ИНТЕРАКТИВНЫЙ КАБИНЕТ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к техническим средствам обучения, предназначенным для использования в образовательных учреждениях при групповом обучении, в том числе при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов по физике, химии, биологии, электротехнике и т.д., а также при изучении иностранных языков и проведении музыкальных занятий.
Известна система для обучения и контроля знаний обучающихся, используемая, в частности, при преподавании иностранного языка и информатики, включающая рабочее место преподавателя с центральным компьютером, рабочие места учащихся с соответствующими компьютерами, аудиокоммутаторы, подключенные к центральному компьютеру, и аудиокарты, каждая из которых подключена к звуковой карте соответствующего компьютера и связана с аудиокоммутатором (см. RU 2240599, 2004 г.).
Известна компьютерная демонстрационная обучающая система, содержащая рабочее место преподавателя с блоком коммутации и управления и персональным компьютером, рабочие места обучающихся с индивидуальными блоками коммутации и управления, взаимосвязанными локальной сетью с блоками коммутации и управления рабочего места преподавателя. Система содержит также центральный монитор с большим экраном и видеомагнитофон, включенный между персональным компьютером и монитором (см. RU 2251745, 2005 г.).
Известные вышеуказанные системы имеют ограниченное применение, т.к. в первом случае ориентированы на обучение и контроль знаний в отношении только тех дисциплин, при изучении которых используется аудио- и видеоаппаратура, а во втором случае - на усвоение учебного графического или текстового материала путем демонстрации его на экранах мониторов рабочих мест обучающихся или на экране центрального монитора.
Указанные технические решения являются аналогами по отношению к каждому из вариантов заявляемой полезной модели.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи по обеспечению процесса обучения, построенного на обобщении опыта занятий информатикой с распространением его на изучение большинства общеобразовательных предметов, и по созданию интерактивного кабинета, в котором реализуется такой процесс обучения.
Технический результат, который достигается при использовании заявляемой полезной модели, заключается в повышении эффективности и наглядности обучения с применением современных компьютерных технологий, расширении функциональных и дидактических возможностей, в повышении удобства и безопасности в пользовании, в сокращении времени на усвоение конкретных разделов изучаемых дисциплин.
Для достижения указанного технического результата по первому варианту выполнения предлагается интерактивный кабинет образовательного учреждения, который включает рабочее место преподавателя, рабочие места обучающихся, установленные в помещении кабинета, а также комплект устройств, используемых в процессе обучения, включающий датчики измерения физических величин при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов, в том числе, по физике, химии, биологии, а также аудиоаппаратуру. Рабочее место преподавателя и каждое рабочее место обучающегося представляет собой рабочий стол или парту, оснащенный, по меньшей мере, одним терминалом, встроенным в столешницу, с сенсорным экраном в качестве средства ввода и представления информации, и многоканальной измерительной системой, интегрированной в терминал и имеющей выход на разъемы, универсальные для всех рабочих мест, установленные на корпусе терминала и расположены на лицевой стороне корпуса в зоне, находящейся под экраном, а также оснащенный, по меньшей мере, одним разъемом для подключения аудиоаппаратуры, также установленным на корпусе терминала. В столешнице имеется ниша для размещения терминала при установке его в нерабочее положение, а каждый датчик комплекта устройств оснащен унифицированным для всех датчиков разъемом, выполненным с возможностью подключения к разъемам на рабочих местах.
Терминал может быть установлен на скрепленном с ним основании в виде панели.
Многоканальная измерительная система имеет выход, по меньшей мере, на три разъема, универсальные для всех рабочих мест и установленные на корпусе терминала.
Преимущественно многоканальная измерительная система имеет выход на четыре разъема, универсальные для всех рабочих мест и установленные на корпусе терминала.
Разъем каждого датчика является ответным разъемам на рабочих местах или выполнен с возможностью подключения к ним через удлинитель, на концах которого имеются соответствующие разъемы.
В соответствии со вторым вариантом выполнения предлагается интерактивный кабинет образовательного учреждения, который включает рабочее место преподавателя, рабочие места обучающихся, установленные в помещении кабинета, а также комплект устройств, используемых в процессе обучения, включающий датчики измерения физических величин при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов, в том числе, по физике, химии, биологии, а также аудиоаппаратуру. Рабочее место преподавателя и каждое рабочее место обучающегося представляет собой рабочий стол или парту, оснащенный, по меньшей мере, одним терминалом, встроенным в столешницу, с сенсорным экраном в качестве средства ввода и представления информации, и многоканальной измерительной системой, интегрированной в терминал и имеющей выход на разъемы, универсальные для всех рабочих мест, установленные на корпусе терминала и расположены на лицевой стороне корпуса в зоне, находящейся под экраном. В столешнице имеется ниша для размещения терминала при установке его в нерабочее положение, а каждый датчик комплекта устройств оснащен унифицированным для всех датчиков разъемом, выполненным с возможностью подключения к разъемам на рабочих местах.
Терминал может быть установлен на скрепленном с ним основании в виде панели.
Многоканальная измерительная система имеет выход, по меньшей мере, на три разъема, универсальные для всех рабочих мест и установленные на корпусе терминала.
Преимущественно многоканальная измерительная система имеет выход на четыре разъема, универсальные для всех рабочих мест и установленные на корпусе терминала.
Разъем каждого датчика является ответным разъемам на рабочих местах или выполнен с возможностью подключения к ним через удлинитель, на концах которого имеются соответствующие разъемы.
На корпусе терминала установлен, по меньшей мере, один разъем для подключения аудиоаппаратуры.
Использование в системе интерактивного кабинета рабочего места преподавателя и рабочих мест обучающихся, каждое из которых оснащено терминалом, интегрированным в столешницу, с сенсорным экраном в качестве средства ввода и представления информации, и многоканальной измерительной системой, интегрированной в терминал, а также оснащение каждого рабочего места, по меньшей мере, тремя унифицированными разъемами, универсальными для всех рабочих мест, и использование такого же разъема в каждом датчике позволяет на любом рабочем месте подключать любые необходимые датчики при изучении соответствующей дисциплины, используя их при проведении лабораторных работ и демонстрационных опытов, и отражать результаты проведенных опытов на сенсорных экранах терминалов, что значительно расширяет функциональные и дидактические возможности системы. Установка разъемов, используемых на рабочих местах, непосредственно на корпуса терминала (на его лицевой стенке) обеспечивает максимально удобный доступ пользователей (преподавателя и обучающихся) к разъемам при подключении датчиков и безопасность при формировании разводки от единого блока питания к рабочим местам. Оснащение каждого рабочего места, по меньшей мере, одним разъемом для подключения аудиоаппаратуры, установленным на корпусе терминала, также направлено на расширение функциональных и дидактических возможностей при обучении и обеспечивает удобный и безопасный доступ к разъему при подключении аудиоаппаратуры. Указанные преимущества предлагаемого интерактивного кабинета обеспечивают достижение технического результата.
Полезная модель поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид интерактивного кабинета; на фиг.2 - рабочий стол с двумя терминалами, интегрированными в столешницу; на фиг.3 - фрагмент столешницы с расположенным в
ее нише терминалом в рабочем положении; на фиг.4 - фрагмент столешницы с расположенным в ее нише терминалом в нерабочем положении.
Интерактивный кабинет включает рабочее место 1 преподавателя и рабочие места 2 обучающихся, которые упорядочение установлены рядами в помещении кабинета. В интерактивном кабинете, изображенном на фиг.1, предусмотрено размещение рабочих мест 2 обучающихся в три параллельных ряда, при этом рабочее место 1 преподавателя расположено в среднем ряду.
В процессе обучения используется комплект устройств, обеспечивающих проведение процесса обучения. К числу таких устройств относятся датчики измерения физических величин, в том числе: датчик давления, датчик температуры, датчик электропроводности и другие, использование которых позволяет изучать различные разделы физики, химии, биологии и других предметов. Кроме того, в указанный комплект включена стандартная гарнитура (аудиоаппаратура).
Рабочее место 1 преподавателя и каждое рабочее место 2 обучающегося представляет собой рабочий стол 3 (или парту), который оснащен расположенным на панели терминалом 4, интегрированным (встроенным) в столешницу 5. Сенсорный экран 6 терминала использован в качестве средства ввода и представления информации. В рабочем положении терминал 4 приподнят над столешницей 5 и наклонен по отношению к ней под углом, значение которого выбирается в диапазоне от 30° до 70°. На рабочем месте обучающегося могут располагаться один или два терминала.
Для каждого рабочего места использовано, по меньшей мере, три разъема 7. В преимущественном исполнении количество таких разъемов равно четырем. Разъемы 7 установлены на корпусе 8 терминала 4. Как показано на фиг.2-4 разъемы 7 установлены на лицевой стороне (стенке) терминала.
Эти разъемы являются универсальными для рабочего места 1 преподавателя и для всех рабочих мест 2 обучающихся. Кроме того, на каждом рабочем месте 1 и 2 установлен, по меньшей мере, один разъем 9 для подключения стандартной гарнитуры (аудиоаппаратуры), который также установлен на корпусе 8 терминала 4. В столешнице 4 каждого рабочего стола 3 предусмотрена ниша 10, в которую убирается терминал 4 при установке его в нерабочее положение, при котором ниша закрывается защитной крышкой.
В терминал 4 интегрирована многоканальная измерительная система (которая делает его пригодным для всех программ обучения), имеющая выход на разъемы 7. Измерительная система позволяет преобразовывать сигналы, поступающие с датчиков в цифровую информацию, отображаемую на сенсорном экране 6.
Рабочее место преподавателя дополнительно может быть подсоединено к сети Интернет. Терминал рабочего места 1 преподавателя выполняет функцию сервера управления, обеспечивающего загрузку через локальную сеть терминалов рабочих мест 2 обучающихся. Локальная сеть обеспечивает возможность подгрузки рабочих мест 2 обучающихся информацией из Интернета с рабочего места 1 преподавателя.
Каждый датчик комплекта устройств оснащен унифицированным для всех датчиков разъемом, который является ответным по отношению к разъемам, монтируемым на каждом рабочем месте. Возможно также использование удлинителей при подключении датчиков к разъемам 6 терминала. В этом случае на концах удлинителя предусмотрены соответствующие разъемы, один из которых подсоединяется к разъему датчика, а другой к разъему на терминале. Количество разъемов, установленных на корпусе терминала, позволяет подключать один и более датчиков, участвующих в проведении опыта.
До столов используется разводка скрытая или в кабельных лотках. По столам - разводка в кабельных лотках.
Интерактивный кабинет используется следующим образом.
С рабочего места 1 преподавателя на рабочие места 2 обучающихся загружается программа урока или лабораторной работы. Специальное программное обеспечение охватывает следующие предметы: иностранные языки, физика, химия, биология и другие, кроме таких предметов как физкультура. Обучающийся получает на своем рабочем месте от преподавателя всю необходимую информацию и имеет возможность интерактивного участия в уроке, вплоть до тестирования на усвоение материала. В случае лабораторных занятий, например, по физике, химии к разъемам 7 на рабочих местах присоединяются датчики измерения физических величин и на сенсорном экране рабочего места обучающегося отображаются показания датчиков в наглядном виде. В случае использования кабинета в качестве лингафонного класса к разъемам 9 подключается гарнитура и тем самым обеспечивается
изучение языка в интерактивном режиме. При этом для лингафонных кабинетов возможен вариант с установкой на одном столе двух терминалов.
В качестве конкретного примера приводится использование в процессе обучения датчика температуры 100°С (на чертежах не показан). Датчик температуры состоит из щупа, который с помощью кабеля соединяется со схемой согласования, смонтированной в корпусе разъема датчика. Схема согласования обеспечивает требуемый уровень выходного сигнала. Разъем датчика является ответным по отношению к разъему 7 рабочего места. При проведении лабораторной работы разъем датчика включается в разъем измерительного блока. Датчик обеспечивает измерение температуры газообразных и жидких сред. Показания датчика отображаются на экране и фиксируются в том виде, который необходим пользователю: в цифровом, графическом, табличном, в виде диаграммы.