АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ УЧЕБНЫЙ КОМПЛЕКС

Данная полезная модель относится к области технических средств обучения.
В настоящее время разработаны различные автоматизированные системы обучения, позволяющие повысить качество обучения благодаря использованию различных технических средств обучения.
Например, в патенте РФ №2271040 (опубл. 27.02.2006) описана интерактивная автоматизированная система обучения, содержащая компьютер преподавателя и соединенные с ним сетевыми средствами рабочие места обучаемых и общее средство отображения информации.
Патенты РФ №2197748 (опубл. 27.01.2003) и №2262738 (опубл. 20.10.2005) описывают устройства для автоматизированного обучения, которые имеют большие возможности для повышения эффективности процесса обучения. Однако эти устройства являются самостоятельными, а не комплексными, что не обеспечивает всестороннего использования сетевых и мультимедийных средств для обучения.
Поэтому задачей данной полезной модели является создание такого аппаратно-программного учебного комплекса, в котором составляющие его технические средства используются во взаимодействии, что позволяет интенсифицировать обучение за счет всестороннего использования сетевых, мультимедийных и иных технических аппаратных и программных средств в учебном процессе. Кроме того, результатом является также расширение арсенала средств обучения, обеспечиваемое созданием такого аппаратно-программного учебного комплекса.
Для решения указанной задачи и получения отмеченного технического результата в соответствии с данной полезной моделью предлагается
аппаратно-программный учебный комплекс, содержащий: основной сервер, выполненный с возможностью управлять работой аппаратно-программного учебного комплекса; источник бесперебойного питания, предназначенный для питания основного сервера; группу интерактивных учебных кабинетов, каждый из которых оснащен: компьютером преподавателя, интерактивной доской, подключенной к компьютеру преподавателя, мультимедийным проектором, подключенным к компьютеру преподавателя и предназначенным для проецирования мультимедийных данных на интерактивную доску, по меньшей мере одним планшетом преподавателя, причем каждый из этих планшетов преподавателя подключен к интерактивной доске, и группой пультов тестирования обучаемых, подключенных каждый к интерактивной доске, при этом в памяти компьютера преподавателя хранятся операционная система и по меньшей мере программное обеспечение для работы интерактивной доски во взаимодействии с планшетом преподавателя и пультами тестирования обучаемых; и сетевое оборудование комплекса, подключенное к основному серверу и выполненное с возможностью объединять локальной сетью комплекса по меньшей мере компьютеры преподавателя всех интерактивных учебных кабинетов.
Особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что он дополнительно содержит по меньшей мере один мобильный компьютерный класс, включающий в себя: компьютер преподавателя; пункт беспроводного доступа, соединенный с компьютером преподавателя; группу компьютеров обучаемых, снабженных средствами беспроводной связи; тележку-сейф, предназначенную для хранения и перевозки компьютеров преподавателя и обучаемых и выполненную с возможностью подключаться к сети электропитания для подзарядки аккумуляторов в компьютерах преподавателя и обучаемых и с возможностью трансформироваться в рабочее место преподавателя; при этом на компьютере преподавателя установлено программное обеспечение, предназначенное
для объединения компьютеров обучаемых беспроводной локальной сетью класса.
При этом мобильный компьютерный класс может дополнительно содержать мультимедийный проектор, предназначенный для проецирования мультимедийных данных на соответствующий экран и подключенный к компьютеру преподавателя, в памяти которого дополнительно хранится программное обеспечение для работы этого мультимедийного проектора.
Еще одна особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что интерактивный учебный кабинет или мобильный компьютерный класс может дополнительно содержать принтер, предназначенный для воспроизведения на бумаге текстов и (или) изображений и подключенный к компьютеру преподавателя, в памяти которого дополнительно хранится программное обеспечение для работы этого принтера.
Еще одна особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что он может дополнительно содержать камеру для получения снимков и (или) видео изображений, соединенную с компьютером преподавателя, в памяти которого дополнительно хранится программное обеспечение для работы этой камеры.
Еще одна особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что интерактивный учебный кабинет или мобильный компьютерный класс может дополнительно содержать многофункциональное устройство для считывания и (или) воспроизведения листовых документов, соединенное с компьютером преподавателя, в памяти которого дополнительно хранится программное обеспечение для работы этого многофункционального устройства.
Еще одна особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что подключение планшета преподавателя к интерактивной доске может быть беспроводным.
Еще одна особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что подключение пульта тестирования обучаемого к интерактивной доске может быть беспроводным.
Особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что по меньшей мере один из интерактивных учебных кабинетов упомянутой группы может быть универсальным интерактивным кабинетом, который оснащен дополнительно принтером для воспроизведения на бумаге текстов и (или) изображений и камерой для получения снимков и (или) видео изображений, при этом принтер и камера подключены к компьютеру преподавателя, в памяти которого дополнительно хранится программное обеспечение для работы этого принтера и этой камеры.
Особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что по меньшей мере один из интерактивных учебных кабинетов упомянутой группы может быть предметным кабинетом, который оснащен дополнительно лабораторным оборудованием, содержащим измерительные датчики для измерения соответствующих физических или химических или биологических характеристик или параметров и аналого-цифровой преобразователь для преобразования сигналов измерительных датчиков в цифровой код, причем аналого-цифровой преобразователь соединен с компьютером преподавателя, в памяти которого дополнительно хранится программное обеспечение для работы лабораторного оборудования.
Особенность данного аппаратно-программного учебного комплекса состоит в том, что интерактивный учебный кабинет может содержать учебный телевизор, соединенный с основным сервером с помощью сетевого оборудования комплекса.
При этом может быть предусмотрена телевизионная приставка, через которую и осуществляется соединение учебного телевизора с основным сервером с помощью сетевого оборудования комплекса.
На фиг.1 показана условная схема аппаратно-программного учебного комплекса согласно заявляемой полезной модели.
На фиг.2 показана условная схема интерактивного учебного кабинета, входящего в аппаратно-программный учебный комплекс согласно заявляемой полезной модели.
На фиг.3 показан внешний вид тележки-сейфа (вид спереди) с развернутым оборудованием комплекта мобильного класса (а), в закрытом состоянии (вид сзади) для перемещения (б) и в состоянии подготовки к развертыванию оборудования (в).
Аппаратно-программный комплекс содержит (фиг.1) основной сервер 11, выполненный с возможностью управлять работой всего аппаратно-программного учебного комплекса. Этот основной сервер 11 представляет собой, например, персональный компьютер, на котором установлено серверное программное обеспечение (ПО), дающее возможность этому персональному компьютеру управлять работой раскрытых ниже компонентов, входящих в аппаратно-программный комплекс. Кроме того, к основному серверу 11 подключен источник 12 бесперебойного питания и сетевое оборудование 13 комплекса, назначение которого раскрывается ниже.
В аппаратно-программный учебный комплекс входит группа интерактивных учебных кабинетов 14. Каждый из интерактивных учебных кабинетов 14 содержит следующие компоненты, показанные на фиг.2.
Прежде всего, это компьютер 21 преподавателя, который может быть обычным персональным компьютером, переносными компьютером или ноутбуком. Его функции описаны ниже.
Далее интерактивный учебный кабинет включает в себя интерактивную доску 22 и мультимедийный проектор 23. Их назначение состоит в отображении мультимедийных данные для обучаемых путем проецирования этих данных проектором 23 на доску 22, а, во-вторых, обеспечивать взаимодействие обучаемых с преподавателем (см. ниже). В качестве
интерактивной доски можно использовать как специально разработанную доску, так и любые коммерчески доступные модели, например Sitronics, в которой имеется так называемый электронный карандаш, выполняющий функции обычной мыши, а также интуитивно понятные функции «Надпись карандашом», «Ластик», «Маркер» и некоторые другие. Интерактивная доска 22 и мультимедийный проектор 23, который может быть любого типа (например, PD100), подключаются к компьютеру 21 преподавателя соответствующими шинами, например, шиной USB (последовательной шиной).
С интерактивной доской 22 соединяется планшет 24 преподавателя, представляющий собой, как правило, переносное устройство, имеющее беспроводную (радио) связь с интерактивной доской 22. В качестве такого планшета 24 можно использовать готовый планшет Sitronics В, совместимый с интерактивной доской Sitronics. Работа с планшетом 24 позволяет преподавателю находиться в любой точке кабинета и при этом активно участвовать в учебном процессе, поскольку все написанное или нарисованное на планшете 24 отображается на доске 22. В принципе, можно использовать несколько таких планшетов для предоставления их обучаемым.
Помимо этого, с интерактивной доской 22 соединяются несколько пультов 25 для тестирования обучаемых. Это могут быть готовые устройства типа ACTIVote2 или ACTIVtablet, совместимые с доской Sitronics и позволяющие выбирать один из предлагаемых на доске 22 вариантов ответа на вопрос путем нажатия соответствующих кнопок на пульте 25. Связь с доской 22 может осуществляться любыми средствами, в том числе и проводными, но предпочтительно по радио.
Помимо описанных выше блоков 21-25 интерактивный учебный кабинет может содержать многофункциональное устройство 26, выполняющее функции сканера и (или) принтера, например, типа LaserBase MF5650. Еще одно опциональное устройство - это камера 27 - обеспечивает
оперативное получение фото- и (или) видео снимков (например, WEB-камера типа Logitech QuickCam Messenger). Эти дополнительные устройства соединяются с компьютером 21 преподавателя соответствующими шинами, например шинами USB.
Компьютер 21 преподавателя может иметь средства (не показано) для подключения к сетевому оборудованию 13 аппаратно-программного учебного комплекса. Кроме того, в компьютере 21 преподавателя или вне его могут быть предусмотрены средства (не показаны) для подключения различного лабораторного оборудования 29. В качестве такого средства может быть использован компьютерный измерительный блок (например, типа L-микро), представляющий собой аналого-цифровой преобразователь, который преобразует сигналы с датчиков лабораторного оборудования 29 в цифровой код, пригодный для обработки компьютером. К лабораторному оборудованию 29 относятся различные приборы для демонстрации опытов по физике, химии, биологии, снабженные соответствующими датчиками, которые выдают электрические сигналы в результате соответствующего воздействия. К примеру, это могут быть датчики температуры, давления, рН, влажности, скорости, массы, дыхания и т.п.
Для того, чтобы интерактивный учебный кабинет мог выполнять свои функции, компьютер 21 преподавателя должен быть соответственно запрограммирован. В памяти этого компьютера 21 хранится операционная система (к примеру, Windows или Linux), а также соответствующее ПО для работы соответствующего оборудования. Т.е. это должно быть ПО для работы интерактивной доски 22, мультимедийного проектора 23, планшета 24 преподавателя, пульта 25 тестирования обучаемого, а также (опционально, при наличии соответствующего оборудования) ПО для работы многофункционального устройства 26, камеры 27, средств подключения к сетевому оборудованию 13 и средств подключения к лабораторному оборудованию 29. В случае использования коммерчески доступных устройств
соответствующее ПО поставляется в комплекте с этими устройствами и инсталлируется в компьютере 21 преподавателя.
Возвращаясь к фиг.1, следует отметить, что сетевое оборудование 13 комплекса, подключенное к основному серверу 11, выполнено с возможностью объединять локальной сетью комплекса по меньшей мере компьютеры 21 преподавателя всех интерактивных учебных кабинетов 14.
При этом, по меньшей мере, один интерактивный учебный кабинет 14 содержит учебный телевизор 16, соединенный с основным сервером 13 с помощью сетевого оборудования комплекса. Учебный телевизор 16 может быть снабжен телевизионной приставкой 17, через которую он соединен с основным сервером 13 с помощью сетевого оборудования комплекса.
Аппаратно-программный учебный комплекс по настоящей полезной модели может дополнительно содержать один или несколько мобильных компьютерных классов 15, один из которых проиллюстрирован на фиг.3.
Мобильный компьютерный класс 15 содержит, прежде всего, тележку-сейф 31. Эта тележка-сейф 31 выполнена в виде шкафа на колесах высотой с письменный стол и может иметь на своей верхней поверхности откидывающиеся створки 32 для получения большей рабочей площади. При раскрытых откидывающихся створках 32 тележка-сейф 31 трансформируется в рабочее место преподавателя. Тележка-сейф имеет запирающиеся передние дверцы 33 для доступа к внутренности тележки-сейфа 31 и задние дверцы 34 для доступа к электрическим разъемам (не показано).
Внутри тележки-сейфа 31 имеются соответствующие полки 35 для размещения на них оборудования, входящего в мобильный компьютерный класс, а также аппаратные средства организации беспроводной локальной сети (не показано). Эти средства включают в себя концентратор (хаб) и пункт беспроводного доступа, предназначенный для обеспечения беспроводной связи в локальной сети данного мобильного класса. В качестве этих средств можно использовать имеющиеся на рынке устройства,
например, аппаратуру DWL-2100AP или D-Link DI624S, работающие в стандарте IEEE 802.11g. Кроме того, внутри тележки-сейфа 31 размещаются средства (не показано) для подключения находящегося внутри оборудования к сети электропитания для подзарядки аккумуляторов этого оборудования.
На полках 35 в режиме хранения и перемещения размещаются несколько (группа) портативных персональных компьютеров (ноутбуков) 36, а также при необходимости мультимедийный проектор 37 и принтер 38.
В каждом из группы портативных персональных компьютеров 36, которые могут быть любого типа, инсталлируется соответствующая операционная система (например, Windows или Linux). Хотя бы один компьютер из этой группы имеет также инсталлированное в нем серверное ПО, что позволяет использовать данный компьютер 36 в качестве компьютера преподавателя, организующего работу беспроводной локальной сети класса. В остальных компьютерах 36 инсталлируется пользовательское ПО, что позволяет всем этим компьютерам 36 объединяться в беспроводную локальную сеть класса. Разумеется, в каждом компьютере 36 имеются соответствующие аппаратные средства для обеспечения возможности беспроводной связи, известные специалистам.
Мобильный компьютерный класс может, кроме того, содержать проектор 37, например, PD100, а также принтер 38, который может быть струйным или лазерным принтером любого подходящего типа.
Возвращаясь к фиг.1, следует отметить, что сетевое оборудование 13 комплекса в случае наличия в аппаратно-программном учебном комплексе мобильных компьютерных классов должно быть выполнено с возможностью объединять локальной сетью комплекса компьютеры 36 преподавателя всех мобильных компьютерных классов.
Работа аппаратно-программного учебного комплекса по настоящей полезной модели сводится к работе входящих в его состав интерактивных
учебных кабинетов 14, а также и мобильных компьютерных классов 15. При этом роль основного сервера 11 с источником 12 бесперебойного питания, а также сетевого оборудования 13 комплекса понятна из вышеприведенного описания и состоит в организации всего комплекса как единого целого и в управлении (координации функционирования) его работой.
Функционирование интерактивного учебного кабинета 14 очевидно из приведенного описания. Преподаватель выдает с компьютера 21 (см. фиг.2) на интерактивную доску 22 (непосредственно или через мультимедийный проектор 23) соответствующую информацию: текст задания, иллюстративный материал и т.д. В процессе объяснения преподаватель использует либо электронный карандаш интерактивной доски 22, либо планшет 24, чтобы оперативно отмечать, дополнять или исправлять необходимые элементы текстов или иллюстраций. Обучаемые отвечают на предлагаемые на интерактивной доске 22 вопросы с помощью пультов 25, либо же используют предлагаемый преподавателем планшет 24 для выведения на доске 22 своего варианта текста или изображения.
При необходимости преподаватель может задействовать камеру 27 (к примеру, для фиксации с помощью фотографий или видеозаписи отдельных моментов обучения) или многофункциональное устройство 26 (к примеру, для сканирования или распечатки текста с бумажных носителей либо снимков, сделанных камерой 27). Если нужно обратиться к удаленным источникам, преподаватель через компьютер 21 может выйти в сетевое оборудование 13 аппаратно-программного учебного комплекса, а через него - в Интернет (если в сетевом оборудовании 13 имеется выход во внешние сети).
Преподаватель или обучаемые могут проводить различные опыты на лабораторном оборудовании 29 с одновременной обработкой и регистрацией результатов этих опытов на интерактивной доске 22 и в памяти компьютера 21, а также с распечаткой этих результатов устройством 26.
Функционирование мобильного компьютерного класса 15 тоже очевидно из приведенного описания. В режиме хранения или перемещения все оборудование комплекта размещается внутри тележки-сейфа 31 (см. фиг.3). При этом через задние дверцы 34 может осуществляться подключение к сети электропитания для подзарядки аккумуляторов портативных персональных компьютеров 36, которые уложены на полках 35 таким образом, чтобы их разъемы питания были соединены с соответствующими внутренними разъемами тележки-сейфа 31.
На месте преподаватель раскрывает верхние откидывающиеся створки 32, раскрывает передние дверцы 33 и извлекает портативные персональные компьютеры 36, проектор 37 и принтер 38 с полок 35. Компьютер 36 преподавателя устанавливается на поверхности тележки-сейфа 31, где также размещается проектор 37, подключаемый соответствующей шиной (например, USB) к компьютеру 36 преподавателя. Остальные компьютеры 36 раздаются обучаемым. Благодаря наличию беспроводной точки доступа и соответствующих программных средств в помещении, где развернут заявляемый комплект мобильного компьютерного класса, организуется беспроводная локальная сеть.
Принтер 38 может оставаться внутри тележки-сейфа 31 или устанавливаться на ее верхней поверхности или рядом с этой тележкой-сейфом 31 и соединяется с компьютером 36 преподавателя соответствующей шиной (например, USB).
После занятий компьютеры 36 укладываются на полки 35 так, чтобы их разъемы питания оказались подключенными к внутренним разъемам тележки-сейфа 31. Там же на полках размещаются проектор 37 и принтер 38. Откидывающиеся створки 32 и передние дверцы 33 закрываются и запираются, и вся тележка-сейф 31 перевозится к месту хранения, где может быть подключена к сети электропитания.
Таким образом, в предлагаемом аппаратно-программном учебном комплексе входящие в него технические средства используются во взаимодействии, что позволяет интенсифицировать обучение за счет всестороннего использования сетевых, мультимедийных и иных технических аппаратных и программных средств в учебном процессе. Кроме того, результатом является также расширение арсенала средств обучения, обеспечиваемое созданием такого аппаратно-программного учебного комплекса.