5 выполнены с возможностью формирования и выдачи команд управления в локальную сеть в последовательном коде, блок 2 коммутации и управления рабочего места преподавателя, подключенный к персональному компьютеру 3 через LPT-порт, - с возможностью выдачи команд управления видеомагнитофоном 7, а монитор 6 - с возможностью отображения на экране только полезной информации.

Блоки 2, 5 коммутации и управления снабжены PC-клавиатурой, манипулятором "мышь", гарнитурой в виде микрофона и головного телефона.

В рабочем месте 1 преподавателя к соответствующему входу персонального компьютера 3 подключен комплект MIDI-клавиатур 8. Монитор 6 с большим экраном выполнен в виде цветного телевизора. Система снабжена программной поддержкой, состоящей из экранного интерфейса, универсального программатора уроков и программы управления рабочими местами при работе с фирменными программами.

Экранный интерфейс выполнен с возможностью показа преподавателем слайдов, демонстрации аудио- и видеозаписей с лазерного диска, управления видеомагнитофоном 7, запуска учебных и стандартных программ, управления рабочими местами 4 обучающихся, выбора MIDI-клавиатур 8, регулирования громкости звука, а также с возможностью вывода на экран монитора 6 текстовой и графической информации с рабочего места 1 преподавателя и с рабочих мест 4 обучающихся. Работает система следующим образом.

Под каждый предмет (блок) собирается необходимый демонстрационный материал для каждого урока (общий для всех или индивидуально для конкретного преподавателя). К нему относятся аудио- и видеоинформация, графический либо текстовый материал. При необходимости демонстрационный материал дополняется учебными программами. Весь собранный учебный материал записывается на лазерный диск в соответствующий каталог. Видеоматериал может быть записанным и на видеокассету (формат VHS или SVHS). Таким образом, у преподавателя отпадает необходимость носить с собой на уроки массу литературы, появляется возможность при изучении материала визуально на экране монитора (телевизора) 6 продемонстрировать все, что он хочет показать.

Современная компьютерная техника позволяет смоделировать любые процессы и визуально отобразить их, что значительно способствует усвоению материала. В любой момент преподаватель имеет возможность прервать работу системы для каких-либо дополнений и пояснений, а затем продолжить изучение темы. В процессе объяснения материала или контроля знаний преподаватель или обучающийся со своего рабочего места 1 или 4 могут выбирать и выводить на экран монитора 6 любую текстовую и графическую информацию. На данный учебный материал как преподаватель, так и обучающийся имеют возможность накладывать любые заранее созданные изображения (курсоры), перемещать их по учебному материалу или фиксировать на нем.

Для демонстрации оказывается пригодным любой материал - книги, иллюстрации, фотографии, слайды, видеокассеты и т.п., причем размер источника информации не имеет значения. Весь собранный учебный материал может использоваться либо независимо, либо может быть жестко засинхронизирован с аудиоматериалом. Это позволяет создавать свой учебный материал как видеофильм или программу, но с возможностью активной работы с ним в процессе объяснения или тестирования знаний.

Работа компьютерной демонстрационной обучающей системы не нарушает общепринятую форму проведения урока, т.е. весь класс, аудитория и т.п. работают на, одну общую задачу по данной теме и активно участвуют в работе. Тем самым имеет место использование компьютерной технологии не только для тестирования знаний, но и непосредственно для их получения.

В процессе обучения управление на рабочих местах 1 и 4 осуществляется PC-клавиатурой и манипулятором "мышь". Монитор 6 работает как удаленный терминал, т.е. осуществляет копирование экрана монитора компьютера 3 для удобного просмотра занимающейся группе обучающихся.

Особенностью данной системы является то, что на экране монитора 6 видна только полезная информация, а органы управления системой видны и доступны только преподавателю и не оказывают отвлекающего воздействия на обучающихся.

Система позволяет включать в свой состав дополнительные устройства, которые легко стыкуются с персональным компьютером 3. К ним относятся аудиомагнитофоны, микрофоны, видеокамеры, сканеры, офисная компьютерная техника и т.д. Состав системы может комплектоваться под конкретные задачи обучения (можно, в частности, не комплектовать систему MIDI-клавиатурами 8 или не использовать гарнитуру).

Объединение всех рабочих мест 4 обучающихся в локальную сеть со своим протоколом обмена и программно управляемым LPT-портом позволяет преподавателю с рабочего места 1 через экранный интерфейс активно контактировать с рабочими местами 4 обучающихся.

Преподаватель в данной системе

- включает/выключает микрофон на любом рабочем месте 4 обучающегося,

- включает/выключает головные телефоны на любом рабочем месте 4 обучающегося,

- осуществляет любую комбинацию "микрофон-телефон" среди рабочих мест 4 обучающихся,

- подключает любые из 30 PC-клавиатур и манипуляторов "мышь" на рабочих местах 4 обучающихся к персональному компьютеру 3 для активного контакта обучающегося с системой,

- управляет видеомагнитофоном 7.

Доступный преподавателю экранный интерфейс обеспечивает управление системой, в него входят следующие зоны управления:

- зона выбора кода урока,

- зона выбора учебного материала,

- зона универсального проигрывателя,

- зона регулятора громкости,

- зона управления рабочими местами обучающихся,

- зона учебной информации.

Зона выбора кода урока включает в себя несколько функций:

- выбор рабочего диска,

- включение/выключение управления рабочими местами обучающихся,

- выбор активной функции (микрофоны/телефоны/РС клавиатуры) управления рабочими местами учеников;

- ввод кода урока;

- включение текстового поля;

- включение отсчета времени до конца урока.

Зона имеет информационный дисплей, куда выводится текущий режим работы системы. При загрузке система предлагает преподавателю выбрать диск, на котором записан учебный материал. Затем система предлагает ввести код урока. Выбор активной функции управления рабочими местами 4 обучающихся осуществляется соответствующими кнопками в данной зоне.

Каждому уроку (блоку) присваивается свой номер (код), соответствующий номеру каталога на лазерном диске или на жестком диске (винчестере). Данная зона позволяет преподавателю выбрать учебный материала для конкретного урока. Информация о выбранном номере (коде) выводится на дисплей.

Зона выбора учебного материала включает в себя 4 зоны:

зону выбора слайдов;

зону выбора учебных программ;

зону выбора учебного аудиоматериала;

зону выбора учебного видеоматериала.

После ввода кода урока учебный материал, относящийся к данному уроку, распределяется в зонах выбора учебного материала. Данные зоны выполнены в виде окон, в которых отображается список используемого учебного материала. Каждая зона имеет дополнительный набор кнопок, дающий преподавателю дополнительный сервис для удобного изложения материала и работы с ним.

Зона выбора слайдов предоставляет преподавателю возможность выбирать из списка слайды (формат BMP, JPG) и выводить их на экран. При этом вывод на экран происходит не сразу, сначала на месте "иконки" появляется уменьшенное изображение слайда, доступное для просмотра только преподавателю (предварительный просмотр) и, если этот слайд нужен для просмотра, его можно вывести на экран или выбрать любой другой, если этого не требуется.

Зона выбора учебных программ и текстового материала предоставляет преподавателю возможность выбирать из списка оригинальные учебные программы (формат .ЕХЕ, .СОМ) и осуществлять их запуск. Зона допускает также и запуск "фирменных" программ. Также зона допускает вывод на экран учебного текстового материала для дальнейшей работы с ним.

Зона выбора учебного аудиоматериала предоставляет преподавателю возможность выбирать из списка учебный аудиоматериал (формат .WAV, .МР3, .MID, .KAR) и осуществлять загрузку его в универсальный проигрыватель.

Зона выбора учебного видеоматериала предоставляет преподавателю возможности выбирать из списка учебный видеоматериал (формат .AVI, .MPEG) и осуществлять загрузку его в универсальный проигрыватель.

Зона универсального проигрывателя позволяет воспроизводить проигрывателем загруженный в него учебный аудио- или видеоматериал и управлять видеомагнитофоном. Универсальный проигрыватель имеет в своем составе полосу прокрутки, визуально отображающую время пройденного звучания аудио- или видеоматериала. Манипулятором "мышь" можно осуществлять прокрутку. В состав информационного дисплея входит счетчик оставшегося времени звучания.

Зона регулятора громкости позволяет регулировать громкость звучания аудио- и видеоматериала. Регулятор громкости имеет графическую плавную регулировку громкости, осуществляемую манипулятором "мышь". Кроме того, в зоне регулятора громкости находится индикатор загрузки учебного аудио- или видеоматериала материала в универсальный проигрыватель. Универсальный проигрыватель имеет в своем составе системный микшер, позволяющий предварительно выставлять все уровни звучания.

Зона управления рабочими местами учеников предназначена для осуществления активного контакта преподавателя с рабочими местами учеников и для активного контакта учеников с системой, она состоит из 12 индикаторов (каждому рабочему месту 4 обучающегося присваивается свой номер 1-15 или 16-30). Для активизации зоны в зоне выбора кода урока необходимо нажать кнопки "<" или ">". При этом на экране дисплея отображается вид активной функции:

включение\выключение микрофона на рабочих местах 4 обучающихся;

включение\выключение головных телефонов на рабочих местах 4 обучающихся;

подключение любой из 30 PC клавиатур и манипуляторов "мышь" на рабочих местах 4 обучающихся к персональному компьютеру 3 для активного контакта обучающегося с системой;

Зона задания временных интервалов позволяет преподавателю в зоне выбора кода урока задать любой временной интервал в диапазоне от 1 до 99 минут. По окончании отсчета система выдает звуковую индикацию. Зона имеет графическую и цифровую индикацию.

Все остальное пространство, куда не входят органы управления, является зоной учебной информации, доступной для просмотра обучающимся на экране монитора 6. На эту зону выводятся для просмотра видеоклипы, слайды, видеоматериал, учебные программы и текстовая информация.

Таким образом, предложенная компьютерная обучающая система является универсальным средством ТСО и способна выполнять функции просмотрового зала, лингофонного кабинета, компьютерного класса.

Изобретение относится к техническим средствам обучения, предназначенным для использования в образовательных учреждениях. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы и улучшении ее технических характеристик. Система содержит рабочее место преподавателя с блоком коммутации и управления и персональным компьютером, рабочие места обучающихся с индивидуальными блоками коммутации и управления, взаимосвязанными локальной сетью с блоком коммутации и управления рабочего места преподавателя. Имеются также монитор с большим экраном и видеомагнитофон, включенный между персональным компьютером и монитором. Все блоки коммутации и управления выполнены с возможностью формирования и выдачи команд управления в локальную сеть в последовательном коде, блок коммутации и управления рабочего места преподавателя, подключенный к персональному компьютеру через LPT-порт, - с возможностью выдачи команд управления видеомагнитофоном, а монитор - с возможностью отображения на экране только полезной информации. К персональному компьютеру может быть подключен комплект MIDI-клавиатур. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Демонстрационная обучающая система, содержащая рабочее место преподавателя с последовательно включенными блоком коммутации и управления и персональным компьютером, рабочие места обучающихся с индивидуальными блоками коммутации и управления, взаимосвязанными локальной сетью с блоком коммутации и управления рабочего места преподавателя, а также монитор с большим экраном, отличающаяся тем, что между выходом персонального компьютера и входом монитора включен видеомагнитофон, при этом все блоки коммутации и управления выполнены с возможностью формирования и выдачи команд управления в локальную сеть в последовательном коде, блок коммутации и управления рабочего места преподавателя, подключенный к персональному компьютеру через LPT-порт, - с возможностью выдачи команд управления видеомагнитофоном, а монитор - с возможностью копирования экрана персонального компьютера рабочего места преподавателя, за исключением органов управления системой, которые видны и доступны только преподавателю, т.е. отображения на экране монитора только полезной информации, при этом система снабжена программной поддержкой, состоящей из экранного интерфейса, предназначенного для показа преподавателем слайдов, демонстрации аудио- и видеозаписей с лазерного диска, управления видеомагнитофоном, запуска учебных и стандартных программ, управления рабочими местами обучающихся, универсального программатора уроков и программы управления рабочими местами при работе с фирменными программами.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блоки коммутации и управления снабжены PC-клавиатурой, манипулятором “мышь”, гарнитурой в виде микрофона и головного телефона.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в рабочем месте преподавателя к соответствующему входу персонального компьютера подключен комплект MIDI-клавиатур.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что монитор с большим экраном выполнен в виде цветного телевизора.5. Система по п.3, отличающаяся тем, что экранный интерфейс выполнен с возможностью выбора MIDI-клавиатур, регулирования громкости звука, а также с возможностью вывода на экран монитора текстовой и графической информации с рабочего места преподавателя и с рабочих мест обучающихся.