Универсальное двухэкранное персональное электронное устройство

Заявляемая полезная модель относится к области компьютерных технологий, обучающих устройств и электронных устройств индивидуального применения, позволяющих считывать визуальную информацию, а именно - к электронным устройствам индивидуального применения для использования в обучающих процессах, при работе в сети интернет, комфортного видео и фото просмотра, в качестве органайзера, для представления различного рода презентаций или демонстраций, для редактирования разноформатных документов, в качестве игрового устройства и т.д.
Персональное электронное устройство (ПЭУ) - это устройство, одной из областей применения, которого может быть образовательный процесс и позволяющее заменять собой традиционный бумажный учебник. Практически все учителя отмечают простоту использования персонального электронного устройства учениками, повышение у школьников мотивации и интереса к работе с учебным предметом с помощью технического устройства, удовольствие при использовании ПЭУ на уроках и дома.
Концепция устройства в образовательном процессе состоит в том, чтобы сделать его не просто заменителем бумажных пособий, а инструментом обучения с расширенными возможностями по сравнению с традиционными учебниками. Основное преимущество электронного пособия - интерактивность. Технологии ПЭУ, на которых будут работать электронные пособия, позволят, помимо текста, предоставлять ученикам возможность открывать аудиофайлы, видеоролики, копии различных документов, перекрестные материалы из других пособий и энциклопедий. Предполагается, что на время урока персональные электронные устройства учеников можно будет определять в единую сеть. Преподаватель сможет работать с каждым устройством со своего планшета или другого гаджета, комментировать работу учеников, организовывать группы, давать и проверять задания. Результаты работы автоматически фиксируются в электронном журнале и дневнике, статистика и аналитика доступны непосредственно во время занятия и сохраняются в базу данных с гарантированным хранением, избавляя от необходимости ведения бумажной документации. Помимо новых возможностей в учебном процессе, ПЭУ имеют и другие преимущества перед бумажными, в частности, отсутствие затрат на печать, облегчение веса учебных материалов, которые школьник вынужден носить с собой, сохранение леса, идущего на вырубку для производства бумаги.
Различные страны активно занимаются внедрением персональных электронных устройств в образовательный процесс. В Южной Корее с 2012 года идет обучение учителей работе с электронными пособиями. В США действует целая программа по их разработке. Система обучения по электронным учебникам в Австралии также находится на стадии формирования. В Норвегии действует модель предоставления персонального электронного устройства каждому ученику, что в итоги позволило повысить уровень общей успеваемости. В 2011 году Минобрнауки России провел экспериментальное внедрение электронных учебников в 38 школах 9 регионов России. В рамках эксперимента были протестированы устройства разных производителей. По итогам эксперимента некоторые СМИ написали о готовности профильного института министерства продолжить работы по внедрению. Весной 2013 года в 75 московских школах был проведен эксперимент по внедрению электронных учебников. Его продолжительность составила 60 дней, учителя оценили его результаты положительно, но отметили, что электронные учебные материалы нуждаются в доработке.
Департамент образования города Москвы совместно с издательством «Просвещение» с 1 сентября 2014 года начал проводить эксперимент в рамках проекта "Электронная образовательная среда" по внедрению электронных учебников в шести школах. Занятия проходили по четырем дисциплинам: по истории, химии, биологии и географии.
Согласно приказу Министерства образования и науки Российской Федерации №1559 от 8 декабря 2014 года с 1 января 2015 года все российские школы обязаны перейти на те учебники, для которых будет выпущена электронная версия.
В учебном 2017-2018 году Национальным Центром Электронного Образования как заказчиком проведена апробация российского аппаратно-программного комплекса электронного образования, включающий модель единой платформы для размещения всего учебного контента; двухэкранное панельное устройство персонального доступа, специально разработанное для учебного процесса; интерактивный контент электронных учебников, разработанных на базе и в соответствии с учебниками на печатной основе, входящих в Федеральный перечень учебников. В апробации комплекса участвовало около 9000 учащихся из 85 школ г. Екатеринбурга, и Свердловской области, Проведенный анализ результатов говорит о положительной реакции учащихся на использование электронного образовательного комплекса в процессе обучения. Наличие положительной динамики говорит о наличии положительного ответа со стороны контрольных классов на использование электронного образовательного комплекса в процессе обучения.
Вместо комплекта учебников и дополнительных учебных материалов (рабочие тетради, контурные карты и т.д.) в портфеле ученика будет один планшет, его вес не превышает одного килограмма.
При работе класса с персональными электронными устройствами у учителя есть реальная возможность дать каждому ученику отдельное задание, исходя из его уровня знаний или усвоенных и пропущенных тем. Для нормальной учебы школьникам нужны планшеты или ноутбуки. Причем довольно мощные и с хорошими экранами. Как показали ранее проведенные исследования экраны с электронными чернилами не оказывают негативного влияния на зрение.
Из уровня техники широко известны различные конструкции электронных интерактивных книг, с помощью которых возможно осуществлять различные процессы, помимо ее основной функции - книги. В частности, возможность обмена информацией с другими пользователями, получение информации из сети Интернет, использование различных приложений и т.п. В частности, из патента RU 2136053 С1, 27.08.1999, G09B 5/00, известна электронная книга, имеющая носитель информации, устройство для ввода носителя информации и состоящая из двух шарнирно соединенных плоских крышек типа сумки "дипломат", при этом экран видеомонитора расположен на внутренней стороне двух крышек. Недостатком электронной книги является то, что она может отображать только информацию, содержащуюся на носителе, т.к. элементов управления в ней не предусмотрено.
Также известна электронная книга по патенту RU 118085 U1 от 19.01.2012 г., содержащая корпус с двумя шарнирно соединенными частями, на внутренней стороне одной из которых расположен первый дисплей (А), выполненный по технологии электронной бумаги, для размещения в нем информации, а на внутренней стороне другой размещен второй дисплей (В), выполненный по технологии резистивного TFT-дисплея, воспроизводящий мультимедийную информацию, причем первая часть корпуса, на внутренней стороне которой расположен первый дисплей (А), также содержит источник электропитания и по меньшей мере, один принимающий модуль для телефонных радиосетей, при этом вторая часть корпуса, на внутренней стороне которой расположен второй дисплей (В), содержит, по меньшей мере, один интерфейс для обмена данными с, по меньшей мере, одним периферийным устройством.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является интерактивная электронная книга по патенту RU 125364 U1 от 30.03.2012 г. Указанный документ принят за прототип. В данном патенте раскрыта электронная книга, содержащая графический дисплей для отображения текста и контекстных справочных данных, поясняющих указанный текст, и компонент соединения, связанный с блоком хранения данных и предназначенный для вывода по команде пользователя контекстных справочных данных, а также кнопки навигации и меню, расположенные в нижней части дисплея, источник электропитания, процессор и графический процессор, отличающаяся тем, что компонент соединения выполнен в виде, по меньшей мере, одной кнопки связи, расположенной вертикально вдоль дисплея для осуществления выбора контекстных справочных данных из набора справочных данных, относящихся к данной части текста, причем блок хранения данных включает в себя компонент хранения текстов для хранения текстов, компонент хранения контекстных ссылок для хранения контекстных ссылок, компонент индексации для воспроизведения оглавления текста и контекстных ссылок, компонент генерации тестов для воспроизведения контрольных опросов, основанных на тексте и контекстных ссылках, маркирующий компонент для выделения части текста, которая соответствует контекстной ссылке, и компонент обновления для обновления текста и контекстных ссылок.
Указанные устройства имеют шарнирное соединение дисплеев, что по своей конструкции имеет громоздкое и неудобное использование данных технических средств пользователем, а также увеличивает вес устройства и снижает экономичность батареи.
Задача заявляемой полезной модели является расширение арсенала средств определенного назначения. Т.е. создание двухэкранного персонального электронного противоударного устройства, предназначенного для обучения и развития пользователя, обеспечивающего бережное отношение к зрению, и имеющего функцию переключения между экранами, которые приспособлены для взаимодействия как со стилусом, так и с пальцами пользователя.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является реализация полезной моделью указанного назначения.
Также дополнительно при использовании устройства проявляются следующие положительные эффекты повышение эффективности обучения и развития пользователя, а также удобства пользования за счет повышения информативности и эргономичности. Вместе с тем, снижение веса, бережное отношение к зрению и увеличение экономичности потребления энергии устройством происходит за счет изменения формы заявляемого технического решения и внесения новых конструктивных элементов.
Кроме того, результаты выше указанной апробации выявили следующие моменты, положенные в разработку данного ПЭУ:
- в общем времени использования ПЭУ в учебном процессе, ситуация когда обучающемуся необходимо одновременная работа с контентом на двух экранах (просмотр видео и выполнения задания на втором экране) занимает не более 2-3 минут, а значит пренебрежительно мало. При современном уровне технической грамотности обучающихся для них не составляет труда ознакомившись с видеоматериалом, вернуться к выполнению задания на втором экране.
в домашних условиях пользователь зачастую предпочитает привычную работу с цветным экраном. При любых условиях пользователь предпочитает более компактные и легкие устройства.
Технический результат достигается за счет того, что предлагаемое устройство представляет собой двухэкранное персональное электронное противоударное устройство, предназначенное для обучения и развития пользователя, обеспечивающее бережное отношение к зрению, и имеющее функцию переключения между экранами, которые приспособлены для взаимодействия как со стилусом, так и с пальцами пользователя, включающее в себя корпус-моноблок, общую единую электронную часть, единую общую систему электропитания, механические и сенсорные элементы управления и набор внешних разъемов, при этом один экран является цветным быстродействующим основанном на технологиях IPS, для отображения мультимедийного контента, второй экран выполнен по технологиям E-ink и работает в отраженном свете, при этом экраны расположены на разных (фронтальных) сторонах устройства, переключение между экранами осуществляется посредством нажатия кнопки, или автоматически, а в одном из углов корпуса расположено гнездо для стилуса с размещенным в нем стилусом, также экраны устройства оснащены емкостными сенсорными панелями для управления пальцами пользователя, при этом оба экрана устройства оснащены EMR сенсорными панелями позволяющими использовать стилус, во время использования которого экраны устройства становятся нечувствительны к прикосновению пальцев или кисти пользователя, при этом углы корпуса устройства защищены резиновыми накладками.
Палец человека для тонкой работы с планшетом не очень удобен, к примеру, для написания букв, рисования, построения графиков, работы с объемными чертежами. Поэтому в процессе обучения особенно необходим стилус.
Персональное электронное устройство, содержит:
- Корпус-моноблок с двумя экранами на обеих плоскостях.
- Общую единую электронную часть, состоящую из процессора, графического сопроцессора, оперативной и долговременной памяти, контроллеров экранов и внешних интерфейсов, тыловой и фронтальной камер, микрофона и динамиков, модулей беспроводной коммуникации.
- Единую общую систему электропитания, состоящую из батареи достаточной емкости, обеспечивающей активное использование устройства в течение дня, разъема для зарядного устройства и контроллера заряда, гарантирующих полный заряд в ночное время. Предполагаемая целевая аудитория (дети и подростки) накладывает повышенные требования к электро- и пожаробезопасности системы электропитания, что достигается особым конструктивным исполнением и относительно невысокой плотностью упаковки батареи для избежания повреждения вследствие механических деформаций. Низкая плотность упаковки батареи снижает риск возникновения внутренних коротких замыканий и пожара вследствие механических микродеформаций, возникающих в процессе эксплуатации. Известные случаи скандалов, связанных с воспламенением ведущих брендовых устройств, обусловлены наличием чрезмерно плотной упаковки аккумулятора, в погоне за максимальной емкостью и временем работы. Поскольку устройство предназначено для использования детьми - безопасности уделено максимальное внимание.
- Механические и сенсорные элементы управления, расположенные с учетом требований эргономики и удобства пользования.
- Стилус, работающий на обоих экранах, позволяющий в процессе использования не держать кисть на весу, а естественным образом опирать ее на рабочую поверхность, и надежное гнездо для него в корпусе.
- Необходимый набор внешних разъемов - зарядка, передача данных, наушник и периферийные устройства.
Отличительной особенностью экрана IPS является особое расположение кристаллов - они равномерно располагаются вдоль всей плоскости экрана, параллельно друг другу. Благодаря этому можно забыть о двух главных проблемах ЖК- дисплея - плохой цветопередаче и небольшом угле обзора. Отличная цветопередача IPS матрицы особенно четко проявляется при просмотре фотографий и работе с графическими изображениями - если в оригинале изображения присутствует черный цвет, на экране он именно таким и останется, не «перейдет» в серый и не станет чересчур контрастным. Даже в солнечную погоду ничто не помешает просматривать рисунки на IPS мониторе - все будет отчетливо видно и владельцу планшета не придется прикрывать экран рукой, чтобы что-то рассмотреть. А матовая защитная пленка убережет от солнечных бликов.
Среди преимуществ OLED-технологии перед традиционными ЖК-экранами: практически идеальный черный цвет благодаря тому, что каждый субпиксел является самостоятельным источником света - в темноте нет паразитного свечения всего экрана, черные пикселы просто выключены; насыщенные цвета; широкий цветовой охват - 90% цветового пространства. Соответственно, световое воздействие этих экранов куда ниже, чем у предшественников, а свет намного мягче и безвреднее для глаз.
Технология E-ink - технология отображения информации, разработанная для имитации обычной печати на бумаге и основанная на явлении электрофореза. Электронная бумага формирует изображение в отраженном свете как обычная бумага и может хранить изображение текста и графики в течение достаточно длительного времени, не потребляя при этом электрической энергии и затрачивая ее только на изменение изображения. Технология позволяет произвольно изменять записанное изображение.
Дисплеи Mirasol, по энергоэффективности близкие к экранам на основе электронных чернил. Экраны Mirasol основаны на формировании цветного изображения благодаря принципу интерференции световых волн, часто встречающемуся в природе, в качестве примера можно привести крылья бабочек. Огромный плюс такого экрана - для чтения с него при нормальном освещении не требуется дополнительная подсветка. Уровень вредности для зрения у таких экранов минимальный.
На фиг. 1, 2 приведен общий вид устройства. На фиг. 3 изображена схема планшетного компьютера со стороны Eink экрана и боковая сторона устройства. Фиг. 4 представляет собой схематический чертеж заявляемого технического решения со стороны IPS экрана, боковой, верхней и нижней стороны устройства.
Заявляемое устройство в текущей ревизии предпочтительно имеет следующие спецификации:
- чипсет - центральное процессорное устройство (ЦПУ) - RK3368 от RockChip (8-ядер, Cortex-A53 до 1,5 ГГц);
- экран - дисплей (10.1'' IPS (основной) - 1280×800 пикселей; 9.7" Eink (фронтальный, на тыльной стороне) - 16 градаций серого), сенсорная панель емкостного типа + EMR (стилус), стекло с защитой от царапин, олеофобное покрытие;
- аккумуляторная батарея - литий-полимерная - 8000 мАч;
- звук - гарнитура СП А, 3.5 мм, динамики - 2×0.8 Вт (0916);
- камера - фронтальная 2.0 Мп, основная 8.0 Мп (автофокус);
- память - ПЗУ 32 Гб ЕММС (опционально 64Гб), ОЗУ - 2 Гб DDR3 (опционально 4 Гб), поддержка карт памяти - microSD до 64 512 Гб;
- передача данных - Wi-Fi 2.4/5 ГГц ac/a/b/g/n, Bluetooth 4.1 LE, 4G/3G/2G (GSM 900/1800, EDGE; UMTS 900/2100, DC-HSPA +; LTE B3/B7/B20, Cat.4);
- кнопки/клавиши - тыльная сторона (Eink) - домой, назад, вперед; боковая панель - питание, громкость вверх/вниз;
- I/O - разъем гарнитуры (CTIA, 3.5 мм), USB (Туре-С, поддержка "Pump Express + 2.0", OTG, контакты для ЗУ (3 контакта), SIM-слот (4FF×1 (нано SIM), защита от внешних воздействий IP54;$
- датчики/приемники - ускорения, приближения, освещенности, геопозиционирование (GPS, ГЛОНАСС), NFC (MIFARE Classic 4K).
Разработанные методы могут быть осуществлены с другими конфигурациями компьютерной системы, включая процессор, графический процессор, чипсет, оперативную и долговременную память, материнскую плату, контроллеры внешних интерфейсов, тип и разрешение экранов, набор элементов управления и внешних разъемов. Также, могут быть изменены габариты, пропорции, форма, материалы и конструктивное исполнение корпуса, места расположения и набор управляющих элементов при сохранении общей концепции и целевого назначения устройства.
Аспекты данного предложения могут также быть осуществлены в распределенной вычислительной окружающей среде, где определенные задачи выполнены отдаленными устройствами обработки, которые связаны через систему коммуникаций. В распределенной вычислительной окружающей среде модули программы могут быть расположены и в местных, и в отдаленных устройствах хранения данных памяти.
Считываемые компьютером носители данных могут быть любыми доступными носителями данных, к которым может получить доступ компьютер, и включают и энергозависимые, и энергонезависимые носители, сменные и несъемные носители. Как пример, считываемые компьютером носители данных могут быть реализованы любым методом, или технологией хранения информации, такой как считываемые компьютером инструкции, программные модули, структурированные данные, или неструктурированные данные. Считываемые компьютером носители данных могут включать, но не ограничиваясь, RAM, ROM, EEPROM, флэш-память или другую технологию памяти, CD-ROM, диск DVD или другое оптическое дисковое хранилище, магнитные кассеты, магнитную ленту, магнитное дисковое хранилище или другие магнитные устройства хранения данных, или другие материальные и/или нематериальные носители, которые могут использоваться, чтобы хранить желаемую информацию. К считываемым компьютером носителям данных могут получить доступ одно или более ближних или отдаленных вычислительных устройств.
Пользователь может работать с ПЭУ через одно или более проводных/беспроводных устройств ввода, например, клавиатура и указывающее устройство, такое как мышь. Другие устройства ввода (не показанные) могут включать микрофон, дистанционное управление IR, джойстик, геймпад, ручку стилуса, сенсорный экран, и т.п. Эти и другие устройства ввода часто связываются с блоком обработки через интерфейс устройства ввода, который соединен с системной шиной, но может быть связан другими интерфейсами, такими как параллельный порт, IEEE 2394 последовательный порта, порт игры, порт USB, интерфейс IR, и т.д.
Вышеупомянутое описание иллюстрированных воплощений данной разработки не предназначено, чтобы быть исчерпывающим или ограничить раскрытые воплощения точными раскрытыми формами. В то время как определенные воплощения и примеры описаны здесь в иллюстративных целях, возможны различные модификации, которые рассматриваются в рамках таких воплощений и примеров, которые очевидны для специалиста в данной области техники.
В этом отношении, в то время как данная разработка была описана в связи с различными воплощениями и соответствующим образом проиллюстрирована нужно подразумевать, что другие подобные воплощения могут использоваться или модификации, и дополнения могут быть сделаны к описанным воплощениям для того, чтобы выполнить то же самое, подобное, альтернативное, или эквивалентным образом заменяющее. Поэтому, раскрытый объект не должен быть ограничен единственным воплощением, описанным здесь, а скорее должен быть рассмотрен в широте и области в соответствии с приложенной формулой.
Повышение эффективности обучения, развития пользователя (применительно к учащимся), удобства пользования устройством осуществляется за счет повышения информативности и эргономичности заявляемого технического решения. Не нужно осуществлять неудобные манипуляции с шарнирными видами планшетов, достаточно перевернуть планшет другим экраном и приступить к выполнению работ другого вида. Снижение веса, бережное отношение к зрению и увеличение экономичности потребления энергии устройством происходит за счет изменения формы заявляемого технического решения (отказ от шарнирного крепления двух экранов, которое подразумевает увеличение веса конструкции корпуса за счет веса самого крепления), внесения новых конструктивных элементов (экраны по технологиям IPS, OLED и аналогичные им; экраны, работающие в отраженном свете E-ink, Mirasol и аналогичные им) и особой конструкции и плотности упаковки батареи для избежания повреждения вследствие механических деформаций. Экраны, разработанные по указанным технологиям, являются наименее вредными для зрения пользователя. При этом установка в конструкцию планшета экрана IPS, OLED, или аналогичного не взаимосключает друг друга, а является альтернативным вариантом выбора (частным случаем, или дополнением) вида рабочего устройства, при достижении единого технического результата. То же самое можно сказать в отношении E-ink, Mirasol и аналогичных им экранов - это частные случаи реализации соответствующих признаков (экранов, работающих в отраженном свете) независимого пункта.
Таким образом, все конструктивные элементы заявленного устройства представляют собой единый изобретательский замысел и вкупе достигают поставленную цель.
Технические возможности ПЭУ позволяют внедрять в текст учебного пособия не только статичные картинки, как в традиционных печатных изданиях, но использовать звук, видеофрагменты, анимационные вставки, трехмерные динамические модели.
Компьютерные технологии позволяют заинтересовать ученика изучаемым предметом. Для сегодняшних молодых людей компьютер и все, что с ним связано, все больше становится естественным жизненным фоном. Постепенно начинает формироваться новая эстетика, берущая свое начало в оформлении компьютерных программ; работа с компьютером (а тем более - игра на нем) уже не является чем-то из ряда вон выходящим, скорее наоборот. Поэтому вполне естественно, что преподаватель, использующий в процессе обучения компьютер (и чем больше, тем лучше), воспринимается учениками как более близкий, более современный человек. Что, в свою очередь, также сказывается на скорости установления межличностных отношений, а значит - и на эффективности обучения.
ПЭУ позволяют преподавателю, один раз грамотно создав свой контент, постоянно обновлять и пополнять его без дополнительных временных и материальных затрат.
Кроме того, автор может в своем издании дать ссылки на дополнительную информацию, находящуюся в сети Интернет. При этом, учитывая популярность Интернета среди сегодняшней молодежи, эти ссылки могут быть действительно использованы.