Технические и функциональные возможности интерактивной доски

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ

УДК 37.016:004.9

ББК 74.202.4

С. Д. Бороненко, А. В. Кайсина

Технические и функциональные возможности интерактивной доски

В статье проведен сравнительный анализ основных технических и функциональных параметров интерактивных досок различных фирм производителей. Сформулированы достоинства и недостатки использования интерактивных досок в качестве средства обучения.

The article covers the comparative analysis of main technical and functional parametres of interactive blackboards made by various producers. Advantages and disadvantages of using the interactive blackboards as a tutorial means are formulated.

Ключевые слова: интерактивная доска, флипчарт, прямая проекция, обратная проекция, классификация интерактивных досок.

Key words: interactive blackboard, flipchart, direct projection, inverse projection, classification of interactive blackboards.

Стремительно развивающийся процесс информатизации всех сфер жизни общества существенно влияет на состояние экономики, качество жизни людей, интеллектуальный потенциал общества и влечет за собой информатизацию образования. Процессы информатизации образования, внедрение информационных технологий в обучение идет быстрыми темпами.

Появление новых средств обучения, в частности интерактивных досок, требует от современного учителя непрерывного совершенствования знаний и умений в области применения современных информационных технологий в учебном процессе.

Интерактивные доски предоставляют учителю и ученикам уникальное сочетание компьютерных и традиционных методов организации учебной деятельности.

Интерактивная доска - это устройство, позволяющее преподавателю, лектору или докладчику объединить два различных инструмента: экран для отображения информации и обычную маркерную доску.

С технической точки зрения интерактивная доска представляет собой сенсорный экран, подсоединенный к компьютеру, изображение с которого передает на доску проектор. Достаточно только

прикоснуться к поверхности доски, чтобы начать работу на компьютере.

С точки зрения выполняемых функций интерактивная доска представляет собой инструмент для записи, отображения и анализа информации любого формата (текстовой, графической, аудио- и видеоинформации).

Использование интерактивных досок в учебном процессе позволяет решить следующие задачи:

• реализовать интерактивное взаимодействие с компьютером, уйти от чисто презентационной формы подачи учебного материала на уроках (демонстрация слайдов и видео, создание различных рисунков и схем аналогично технологии создания рисунков на обычной доске);

• повысить эффективность подачи материала (повышается

наглядность обучения и упрощается усвоение материала);

• вносить в реальном времени любые изменения на

проецируемое изображение (включая дополнения и комментарии учителя в процессе объяснения материала);

• п ротоколировать работу учащегося у доски и анализировать ошибки;

• организовать групповую работу (или групповые игры);

• проводить оперативный контроль знаний.

Главной функцией и достоинством использования интерактивной доски является создание флипчарта, работа с флипчартами

(конспектами) и их демонстрация.

Флипчарт (конспект) - это рабочая область, где можно создавать и демонстрировать материалы. Это экранная версия традиционного бумажного флипчарта, представляющего собой книгу со множеством страниц. Флипчарт может содержать сколько угодно страниц (их число ограничено только объемом памяти и вычислительными возможностями компьютера).

На странице флипчарта можно добавлять фоновые изображения, писать примечания и вносить пояснительные пометки, создавать рисунки или использовать рисунки из библиотеки ресурсов, импортировать изображения из внешних приложений, добавлять гиперссылки, делать снимки изображения и вставлять их во флипчарт или буфер обмена, отображать географические карты, воспроизводить фильмы и игры.

Для работы интерактивной доски необходим мультимедиапроектор и персональный компьютер (ПК). К ПК доска подключается обычно через ивВ-интерфейс, реже через ИК-порт или беспроводную сеть. Установленное на компьютере программное обеспечение отслеживает движения пера и обеспечивает их отображение на экране, фиксирует в файлах то, что преподаватель

или ученик пишет на доске. Существующее многообразие интерактивных досок показано на рис. 1:

Рис. 1. Классификации интерактивных досок

По методике вывода изображения (по типу проекции) интерактивные устройства делятся на два типа [4]: интерактивные доски прямой проекции и интерактивные доски обратной проекции;

Рассмотрим подробнее функционирование интерактивных досок приведенных классов.

В моделях, рассчитанных на прямую проекцию, используются резистивные датчики: в глубине поверхности доски скрыты две сетки из взаимно пересекающихся тончайших проводящих полосок, разделенные микроскопическим промежутком. На одну систему полосок (скажем, горизонтальную) поочередно в бесконечном цикле подаются электрические импульсы. В точке нажатия обе сетки сближаются настолько, что какие-то из проводящих полосок

соприкоснутся, тогда на каких-то из вертикальных полосок электронная схема обнаружит появление электрического импульса. Таким способом удастся определить координату X точки нажатия, а зафиксировав момент времени, когда появился импульс, и зная, на какую из горизонтальных полосок он подавался в этот момент, можно определить и координату У [2].

В моделях с обратной проекцией резистивную матрицу использовать нельзя - она недостаточно прозрачна. Поэтому здесь используется визуальный способ: вдоль краев доски установлены светодиоды (испускающие невидимые ультрафиолетовые световые лучи) и фотодатчики, которые фиксируют координаты точки касания по перегораживанию этих лучей.

Если взять в руки один из лежащих под доской маркеров, то отдельный оптический датчик тут же зафиксирует отсутствие этого маркера в предназначенном для него гнезде и даст команду компьютеру включить режим рисования выбранным цветом (связанным с конкретным гнездом для маркера). В результате вся информация о перемещении кончика маркера по поверхности доски, когда вы рисуете или пишете им что-либо, будет передаваться в компьютер. Аналогично действует и специальный ластик (тоже лежащий в специальном гнезде), но при его изъятии из гнезда в компьютер передается уже команда «включить режим стирания» [3].

Далее в работу вступает специальная программа, имеющаяся в комплекте прилагаемого к доске программного обеспечения и реализующая фирменную технологию Digital Ink - «цифровые чернила». Она формирует как бы еще один «информационный слой» прямо поверх выводимого на экран дисплея обычного изображения. Именно в этом «информационном слое», подобном наложенной на книжную страницу прозрачной пленке, программа «цифровые чернила» рисует или стирает линии, соответствующие переданной в компьютер траектории движения кончика маркера или ластика по доске, а цвет рисования определяется тем, из какого именно гнезда был взят маркер. Затем все содержимое этого прозрачного слоя по мере его создания проецируется через проектор обратно на доску вместе с основным изображением под этим слоем.

По способу регистрации положения маркера (по системе распознавания положения пера или маркера - специальный карандаш, которым пишут на электронных досках) интерактивные доски, использующие сенсорную технологию, делятся на доски, использующие аналогово-резистивную технологию, лазерную технологию DViT (Digital Vision Touch) - положение маркера фиксируют миниатюрные камеры, расположенные по углам доски, ультразвуковую и электромагнитную технологию.

Аналогово-резистивная технология

Доска, работающая на основе аналогово-резистивной технологии, покрыта износостойким полиэфирным пластиком с матовой поверхностью и широким углом рассеяния света [1]. Поверхность достаточно мягкая для того, чтобы немного прогибаться при нажатии. Внутри доски размещены два листа из гибкого резистивного материала, разделенные воздушной прослойкой. Эта прослойка образуется благодаря тому, что поверхность одного резистивного листа покрыта большим количеством миниатюрных изолирующих выступов. В случае досок обратной проекции резистивные слои выполняются из прозрачного материала - оксида индия и олова.

По сторонам к резистивным листам подключены полосные электроды: у одного листа по бокам, у другого - снизу и сверху. При нажатии поверхность доски прогибается, резистивные листы соприкасаются в точке нажатия. Встроенные электронные коммутаторы подключают электроды А и В к источнику постоянного напряжения, замыкают электроды С и О между собой и подключают их к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) [1]. На его выходе появляется код, определяющий вертикальную координату. Затем схемы пере коммутируются так, чтобы напряжение подавалось на электроды С и О, а снималось с электродов А и В. В этот момент АЦП регистрирует код, соответствующий горизонтальной координате.

Для работы с сенсорной аналого-резистивной доской не обязательно иметь специальные маркеры и, хотя в комплекте поставки могут быть разноцветные маркеры и ластик, можно пользоваться указкой. Именно это обусловило самое важное преимущество досок данного типа для сферы образования.

Ультразвуковая (инфракрасная) технология

Система, запатентованная под названием «еВеат», использует различие в скорости распространения световых и звуковых волн. Электронный маркер испускает одновременно и ИК-свет, и ультразвук [1]. Размещенные по углам доски ИК-датчик и ультразвуковые микрофоны принимают сигналы, и встроенная электронная система по разности времени их прихода вычисляет координаты маркера. Скорость выдачи информации - около 80 пар координат в секунду.

Электронный маркер работает от батарейки, как и электронный ластик. Основной недостаток ультразвуковой (инфракрасной) технологии - необходимо использовать специальный электронный маркер. На случай, когда нужно «оцифровать» традиционную презентацию или лекцию, проводимую с использованием маркерной доски, предлагаются специальные насадки для обычных маркеров.

Поскольку набор ультразвуковых микрофонов и ИК-датчиков с блоком преобразователя не зависит от вида, материала и размеров доски, он может быть исполнен в виде отдельного изделия, которое крепится к любой маркерной доске и настраивается под любые размеры рабочего поля. Энергия колебаний (после выпрямления и

стабилизации напряжения) питает встроенный в перо микропроцессор. Последний анализирует показания датчика нажатия на кончик пера и состояние кнопок, после чего формирует сигнал для модулятора, который меняет форму колебаний в контуре в момент, когда перо работает на излучение, а проводная сетка принимает сигнал. Полученный ответный сигнал анализируется микропроцессором доски, который с большой точностью определяет положение пера на поверхности и получает информацию о нажатии на его кнопки и кончик.

Лазерная технология

Лазерная технология интерактивных досок потребовала для своей разработки немалого искусства. В систему входят два инфракрасных лазерных угломера, обычно располагаемых сверху по углам доски. Угломер работает довольно просто: вращающееся с постоянной угловой скоростью зеркало направляет ИК-луч так, чтобы он, подобно антенне радара, из одной точки сканировал всю поверхность доски [1]. Лучи ИК-лазеров отражаются от «воротничка» маркера и регистрируются фотодатчиками. Система запоминает угол поворота зеркала в момент фиксации отраженного блика. Затем на основании расстояния между угломерами и значений углов встроенный микропроцессор вычисляет координаты кончика пера. Работать обычным маркером с лазерной интерактивной доской не получится - нужен специальный маркер, который для уменьшения ошибок позиционирования желательно держать перпендикулярно поверхности доски. Информация о нажатии на кнопки посылается в систему посредством ультразвука (для этого электронный маркер оснащается батарейкой) или сигнала какого-либо другого вида. Маркеры разного цвета и электронный ластик система различает по оптическим свойствам отражающего «воротничка».

Основное достоинство технологии в том, что сама доска может быть сделана из любого материала. Принципиальный недостаток лазерной технологии - докладчик может случайно перекрыть луч лазера, в результате чего процесс измерения координат нарушается.

Электромагнитная технология

При использовании электромагнитной технологии интерактивная доска имеет твердую поверхность. Внутри слоистой структуры находятся регулярные решетки из часто расположенных вертикальных и горизонтальных координатных проводников. Электронное перо (маркер) с катушкой индуктивности на кончике, которое может быть активным или пассивным, наводит электромагнитные сигналы на координатных проводниках, номера которых определяют местоположение кончика пера. Активное перо питается от батарей или получает энергию по проводу, которым привязано к доске, пассивное работает от наводимого в катушке напряжения. Перо в некоторых моделях способно различать градации силы нажатия, что

удобно для применения в программах рисования. Кончик пера может располагаться на некотором удалении от поверхности (не более 10 мм), благодаря чему на доски можно навешивать плакаты и работать поверх них. Помимо маркеров изготовитель может предлагать электронный ластик.

Электромагнитные доски обычно откликаются на действия пользователя несколько быстрее, чем аналого-резистивные. Скорость выдачи информации у них 100-120 пар координат в секунду, а следовательно, время реакции системы ограничивается только производительностью компьютера. Технология изначально разрабатывалась для дигитайзеров, а потому внутренняя разрешающая способность системы (1000-2000 линий на дюйм и выше) избыточна для решаемых доской задач. В рекламных целях производители указывают в проспектах именно внутреннюю разрешающую способность, хотя в компьютер доска передает «загрубленную» информацию с разрешением не более 200 линий на дюйм. Электромагнитные доски не чувствительны к нажатию рукой и другими предметами, а маркеры для них обычно имеют кнопки мыши.

Характеристики наиболее распространенных моделей интерактивных досок приведены в таблице.

Таблица

Производитель Модель Технология работы Диагонал ь, дюймы Программно е обеспечени е

GTCO Ca^Comp Inc. (США) http://www.calcomp.com InterWrite SchoolBoar d 1077 Электромагнитн ая 77,5м InterWrite Suite

Promethean http://prometheanworld.co m ActivBoard 78 Электромагнитн ая 78м ActivStudio

Hitachi http://www.hitachi- soft.com SchoolBoar d FX 77 Ультразвуковая 77" StarBoard

Smart Technologies http:// www.smarttech.com Board 660i Аналогово- резистивная 64" Smart Board 9,5

PolyVision http://www.polyvision.com WT 1610 Лазерная 78" Webster

Благодаря богатству и разнообразию технологических возможностей интерактивной доски, учитель может создавать авторские проекты для поддержки процесса обучения в рамках любой учебной дисциплины.

Список литературы

1. Рогожкин И. В. Интерактивные доски / Окна с видом на знания // PCWEKK. - № 35. - 2007. - С. 18-20.

2. Усенков Д. Ю. Интерактивная доска Smart Board: до и во время урока // Информатика и образование. - № 2. - 2006. - с. 39-48.

3. Усенков Д. Ю. Школьная доска обретает «разум». // Информатика и образование. - № 12. - 2005. - С. 63-66.

4. www.smartboard.ru.

5. www.polymedia.ru.

6. www.activboard.ru.