способ формирования полиэкранной обучающей среды

Формула изобретения

Способ формирования обучающей среды, состоящий в том, что информацию, необходимую для цикла обучения, формируют в компьютере и выводят на два различные по размерам экрана, последовательно расположенные в пространстве и находящиеся одновременно в зоне обзора учащегося, и информацию ближнего и дальнего экранов представляют различным для них звуковым сопровождением, отличающийся тем, что информацию на ближнем к учащемуся экране разделяют по назначению, а именно: в левой части размещают дублирующую составляющую обучающего материала в виде фрагментов-заготовок, в правой части располагают окно с рабочей тетрадью, внизу этого экрана формируют индивидуальную панель управления, позволяющую создавать управляющие сигналы для настройки изображения на ближнем и дальнем экранах и выполнения учебных функций в соответствии со формированным программным обеспечением, по записям в правой части ближнего экрана контролируют полноту и правильность усвоения материала, анализируют материал, представленный учащимся в рабочей тетради, формируют и вводят комментарии к этому материалу, материалы правого окна ближнего экрана сохраняют в виде отдельного файла формата Word или распечатывают, контролируют время непрерывной работы учащегося и в необходимые моменты вводят релаксирующие паузы в виде релаксирующих изображений, с помощью панели управления регулируют общую площадь для предоставления информации в зависимости от условий обучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к современным обучающим системам и предназначено для организации индивидуального рабочего места обучающегося на основе использования информационных технологий.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ формирования обучающей среды, состоящий в том, что информацию, необходимую для цикла обучения, формируют в компьютере и выводят на два различные по размерам экрана, последовательно расположенные в пространстве и находящиеся одновременно в зоне обзора учащегося, и информацию ближнего и дальнего экранов представляют различным для них звуковым сопровождением (см. патент РФ № 2197748, кл. G 09 B 5/14, 27.01.2003).

При разработке изобретения ставилась задача создать условия для самостоятельного фиксирования усвоенных значений в специальном окне интерфейса программы; осуществления текущего контроля полноты и правильности усвоения материала; корректирования хода обучения по этим результатам.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности обучения. Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе формирования обучающей среды, состоящем в том, что информацию, необходимую для цикла обучения, формируют в компьютере и выводят на два различные по размерам экрана, последовательно расположенные в пространстве и находящиеся одновременно в зоне обзора учащегося, и информацию ближнего и дальнего экранов представляют различным для них звуковым сопровождением, согласно изобретению, информацию на ближнем к учащемуся экране разделяют по назначению, а именно в левой части размещают дублирующую составляющую обучающего материала в виде фрагментов-заготовок, в правой части располагают окно с рабочей тетрадью, внизу этого экрана формируют индивидуальную панель управления, позволяющую создавать управляющие сигналы для настройки изображения на ближнем и дальнем экранах и выполнения учебных функций в соответствии со сформированным программным обеспечением, по записям в правой части ближнего экрана контролируют полноту и правильность усвоения материала, анализируют материал, представленный учащимся в рабочей тетради, формируют и вводят комментарии к этому материалу, материалы правого окна ближнего экрана сохраняют в виде отдельного файла формата Word или распечатывают, контролируют время непрерывной работы учащегося и в необходимые моменты вводят релаксирующие паузы в виде релаксирующих изображений, с помощью панели управления регулируют общую площадь для предоставления информации в зависимости от условий обучения.

Монитор персонального компьютера (ПК) представляет собой ближний экрана, а изображение на дальнем экране формируется с помощью мультимедийного проектора. В качестве дальнего экрана может выступать большеэкранный телевизор.

Управляющая информация формируется в нижнем окне монитора в виде панели управления (позиция 6 фиг.1).

Обучающая информация является внешней по отношению к учащемуся. Она состоит из двух частей. Главная, основная часть выводится на дальний экран (позиции 1, 2, 3 фиг.1), а дублирующая часть - в левое окно монитора компьютера (позиция 4 на фиг.1). Дальний экран предназначен для размещения изображения преподавателя, иллюстраций (фотографий и рисунков), видеофрагментов, анимации, схем и диаграмм, в том числе схемы занятия и т.п.

На мониторе в левом окне будут представлены фрагменты-заготовки для рабочего конспекта: символы, формулы, реферативный текстовый материал, а также некоторые наиболее важные графические элементы.

Переработанная информация является электронной рабочей тетрадью и будет располагаться в правом окне монитора. В этом окне будут располагаться самостоятельно сформированный конспект занятия, варианты решения задач, тесты (позиция 5 фиг.1). Также в этом окне будут высвечиваться текущие подсказки, комментарии и оценки.

Заявленный способ формирования обучающей среды реализуется на основе комплекса технических средств, составляющих рабочее место учащегося, функциональная схема которого изображена на фиг.2. Рабочее место включает в себя дальний экран (1), дальнюю акустическую колонку (2), мультимедийный проектор (3), ближнюю акустическую колонку (4), монитор компьютера (5), системный блок (6), клавиатуру (7), мышь (8), расположенные на поверхности стола (9). Дальний экран и монитор компьютера располагаются последовательно на разных расстояниях от учащегося на линии взгляда.

Данный способ формирования обучающей среды отличается тем, что благодаря увеличению общей площади для предоставления информации на ближнем экране постоянно размещается принципиально новое для обучающих программ окно с рабочей тетрадью учащегося. В этом окне обучающийся должен постоянно вести текущие записи. Обучение в такой среде включает в себя не только восприятие учебной информации, но и отражение ключевых моментов в рабочей тетради на ближнем экране, т.е. фиксирование материала, которое предполагает его осмысление, интериоризацию, трансформирование. Чередование восприятия информации и самостоятельной фиксации осмысленных материалов составляет качественно новый подход в организации учебного процесса с помощью информационных технологий.

Информационное обеспечение описанной обучающей среды может осуществляться не только с персонального компьютера (жесткого диска или компакт-диска), но и по сети с удаленных носителей (удаленного сервера) как в режиме on-line, так и в режиме предварительной загрузки.

Это позволяет объединять несколько персональных компьютеров обучающихся в единый образовательный виртуальный класс. Такое объединение можно осуществить, пользуясь уже существующими сетевыми технологиями. Функциональная схема такого класса представлена на фиг.3. Для этого необходимо помещение, укомплектованное рабочими местами учащихся (3), центральным компьютером (5), дальней акустической системой (2), дальним экраном (1), на который выводится изображение с мультимедийного проектора (4). Центральный компьютер (сервер) будет управлять изображением на большом экране и согласовывать синхронное функционирование обучающих программ на персональных компьютерах. Рабочее место учащегося будет аналогичным приведенному на фиг. 2 за следующими исключениями: вместо ближней колонки будут наушники, не будет индивидуального мультимедийного проектора, т. к. для проецирования изображения будет использоваться один центральный проектор.

Также возможно существование и виртуального класса, в котором обучающиеся могут работать в одной сетевой обучающей программе, будучи пространственно разделенными.

Обучение в полиэкранной обучающей среде будет состоять из следующих этапов: восприятие учебной информации с дальнего экрана; ее обдумывание и осмысление; фиксирование усвоенных знаний в окне рабочей тетради, расположенном на ближнем экране (мониторе); решение задач и выполнение тестов.

Включив программу, пользователь (обучающийся) прежде всего выбирает тему занятия и уровень сложности материала. После выбора темы занятия на мониторе и дальнем экране высвечивается интерфейс программы. Основная доля нового материала будет представляться с дальнего экрана (учебный видеоряд) и дальней акустической колонки (текст преподавателя). Также в отдельном окне 1 (фиг.1) на дальнем экране может располагаться название и план занятия. В левом окне монитора будет представлена дублирующая составляющая обучающего материала - фрагменты-заготовки. Учащийся в ходе обучения воспринимает аудиовизуальную информацию с дальнего экрана. Затем выделяет в левом окне ближнего экрана те фрагменты-заготовки, которые на его взгляд наиболее важны, копирует эти фрагменты с помощью панели инструментов из левого окна в правое. Таким образом, в правом окне учащийся будет постепенно формировать собственный конспект занятия.

Фиксирование усвоенного материала в виде самостоятельного ручного создания текстовых документов представляется длительным и мало продуктивным, поэтому с целью оптимизации и ускорения процесса обучения в левом окне ближнего экрана располагается дублирующий обучающий материал в виде готовых фрагментов-заготовок. Они представляют собой последовательно представляемые и логически связанные блок-схемы, определения, формулировки, математические выражения и т.п. В центре левого окна находится тот фрагмент-заготовка, который соответствует представляемой в данный момент информации с дальнего экрана. Для копирования таких фрагментов-заготовок необходимо обдумывание и осмысление воспринятой с дальнего экрана информации, т.к. вид заготовок только в редких случаях будет аналогичен изображению на большом экране. Форма и полнота копирования вариативна и зависит от учащегося. Примерные варианты содержания окон представлены ниже (см. стр.12).

Фрагменты-заготовки, находящиеся в левой части ближнего экрана, выполняются по технологии горячих точек (слов). Для более подробного ознакомления с материалом обучающийся может подвести курсор к нужному фрагменту и нажать на правую кнопку мыши или выбрать соответствующую функцию “раскрыть” из панели управления. При этом дополнительный материал разворачивается в левой части ближнего экрана в виде отдельного текстового или графического файла, содержащего более подробное описание или объяснение материала. Звуковое сопровождение дополнительного материала осуществляется с ближних акустических колонок. По окончании ознакомления с дополнительным материалом окно с ним будет свернуто.

Во время фиксирования материала в рабочей тетради, а также раскрытия более подробной информации в левом окне воспроизведение обучающего материала может быть приостановлено по желанию учащегося, а затем возобновлено.

Программа отслеживает присутствие в рабочем конспекте важных с методической точки зрения ключевых фрагментов, правильную их последовательность.

При этом в окне рабочей тетради будут высвечиваться, а с ближней акустической колонки озвучиваться комментарии с целью корректирования обучения и создания положительного эмоционального настроя. Благодаря наличию рабочего конспекта, выполненного самостоятельно учащимся, программа выделяет незафиксированные важные материалы и проверяет знания учащегося с помощью соответствующего набора тестов и задач. Контрольные и проверочные задания также могут предусматривать самостоятельные записи на базе заготовок. Если учащийся обнаруживает достаточный объем знаний по данному вопросу, программа выдает положительную оценку, если не достаточный объем, то программа указывает на те темы и разделы, которые необходимо проработать.

Отличием данной обучающей среды является то, что она позволяет сохранять результаты обучения в виде самостоятельно заполненной рабочей тетради для дальнейшей работы вне программы. Для этого созданный в окне рабочей тетради персональный конспект и лист решения задач могут быть сохранены в формате программы Word на дискету, жесткий диск, отправлены по электронной почте или распечатаны на принтере. Это может быть сделано на любом этапе работы, что позволит учащемуся более глубоко продумать усвоенный материал, восстановить пробелы в знаниях, обсудить решение задач с учителем, а затем вновь вернуться к обучению в обучающей среде.

Отличием данного способа формирования обучающей среды также является возможность выбора конфигурации окон большого экрана в зависимости от конкретных условий работы программы и предпочтений пользователя. На дальнем экране главным является большое окно 3, а окна 1 и 2 - дополнительные, поэтому при использовании мультимедийного проектора, дающего максимально возможную площадь изображения, на большой экран могут быть выведены все “дальние” окна. При воспроизведении с плазменной панели или даже обычного телевизора можно убрать дополнительные окна 1 и 2, за счет чего будет увеличена площадь основного 3-го окна.

Программа будет следить за общим временем непрерывной работы учащегося в обучающей среде и через определенные интервалы включать специальные кратковременные релаксационные паузы для снятия умственной и зрительной усталости. Во время такой паузы левое и правое окна ближнего экрана выключаются, а на дальнем экране и акустической колонке воспроизводится релаксирующее изображение.

Варианты содержания окон интерфейса полиэкранной обучающей среды.

Вариант 1: лекция или учебный фильм.

Дальний экран, окна 1, 2, 3.

1. Тема и план занятия.

2. Содержание раздела - опорные, ключевые моменты.

3. Основной учебный нетекстовый материал: изображение лектора или учебного фильма.

Ближний экран, окна 4, 5, 6.

4. Фрагменты-заготовки или текст лекции.

5. Рабочая тетрадь, место для записей.

6. Панель управления программой.

Вариант 2: изображение крупной схемы.

Дальний экран, окна 1, 2, 3.

1. Тема и план занятия.

2. Содержание раздела - опорные, ключевые моменты.

3. Схема или динамическая модель.

Ближний экран, окна 4, 5, 6.

4. Изучаемый элемент общей схемы детально крупным масштабом с пояснительным текстом.

5. Рабочая тетрадь, место для записей и выполнения упражнений.

6. Панель управления программой.

Вариант 3: задача, тест.

Дальний экран, окна 1, 2, 3.

1. Тема и план занятия.

2. Перечень задач

3. Схема и рисунок к задаче задачи

Ближний экран, окна 4, 5, 6.

4. Текст задачи, текст учебника.

5. Рабочая тетрадь, содержащая шаблон для заполнения для решения задачи, панель с оценкой и рекомендациями.

6. Панель управления программой.

Вариант 4: релаксационная пауза.

Дальний экран полностью занят единым изображением релаксационной картинки или видеосюжета.

Ближний экран, окна 4, 5 содержат черное поле, сохраняется лишь панель управления в окне 6.