ИНТЕРАКТИВНЫЙ КОМПЛЕКС-ТРЕНАЖЕР "ЭКОША 2" Российский патент 2023 года по МПК G09B7/08 

Изобретение относится к автоматизированным средствам обучения и предназначен для обучения детей экологической грамотности.

Необходимость развития системы экологического образования и просвещения, подготовки и повышения квалификации кадров в области обеспечения экологической безопасности и устойчивого развития страны неоднократно отмечается в выступлениях Президента Российской Федерации, ученых и бизнес-сообщества. В соответствии с целевыми ориентирами федерального проекта «Успех каждого ребенка» национального проекта «Образование» (далее – Федеральный проект «Успех каждого ребенка») к 2024 году охват детей в возрасте от 5 до 18 лет дополнительными общеобразовательными программами должен достичь 80%. Особый акцент в этом документе поставлен на повышении охвата обучающихся дополнительными общеобразовательными программами естественнонаучной направленности. Важно признать, что сегодня экологическая грамотность и культура общества рассматриваются как часть базовой грамотности человека XXI века. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод, что сегодня перед государством, с одной стороны, стоит задача формирования экологически ориентированного поколения граждан для гармонизации отношений человека с природой, с другой – ориентирование подрастающего поколения на получение фундаментального естественнонаучного образования для формирования «зеленого» кадрового резерва. В соответствии с Приказом Министерства просвещения Российской Федерации от 3 сентября 2019 г. № 467 «Об утверждении целевой модели развития региональных систем дополнительного образования детей» приоритетными задачами организации, реализующей дополнительные общеобразовательные программы, должны выступить: обновление методов (технологий) и содержания образовательных программ дополнительного образования детей, повышение его вариативности, качества и доступности для разных категорий детей; обеспечение подготовки и ранней профориентации будущих кадров для потребностей социально-экономического развития; участие в развитии дополнительного образования детей организаций реального сектора экономики

Известен методический интерактивный комплекс «Экология» [см. интернет-ресурс Интерактивный комплекс «Экология» – цены, купить оборудование для инклюзивного обучения в Москве в ГК "Исток-Аудио" (istok-audio.com)], включающий сенсорный компьютер, интерактивное программное обеспечение АЛМА Экология: 8 многоуровневых игр + 15 мультиков на тему экологии «Советы Умки», Интерактивный квест для закрепления знаний по теме «Экология».

Недостатком данного комплекса является:

- невозможность обеспечения проведения коллективной (групповой) работы из-за отсутствия необходимых элементов (есть только сенсорный экран);

- отсутствие возможности вариативности обучения (отсутствие тактильной составляющей, отсутствие соревнований, отсутствие элементов для развития крупной моторики, отсутствие нескольких игровых зон);

- отсутствие применения современных технологий, обеспечивающих отклик прикладных программ на взаимодействие пользователя с отдельными элементами комплекса;

- отсутствие возможности мониторинга качества воздуха в помещении.

Интерактивный комплекс-тренажер «Экоша» помимо игровой, познавательной и исследовательской деятельности предлагает детям двигательную активность, развитие крупной моторики, участие в подвижных играх и соревнованиях.

Техническим результатом является расширение функциональных возможностей тренажера, посредством которых появляется дополнительная возможность овладения навыками практического опыта и перенос деятельности из виртуального пространства в практическую плоскость, расширенные возможности обратной связи повышают наглядность обучения.

Интерактивный комплекс тренажер сочетает в себе изучение теории, практические занятия, закрепление изучаемого материала и повтор до полного овладения темы.

Технический результат достигается за счет того, что интерактивный обучающий информационный тренажер включает корпус с дисплеем и выкатными панелями, внутри которого расположены элементы управления тренажером. В корпусе также расположены датчик уровня качества воздуха, электронные модули сортировки мусора, включающие в себя информационные дисплеи, инфракрасные датчики препятствия, элементы затвора и бесконтактные считыватели информации. Модуль сортировки подключен к первому элементу управления тренажером, выполненным с возможностью взаимодействия посредством аппаратно-программного комплекса со вторым и третьим элементами управления, дисплеем, датчиком уровня качества воздуха и панелью управления рабочими режимами тренажера, расположенной на корпусе. Левая выкатная панель (модуль переработки мусора) подключена ко второму элементу управления тренажером. Дисплей управляется третьим элементом управления тренажером. Причем аппаратно-программный комплекс выполнен с возможностью воспроизведения информации на дисплее и отклика электронных модулей в ответ на действия пользователя в соответствии с заданным алгоритмом.

На Фиг. 1 представлен интерактивный обучающий информационный тренажер.

На Фиг. 2 представлена схема тренажера (начало).

На Фиг. 3 представлена схема тренажера (окончание).

Интерактивный обучающий информационный тренажер включает корпус с дисплеем и выкатными панелями (левой и правой), внутри которого расположены элементы управления тренажером (на фиг не показаны).

Элементов управления тренажером три: первый элемент управления представляет собой главный микроконтроллер; второй элемент управления тренажером представляет собой ведомый микроконтроллер; третий элемент управления тренажером представляет собой персональный компьютер.

В корпусе также расположены датчик уровня качества воздуха, фиксирующий уровень кислорода и углекислого газа в помещении, электронные модули сортировки мусора, включающие в себя информационные дисплеи, инфракрасные датчики препятствия, элементы затвора (шторки) отверстий для приема карточек в модуле сортировки мусора и бесконтактные считыватели информации. Сигналы об изменении уровня кислорода и углекислого газа передаются и отображаются на внешней части корпуса в виде цветового сигнала лампочек.

В корпусе также расположена акустическая система для воспроизведения звука и звуковых сообщений/комментариев на действия (бездействия) пользователей. Динамики выведены на внешнюю торцевую часть корпуса.

Модуль сортировки подключен к первому элементу управления тренажером, который выполнен с возможностью взаимодействия посредством аппаратно-программного комплекса со вторым и третьим элементами управления, дисплеем, датчиком уровня качества воздуха и панелью управления рабочими режимами тренажера, расположенной на корпусе. Левая выкатная панель подключена ко второму элементу управления тренажером. Дисплей управляется третьим элементом управления тренажером. Причем аппаратно-программный комплекс выполнен с возможностью воспроизведения информации на дисплее и отклика электронных модулей (модуль сортировки, модуль переработки мусора) в ответ на действия пользователя в соответствии с заданным алгоритмом.

Панель управления рабочими режимами тренажера представляет собой переключатель в виде тактильной кнопки. Каждое нажатие на кнопку вызывает последовательное переключение режима работы комплекса: первый режим – обучающий режим работы с электронным модулем сортировки мусора, второй режим – обучающий, с четырьмя различными видами мусорных отходов левой выкатной панели, третий режим – режим работы с простым мусором четырех типов, четвертый режим - режим работы со «сложным мусором», пятый режим – режим «Эстафета». Модуль переработки мусора представляет собой левую выкатную панель с набором кнопок, обозначающих различные виды мусора.

В комплект к тренажеру прилагается набор карточек для «сортировки мусора». Карточки выполнены из пластика с запрограммированными данными о виде мусора, например, пластик, стекло, бумага и т.п. На карточках также нанесены изображения запрограммированных данных.

Рассмотрим пример работы тренажера.

Тренажер подключается к источнику питания, например, к электрической сети.

Тренажер включается через панель управления рабочими режимами тренажера, путем нажатия кнопки включения-выключения. Сигнал поступает на первый элемент управления тренажером, который передает сигнал на второй и третий элементы управления тренажером. Третий элемент управления тренажером включает дисплей, который воспроизводит приветственное видео. После окончания видео тренажер (дисплей) остается в режиме ожидания.

Для дальнейшей работы необходимо выбрать рабочий режим тренажера. Для этого необходимо нажать кнопку включения-выключения панели управления рабочими режимами. Режимы у тренажера предусмотрены следующие: первый режим – обучающий режим работы с электронным модулем сортировки мусора, второй режим – обучающий, с четырьмя различными видами мусорных отходов левой выкатной панели, третий режим – режим работы с простым мусором четырех типов, четвертый режим - режим работы со «сложным мусором», пятый режим – режим «Эстафета».

При включении первого режима работы с электронным модулем сортировки мусора, с кнопки включения/выключения тренажера сигнал поступает на первый элемент управления тренажером, далее сигнал обрабатывается и подает сигнал на модуль сортировки мусора, а также на третий элемент управления тренажером, который выводит видео-инструкцию по подготовки к данному режиму на дисплей. Загораются дисплеи модуля сортировки мусора. Пользователю с помощью голосового помощника через акустическую систему выводится информация о режиме работы. С помощью карточек происходит обучение-игра. Пользователь выбирает карточку с запрограммированной информацией о типе мусора, например, стекло, подносит эту карточку к одному из модулей сортировки мусора, при помощи аппаратно-программного комплекса и за счет бесконтактных считывателей информации, происходит считывание информации с карточки. В случае совпадения типа мусора на карточке и вида модуля срабатывает прописанный программный алгоритм: на дисплее появляется информация, что выбор верный и карточка беспрепятственно попадает во внутрь модуля посредством открытия элемента затвора (шторки) модуля сервоприводом. При несовпадении информации на карточке и вида модуля не происходит открытие элемента затвора и карточку невозможно будет опустить внутрь модуля. При этом, на дисплеи модуля появляется информация о том, что выбор неверный, стоит повторить попытку. Инфракрасный датчик препятствия после открытия элемента затвора блокирует его закрытие в случае нахождения карточки в элементе модуля.

При включении второго режима работы (обучающего) происходит циклическое включение/выключение подсветки кнопок левой выкатной панели, обозначающие различные виды простого мусора. При этом второй элемент управления подает сигнал на первый элемент управления, который в свою очередь, ретранслирует сигнал на третий элемент управления для вывода обучающего видеофрагмента на дисплей.

При включении третьего режима работы с четырьмя различными видами мусорных отходов (простого мусора – металл, пластик, стекло, бумага) левой выкатной панели (модуля переработки мусора), на дисплее воспроизводится обучающий видеофрагмент о видах простого мусора, путем передачи сигнала от первого элемента управления тренажером на третий элемент управления тренажером. При этом на левой выкатной панели в циклическом режиме, последовательно включаются подсветки кнопок с различными видами простого мусора и подсветка кнопок заводов, относящихся к определенному типу простого мусора, путем передачи сигнала от первого элемента управления тренажером на второй элемент управления тренажером.

Далее выбираем кнопку на левой выкатной панели одного из четырех заводов, перерабатывающих простой мусор. Каждому из четырех заводов соответствует свой обучающий видеофрагмент, запускающийся по алгоритму последовательной передачи сигнала от второго элемента управления к первому элементу управления, а от первого элемента управления к третьему элементу управления.

На дисплее после обучающего видеофрагмента воспроизводится видеофрагмент «Попробуй выбрать 6 кнопок мусора для каждого завода!». В этом режиме пользователь должен последовательно нажать 6 кнопок на левой выкатной панели, соответствующих выбранному заводу.

Далее пользователь нажимает кнопки последовательно, если кнопка выбрана правильно, включается ее подсветка и на дисплее воспроизводится через третий элемент управления видеофрагмент с записью «Правильно».

Если выбрана кнопка, соответствующая иному типу мусора, отличного от заданного, на дисплее воспроизводится видеофрагмент «Подумай еще!». Подсветка кнопки в данном случае не включается.

Если пользователем нажаты 6 правильных кнопок осуществляется пауза 2 сек., далее все подсветки кнопок гасятся, воспроизводится видеофрагмент «Молодец! Вот что можно сделать из этого мусора!...». Видеофрагмент описывает какие полезные вещи можно сделать из данного мусора.

Если пользователем нажаты 4 неправильные кнопки, все подсветки кнопок гасятся, воспроизводится видеофрагмент «Попробуй еще раз!». Пользователь должен повторить попытку выбора 6 кнопок.

В этом режиме пользователю дается неограниченное количество попыток работы с четырьмя различными видами мусорных отходов.

Алгоритм работы четвертого режима со «сложным мусором» идентичен алгоритму третьего режима работы комплекса. Отличие заключается в том, что в четвертом режиме работа происходит со «сложным мусором» (например, электронные отходы и т.п.).

В пятом режиме «Эстафета» участники двух команд, поочередно, должны нажать 6 кнопок типов мусора, соответствующих каждому из 4 заводов. Номер завода задается аппаратно-программным комплексом. Воспроизводится видеофрагмент «Попробуй поочередно выбрать 6 кнопок мусора каждого завода». Работа с кнопками выполняется по вышеописанному алгоритму для режима «Работа с четырьмя различными видами мусорных отходов».

Отличие алгоритма в том, что после выбора 6 правильных кнопок заданного завода воспроизводится видеофрагмент «Молодец! Следующий из другой команды!», и участник эстафеты из другой команды повторяет ввод типа мусора. В случаи выбора правильного ввода 6 типов, программа переключает на следующий завод и ввод повторяется. После того, как участники эстафеты правильно выбрали кнопки для всех заводов, эстафета заканчивается, воспроизводится на дисплее видеофрагмент «Молодцы! Все работали хорошо...». Далее воспроизводится видеофрагмент «До следующих встреч!» и работа программы заканчивается.

Во время работы тренажера выполняется непрерывный контроль качества окружающего воздуха при помощи датчика уровня качества воздуха.

Оценка качества воздуха отображается на двух лампах, расположенных в левой части комплекса: лампы «О2» и «СО2». Лампы включаются поочередно, в зависимости от измеренной величины загрязнения воздуха.

Если качество воздуха, то есть процент содержащихся в нем вредных примесей, углекислого газа не превышает установленных норм для помещений - включена лампа «О2». Если процент вредных примесей, углекислого газа превышает установленные нормы — включена лампа «СО2». Необходимо выполнить проветривание помещения до включения лампы «О2».

Датчик уровня качества воздуха передает сигнал на первый элемент управления тренажером, который в свою очередь передает соответствующий сигнал на лампы «О2»-«СО2».

Изобретение относится к автоматизированным средствам обучения и предназначен для обучения детей экологической грамотности. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей тренажера, посредством которых появляется дополнительная возможность овладения навыками практического опыта и перенос деятельности из виртуального пространства в практическую плоскость, а также повышение моторики детей. Интерактивный обучающий информационный тренажер включает корпус с дисплеем и выкатными панелями, внутри которого расположены элементы управления тренажером. В корпусе также расположены датчик уровня качества воздуха, электронные модули сортировки мусора, включающие в себя информационные дисплеи, инфракрасные датчики препятствия, элементы затвора и бесконтактные считыватели информации. Модуль сортировки подключен к первому элементу управления тренажером, выполненным с возможностью взаимодействия посредством аппаратно-программного комплекса со вторым и третьим элементами управления, дисплеем, датчиком уровня качества воздуха и панелью управления рабочими режимами тренажера, расположенной на корпусе. Левая выкатная панель подключена ко второму элементу управления тренажером. Дисплей управляется третьим элементом управления тренажером, причем аппаратно-программный комплекс выполнен с возможностью воспроизведения информации на дисплее и отклика электронных модулей в ответ на действия пользователя в соответствии с заданным алгоритмом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Интерактивный обучающий информационный тренажер, включающий корпус с дисплеем и выкатными панелями, внутри которого расположены элементы управления тренажером, в корпусе также расположены датчик уровня качества воздуха, электронные модули сортировки мусора, включающие в себя информационные дисплеи, инфракрасные датчики препятствия, элементы затвора и бесконтактные считыватели информации; модуль сортировки подключен к первому элементу управления тренажером, выполненным с возможностью взаимодействия посредством аппаратно-программного комплекса со вторым и третьим элементами управления, дисплеем, датчиком уровня качества воздуха и панелью управления рабочими режимами тренажера, расположенной на корпусе; левая выкатная панель подключена ко второму элементу управления тренажером, выполненному с возможностью взаимодействия с дисплеем; дисплей управляется третьим элементом управления тренажером.

2. Интерактивный обучающий информационный тренажер по п. 1, характеризирующийся тем, что аппаратно-программный комплекс выполнен с возможностью воспроизведения информации на дисплее и отклика электронных модулей в ответ на действия пользователя в соответствии с заданным алгоритмом.