ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ПЕЧАТИ НА КЛАВИАТУРЕ
SOFTWARE-HARDWARE COMPLEX FOR KEYBOARD TYPING TRAINING

Предложенное изобретение относится к программно-аппаратному комплексу, для обучения пользователя навыкам печати на клавиатуре.
В современном мире невозможно представить области деятельности человека, в которой бы не использовались информационные технологии и компьютерная техника. Это позволяет значительно упростить работу человека. В частности, современные текстовые редакторы предоставляют огромные возможности для составления договоров, отчетов, написания статей и других печатных документов и их редактирования. В то же время многие начинающие пользователи сталкиваются с проблемой использования основного устройства ввода информации в персональный компьютер - клавиатуры. Связано это с расположением клавиш символов, букв алфавита и цифр на блоке клавиатуры: адаптация начинающего пользователя происходит достаточно долго. Кроме того, зачастую начинающие пользователи не используют все десять пальцев для печати, ограничиваясь двумя-четырьмя, что снижает скорость печати и повышает утомляемость.
В уровне техники для решения этой проблемы существуют программные клавиатурные тренажеры (например, RU №2266556, кл. G06F 3/023, 2005). Эти программы позволяют довольно быстро освоить клавиатуру. В то же время программные клавиатурные тренажеры не используют все органы восприятия человека для обучения навыкам работы с клавиатурой.
Раскрытие изобретения.
В рамках настоящего изобретения предложен программно-аппаратный комплекс для обучения пользователя печати на клавиатуре, содержащий:
клавиатуру, у которой каждая клавиша содержит светодиод;
средство воспроизведения звука для воспроизведения звука;
звуковую карту для управления средством воспроизведения звука;
дисплей для отображения данных;
видеокарту для управления дисплеем;
процессор, управляющий видеокартой, звуковой картой и клавиатурой;
носитель информации, содержащий программу клавиатурного тренажера, при этом программа клавиатурного тренажера содержит команды, исполняемые процессором, с помощью которых процессор управляет видеокартой, звуковой картой и клавиатурой таким образом, что
при запуске программно-аппаратного комплекса в первом режиме на дисплее отображается символьная последовательность, при этом один из символов выделяется контрастным цветом по отношению к цвету остальных символов; средство воспроизведения звука акустически воспроизводит символ или группу символов; на клавише клавиатуры, соответствующей выделенному символу, загорается светодиод, при этом, в случае нажатия пользователем на клавишу с зажженным светодиодом, на дисплее отображается контрастным цветом другой символ последовательности, светодиод на нажатой клавише гаснет и загорается на клавише, соответствующей другому выделенному и отображенному на дисплее символу, а предыдущий выделенный символ отображается на дисплее цветом остальных символов; в случае нажатия пользователем на клавишу, отличную от клавиши с зажженным светодиодом, средство воспроизведения звука воспроизводит звуковой сигнал, и при запуске программно-аппаратного комплекса во втором режиме на дисплее отображается символьная последовательность; средство воспроизведения звука акустически воспроизводит всю последовательность символов; на клавише клавиатуры, соответствующей первому символу последовательности, загорается светодиод, при этом в случае нажатия пользователем на клавишу с зажженным светодиодом светодиод на этой клавише гаснет и загорается светодиод на клавише, соответствующей следующему символу последовательности; в случае нажатия на клавишу, отличную от клавиши с зажженным светодиодом, средство воспроизведения звука воспроизводит звуковой сигнал.
По умолчанию программно-аппаратный комплекс выполнен таким образом, что часть клавиш клавиатуры помимо светодиодов оснащена бортиком для разделения клавиатуры на зоны для разных пальцев. Эти бортики осуществляют функцию вспомогательного контроля направления перемещения пальцев по указанным зонам клавиш.
В другом варианте осуществления программно-аппаратный комплекс может быть выполнен таким образом, что клавиши, оснащенные бортиком, установлены с возможностью замены на клавишами со светодиодом, но без бортика.
Краткое описание чертежей.
Фиг.1 - блок-схема программно-аппаратного комплекса;
Фиг.2 - схема клавиатуры в составе аппаратного комплекса;
Фиг.3а - схема клавиши с бортиком с правой стороны;
Фиг.3б - схема клавиши с бортиком с левой стороны.
Фиг.4а - алгоритм работы программно-аппаратного комплекса в режиме «по буквам».
Фиг.4б - алгоритм работы программно-аппаратного комплекса в режимах «по слогам», «по словам», «по предложениям» или «текст».
Осуществление изобретения.
Тренировка пользователя осуществляется следующим образом. На дисплее отображается последовательность символов. При этом символ, который должен быть введен пользователем с клавиатуры, выделяется контрастным цветом. Выделение на дисплее конкретного символа контрастным цветом позволяет задействовать в процессе обучения визуальный канал восприятия человека. Одновременно с выделением символа, воспроизводится звуковой сигнал, соответствующий этому символу (в случае если символ - буква, то воспроизводится звук этой буквы, если символ - цифра, то эта цифра, если символ специальный, то воспроизводится название этого символа), что задействует при обучении слуховой канал восприятия. И также одновременно со звуковым воспроизведением символа на клавише клавиатуры, соответствующей выделенному символу, загорается светодиод. Пользователю необходимо за минимальное время ввести с клавиатуры выделенный символ. Если нажата неверная клавиша, то раздается предупреждающий сигнал (в частности, резкий звук), после чего символ, который должен ввести пользователь, снова акустически воспроизводится. В случае, если нажата верная клавиша, на дисплее выделяется следующий символ последовательности и процесс повторяется. Так, последовательно нажимая клавиши, соответствующие выделенным символам, пользователь должен за минимальное время набрать всю последовательность.
Выше был описан один из режимов работы комплекса, в котором обучение производится «по буквам», т.е. акустически последовательность воспроизводится по каждой букве в отдельности. В то же время программно-аппаратный комплекс имеет режимы воспроизведения последовательности «по слогам», «по словам», «по предложениям». В этом случае акустически воспроизводится более одного символа, т.е. в зависимости от режима текст воспроизводится по слогам, по словам или по предложениям. В то время как на дисплее контрастным цветом отображается только символ, который нужно ввести. В режиме работы «текст» на дисплей выводится вся последовательность символов, весь текст акустически воспроизводится без остановки, однако при этом контрастным цветом выделяется только та буква, которую надо нажать для продолжения ввода текста.
Особенностью предложенного комплекса является наличие на клавишах клавиатуры бортиков, посредством которых формируются зоны клавиш для конкретных пальцев. Наличие бортиков помогает изначально правильно располагать пользователю пальцы на клавиатуре и нажимать каждую клавишу «правильным» пальцем. Таким образом, предложенный программно-аппаратный комплекс позволяет задействовать одновременно три основных типа восприятия человека - зрительное, тактильное и слуховое, что ускоряет процесс обучения и делает полученные навыки более устойчивыми.
Программно-аппаратный комплекс представляет собой персональный компьютер, схема которого приведена на фигуре 1. Компьютер состоит из дисплея 9, клавиатуры 8, средства воспроизведения звука (колонки 10) и системного блока 11. Системный блок 11 включает в себя набор системной логики 2, оперативную память 3, магнитный диск 4, оптический дисковод 5 звуковую карту 7, видеокарту 6 и процессор 1. Процессор 1 связан посредством набора системной логики 2 со всеми устройствами системного блока - видеокартой 6, звуковой картой 7, магнитным диском 4, - а также с клавиатурой 8. Набор системной логики 2 служит интерфейсом, который обеспечивает совместное функционирование всех компонентов системного блока 11 и клавиатуры 8 и через который процессор 1 управляет всеми блоками. Звуковая карта 7 обеспечивает обработку звуковых данных и передает их для воспроизведения на акустические колонки 10. Видеокарта 6 осуществляет обработку данных изображения и передает их на дисплей 9 для отображения. Процессор 1 управляет работой клавиатуры 8, видеокарты 6 и звуковой карты 7 с помощью программы клавиатурного тренажера. Программа, необходимая для функционирования комплекса, может быть записана на оптическом диске и считываться с него оптическим дисководом 5 в процессе работы комплекса. Также программа может быть записана на магнитном диске 4, в оперативной памяти 3 или других носителях. В процессе работы комплекса процессор 1 обращается к носителю, на котором записана программа, через набор системной логики 2 и посредством команд программы осуществляет функционирование всех блоков комплекса для осуществления тренировки пользователя. Работа процессора будет подробно описана ниже.
В состав комплекса входит клавиатура «X-LITE» 8. Схема клавиатуры представлена на фигуре 2. Она представляет собой классическую 102 клавишную клавиатуру с раскладкой QWERTY и ЙЦУКЕН. Отличием этой клавиатуры является наличие в каждой клавише светодиода, управляемого контроллером клавиатуры. Управление светодиодом осуществляется с помощью драйвера, установленного в операционной системе, позволяющего процессору давать команды контроллеру клавиатуры на включение и выключение того или иного светодиода. Светодиод дает возможность пользователя быстро найти на клавиатуре нужную клавишу, что ускоряет процесс обучения и запоминания расположения клавиш на клавиатуре. Помимо светодиодов некоторые клавиши оснащены бортиками. Использование бортиков позволяет разграничить на клавиатуре зоны для каждого из пальцев, благодаря чему с самого начала обучения пользователь правильно располагает пальцы на клавиатуре и использует нужный палец для нажатия каждой клавиши. В данном случае активно включена в работу «мышечная память», которая помогает ускорить выработку необходимых навыков быстрого и точного перемещения пальцев. Колонка клавиш, оснащенных бортиками, формирует подобие желобка, по которому перемещается конкретный палец (указательный, средний, безымянный). При этом бортик ограничивает рабочую область пальца и не позволяет нажимать этим пальцем клавиши другой зоны, т.е. зоны другого пальца. На фигуре 3а представлен принципиальный вид клавиши с бортиком. В этом варианте бортик расположен на правой боковой грани клавиши, если смотреть на клавишу сверху. Такие клавиши используются для разграничения зон действия пальцев левой руки. На фигуре 3б показана клавиша, у которой бортик расположен на левой грани клавиши, если смотреть на клавишу сверху. Клавиши такого типа используются для разграничения зон пальцев правой руки. Бортиками на правой грани оснащены клавиши первых трех колонок алфавитных клавиш, считая с левого края клавиатуры, и бортиками на правой грани оснащены клавиши 8-10 колонок алфавитных клавиш, также считая с левого края клавиатуры. В частности, бортиками на правой грани в раскладке QWERTY оснащаются клавиши 2, Q, A, Z, 3, W, S, X, 4, Е, D, С; на левой - клавиши 9, I, К, <, 0, О, L, >, -, Р, ;, /. Высота бортиков в разных вариантах исполнения клавиатуры может варьироваться от 0,5 до 2,5 см в зависимости от того, кто будет проходить обучение на тренажере - ребенок, подросток или взрослый. Это связано с тем, что люди разных возрастов имеют разную толщину пальцев и для взрослого бортик может оказаться слишком низким, чтобы предотвратить соскальзывание пальца на соседнюю зону. Для ребенка же слишком высокий бортик может доставить неудобство, т.к. существует возможность давления бортика на участки кисти.
Клавиатура имеет возможность смены клавиш. Клавиши с бортиками и светодиодами могут быть заменены на клавиши только со светодиодами. Возможность такой замены будет полезна для опытных пользователей, желающих проверить свои навыки печати без вспомогательных элементов. Также имеется возможность смены клавиш с бортиками одной высоты на клавиши с бортиками другой высоты.
На фигуре 4а представлен алгоритм работы программно-аппаратного комплекса в режиме «по буквам». После того как загружена операционная система (в частности, семейств Windows или Linux), процессор после вызова программы клавиатурного тренажера начинает исполнять команды этой программы, обращаясь к носителю (оптическому диску, магнитному диску или оперативной памяти), на котором она находится. На этапе 40 процессор на основе инструкций (команд) программы клавиатурного тренажера управляет видеокартой для того, чтобы та, в свою очередь, дала соответствующие команды дисплею на вывод элементов графического интерфейса программы клавиатурного тренажера. Интерфейс состоит из множества выпадающих меню, позволяющих пользователю настраивать под себя программу клавиатурного тренажера, поля, на котором отображается текст и других элементов. В частности, параметрами меню настроек могут быть выбор режима работы, уровень сложности урока, настройки громкости звука, настройки стилей шрифтов, выбор текста, который будет выводиться на дисплей в процессе тренировки, и другие. При запуске непосредственно урока тренировки на этапе 41 процессор, исполняя инструкции программы клавиатурного тренажера, дает видеокарте команду вывода на дисплей последовательности символов текста. Последовательность текста может выбираться пользователем или самой программой на основе выбранного урока. Например, такой последовательностью может быть предложение «Мороз и солнце - день чудесный!». В выведенной последовательности контрастным цветом по отношению к остальным символам последовательности выделяется первый символ (этап 42). Одновременно с выделением символа процессор подает команду в контроллер клавиатуры (этап 43). Контроллер клавиатуры на основе полученной команды процессора подает напряжение на светодиод клавиши, соответствующей символу, выделенному контрастным цветом на дисплее. При подаче напряжения к светодиоду он загорается и тем самым дает пользователю возможность, задействовав его визуальный канал восприятия, за минимальное время найти нужный символ на клавиатуре. Одновременно с включением светодиода на соответствующей клавише процессор на основе команд программы клавиатурного тренажера подает управляющую команду через системную логику в звуковую карту для воспроизведения звука выделенного символа (этап 44). Звуковая карта на основе команды процессора подает в подключенные к ней динамики сигнал на воспроизведение звука выделенного символа. После нажатия пользователем на клавишу, контроллер клавиатуры посылает в память скан-код этой клавиши. Процессор на основе считанного скан-кода определяет, верная ли клавиша (т.е. соответствующая выделенной на дисплее) нажата, или нет (этап 45)? В случае, если нажата верная клавиша, процессор определяет, был ли выделенный символ последним в последовательности (этап 46). Если да, то работа тренажера завершается (этап 49). Если нет, то процессор подает контроллеру клавиатуры команду на выключение светодиода нажатой клавиши (этап 47) и переходит к следующему символу последовательности. После этого процесс возвращается к этапу 42, на котором выделяется следующий символ, а предыдущий отображается обыкновенным (не контрастным) цветом, и все этапы повторяются начиная с этого этапа 42.
В случае если нажата неверная клавиша, процессор подает команду в звуковой адаптер, чтобы тот в свою очередь послал команду в устройство воспроизведения звука для воспроизведения резкого звукового сигнала (этап 48). Звуковой адаптер в свою очередь подает сигнал в динамики на воспроизведение этого резкого звука. Этот звуковой сигнал информирует пользователя о том, что нажата неверная клавиша. После того как динамики воспроизвели резкий звуковой сигнал, процесс возвращается на этап 44, в котором процессор вновь подает команду в звуковую карту для повторного воспроизведения звука выделенного символа, и последовательность действий процессора повторяется с этапа 44.
На фигуре 4б представлен алгоритм работы программно-аппаратного комплекса в одном из режимов «по слогам», «по словам», «по предложениям» или «текст». Этапы работы 501 и 502 аналогичны этапам 40 и 41 алгоритма работы комплекса в режиме «по буквам». Затем процессор на основе команд программы клавиатурного тренажера подает управляющую команду через системную логику в звуковую карту для воспроизведения первого слога, или слова, или предложения, или текста (этап 503). Звуковая карта на основе команды процессора подает в подключенные к ней динамики сигнал на звуковое воспроизведение первого слога, или слова, или предложения, или всего текста. Одновременно с этим осуществляются этапы 504, 505, 506, аналогичные соответственно этапам 42, 43, 45. В случае если в результате этапа 505 нажата верная клавиша, процессор определяет - был ли выделенный символ последним в слоге, слове, предложении или тексте (этап 507). Если да, то процессор определяет - были ли обрабатываемый слог, или слово, или предложение последними в последовательности (этап 509)? Если да, то работа комплекса завершается (этап 510). В случае работы программно-аппаратного комплекса в режиме «текст» при переходе процесса на этап 509 автоматически осуществляется последующий переход на этап завершения работы 510. Если на этапе 509 процессор определил, что слог, или слово, или предложение не последние, то процессор подает контроллеру клавиатуры команду на выключение светодиода нажатой клавиши и переходит к следующему слогу, или слову, или предложению последовательности (этап 511). После этого процесс возвращается к этапу 503, на котором акустически воспроизводится следующий слог, или слово, или предложение, и все этапы повторяются начиная с этого этапа 503.
Если на этапе 507 процессор определил, что символ обрабатываемого слога, или слова, или предложения, или текста не были последними в этом слога, или слова, или предложения, или текста, то процессор подает контроллеру клавиатуры команду на выключение светодиода нажатой клавиши и переходит к следующему символу слога, или слова, или предложения последовательности (этап 508). После этого процесс переходит на этап 504 и повторяется с него.
В случае, если на этапе 506 нажата неверная клавиша, процессор подает команду в звуковой адаптер для воспроизведения резкого звукового сигнала (этап 512 аналогичен этапу 48). После этого процесс возвращается на этап 506.
Программно-аппаратный комплекс позволяет выводить либо буквенную, только цифровую или только символьную последовательность, либо комбинированную последовательность, содержащую все три - буквы, символы и цифры. Обучение может проводиться для русской, английской и немецкой раскладок.