СИСТЕМА ДЛЯ ОТВЕТНОГО РЕАГИРОВАНИЯ УЧАСТНИКОВ С ЭФФЕКТИВНЫМ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ
EFFICIENT BANDWIDTH UTILISATION SYSTEM FOR PARTICIPANT RESPONSE

Связанные заявки
[0001] Настоящая заявка ссылается на приоритет заявки на патент США 60/879,580, зарегистрированной 10 января 2007, под названием «Система для ответного реагирования участников с эффективным использованием полосы частот», содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.
Область техники
[0002] Настоящее изобретение относится в целом к системе для ответного реагирования участников, а в частности к системе для ответного реагирования участников с эффективным использованием ширины полосы связи.
Уровень техники
[0003] Системы для ответного реагирования участников, позволяющие участникам события или проведения оценки ввести ответы на заданные вопросы, предложения и т.п., известны и имеют широкое применение. Например, в процессе конференции, семинара и т.п. участникам можно предоставить мини-пульты, которые позволяют отвечать на вопросы или голосовать за предложения, выдвинутые в процессе конференции или семинара. В области развлечений присутствующим в аудитории можно предоставить мини-пульты, которые позволяют голосовать за развлекательные программы или спортивные события. Эти системы для ответного реагирования участников применимы также и в области образования. Студентам можно предоставить мини-пульты, которые позволяют им отвечать на вопросы, заданные в течение уроков, тестов или контрольных опросов. Важно, что эти системы для ответного реагирования участников обеспечивают немедленную обратную связь авторам презентаций, преподавателям, создателям развлекательных программ или организаторам событий. Что касается образования, исследование демонстрирует, что преподаватели лучше преподают, а студенты лучше учатся, когда имеется быстрая обратная связь, позволяющая оценить степень осмысления или понимания вопроса студентами. Поэтому не удивительно, что такие системы для ответного реагирования участников находят широкое применение в области образования.
[0004] Системы для ответного реагирования участников в общем случае можно разбить на две категории, а именно: проводные и беспроводные системы для ответного реагирования участников. В проводных системах для ответного реагирования участников удаленные блоки, которые используются участниками для ответа на поставленные вопросы или для голосования за выдвинутые предложения, обычно физически связаны с локальной сетью и общаются с базовым или хостовым компьютером. В беспроводных системах для ответного реагирования участников удаленные блоки, которые используются участниками для ответа на поставленные вопросы или для голосования за выдвинутые предложения, общаются с базовым или хостовым компьютером по каналам беспроводной связи. Как в проводном, так и в беспроводном варианте имеется множество различных типов систем для ответного реагирования участников.
[0005] Например, в патенте США №2465976 раскрыта централизованная сетевая система для опроса общественного мнения с помощью радиоустройств, установленных в множестве удаленных избирательных мест. Группы удаленных избирательных мест общаются с ассоциированными с ними центральными станциями, где происходит подсчет голосов, которые получены в пунктах голосования, или сведение их в таблицу в соответствии с любой желательной классификацией голосов. Пункты для голосования собирают и сохраняют «выбор» избирателей на физическом носителе. Затем все пункты голосования в пределах данной группы передают хранящиеся «голоса» последовательно в центральную станцию, которая обслуживает эту конкретную группу. Весь объем голосов хранится в каждой центральной станции до тех пор, пока ведущая станция не передаст в центральную станцию запускающий сигнал. Затем центральная станция последовательно передает результаты в ведущую станцию.
[0006] В патенте США №3858212 раскрыта многофункциональная система для сбора и распределения информации, которая включает центральную станцию, имеющую всенаправленную антенну для передачи запросов на информацию в множество удаленных станций и для сбора данных, собранных в удаленных станциях, которые возвращаются в центральную станцию удаленными станциями в ответ на запрос на информацию. Удаленные станции последовательно опрашиваются центральной станцией. В ответ на запрос на информацию каждая удаленная станция передает в центральную станцию информацию о состоянии этой удаленной станции совместно с ее идентификационным кодом.
[0007] В патенте США №4247908 раскрыта система двухсторонней связи для использования с хостовым компьютером, которая включает блок управления, базовую станцию и множество наладонных портативных радиоблоков/терминалов обработки данных. Блок управления связан с хостовым компьютером непосредственно, но для связи с портативными радиоблоками/терминалами обработки данных использует радиолинию. Каждый портативный радиоблок/терминал обработки данных включает двунаправленное радиоустройство и терминал обработки данных. Терминал обработки данных содержит клавиатуру для ввода данных и светодиодный дисплей для визуализации принятых или локально сгенерированных данных. Хостовый компьютер инициирует связь путем опроса и/или выбора портативного радиоблока/терминала обработки данных через блок управления. Блок управления в ответ на сигнал «опроса» из хостового компьютера отвечает, посылая или предварительно принятое сообщение из портативного радиоблока/терминала обработки данных, или, если никакого сообщения не было, отвечает «нет сообщений». Опрос блоком управления представляет собой приглашение портативному радиоблоку/терминалу обработки данных выслать в блок управления данные, которые будут записаны и в случае необходимости сгруппированы и пересланы в хостовый компьютер. Блок управления опрашивает портативные радиоблоки/терминалы обработки данных по адресам в специфической последовательности. Блок управления передает в портативные радиоблоки/терминалы обработки данных подтверждения о принятых данных в следующем цикле опроса.
[0008] В патенте США № Re 35449 раскрыта система для удаленного ответа, включающая центральный блок управления, который передает множество различных адресных слов в удаленные ответные блоки, и приемник, который принимает информационные слова, переданные из ответных блоков. Каждый ответный блок включает средство ввода данных пользователем и приемник для приема адресных слов, переданных из центрального блока управления. Каждый ответный блок содержит также схемное средство для опознания адресного слова, уникального для конкретного ответного блока, и передатчик для передачи информационных слов в центральный блок управления в ответ на идентификацию своего уникального адресного слова. Центральный блок управления содержит средство для принятия решения относительно того, валидное ли информационное слово было принято из ответного блока, и для передачи подтверждающего сообщения в ответный блок, который выслал валидное слово. В ответ на принятое подтверждающее сообщение указанный конкретный ответный блок переходит во второй режим, или «выкл.». Если ответный блок находится в режиме «выкл.», он не отвечает на получение адресного слова до тех пор, пока пользователь не сделает новый выбор.
[0009] В патенте США №5002491 раскрыта интерактивная система электронной классной комнаты, позволяющая преподавателям излагать студентам некоторые понятия и немедленно, путем обратной связи, проверять степень усвоения студентами этих понятий. Предложена структура, позволяющая студентам проделать упражнения и ответить на контрольные вопросы в жестко заданном темпе или со скоростью по их усмотрению, отвечая с помощью электроники на вопросы, при этом преподаватель способен принимать ответы и обрабатывать считанные данные, содержащие ответы студентов, выводя их на дисплей в виде гистограмм или в другой графической форме. Электронная классная комната включает центральный компьютер и множество студенческих компьютеров, которые могут варьироваться от простых устройств до полных персональных компьютеров и которые связаны с центральным компьютером по сети. Для проведения занятий со студентами может использоваться дополнительное периферийное оборудование, например кассетные видеомагнитофоны или другие устройства записи/воспроизведения, связанные с компьютерной сетью.
[00010] В патенте США №5724357 раскрыта беспроводная система для удаленных ответов, включающая базовый блок, который выявляет введенные пользователями ответы от множества удаленных ответных блоков, каждый из которых находится у пользователя. Базовый блок передает базовый пакет данных по беспроводной линии связи к множеству удаленных ответных блоков, которые декодируют этот базовый пакет данных и загружают в память часть декодированного базового блока данных в каждом ответном блоке. Каждый ответный блок исследует символы, загруженные в память, и определяет и обрабатывает те символы, которые относятся к этому конкретному ответному блоку.
[00011] В патенте США №6028866 раскрыта система, содержащая центральное устройство и по меньшей мере три оконечных устройства. Каждое оконечное устройство осуществляет двунаправленную связь с центральным устройством предпочтительно по инфракрасной беспроводной связи. Каждое оконечное устройство представляет собой наладонный игровой компьютер или персональный цифровой секретарь (PDA) и включает дисплей, клавиатуру и передающие и приемные средства. В одном из вариантов выполнения изобретения оконечные устройства осуществляют связь с центральным устройством с использованием кадров сообщения. В альтернативном варианте для обмена сообщениями используются кадры трансляции.
[00012] В патенте США №6302698 раскрыта сетевая система преподавания и обучения, включающая множество студенческих компьютеров, сетевой сервер и по меньшей мере один преподавательский компьютер. По меньшей мере один преподавательский компьютер содержит схему сравнения и оценки, связанную со студенческими компьютерами и предназначенную для сравнения и оценки каждого нажатия клавиши студентом с кодовыми комбинациями ответов, если таковые имеются, сразу же после каждого нажатия клавиши студентом. Система преподавания и обучения обеспечивает посимвольную оценку для быстрой обратной связи при обучении студентов, а также для одновременного наблюдения в компьютере преподавателя множества ответов студентов, идентифицированных как правильный или неправильный. Система преподавания и обучения позволяет быстро конструировать различные типы упражнений, фиксировать неожиданные ответы и, в дополнение к непосредственному ответу на вопрос, вводить некий компонент для разъяснения.
[00013] В патенте США №6790045 раскрыты способ и система для анализа успеваемости студентов путем классификации успеваемости студентов по дискретным классификационным параметрам, ассоциированным с соответствующими действиями, которые связаны с электронным курсом. По меньшей мере для одного или нескольких классификационных параметров измеряют наблюдаемый уровень успеваемости студента. По меньшей мере для одного из классификационных параметров устанавливают эталонный уровень или диапазон успеваемости. Затем определяют, соответствует ли наблюдаемый уровень успеваемости студента установленному эталонному уровню параметров по меньшей мере для одного классификационного параметра. Для проверяемого студента устанавливается информативная обратная связь на основе любого физического отклонения наблюдаемых параметров студента по меньшей мере от одного эталона.
[00014] В заявке на патент США №2004/0033478 раскрыта система для ответного реагирования участников, включающая множество беспроводных мини-пультов, назначенных участникам события. Каждый мини-пульт имеет клавиатуру, позволяющую участнику вводить ответ, и имеет аудиосредства, позволяющие участнику принимать и вводить аудиоданные. Каждый мини-пульт может быть сконфигурирован как мини-пульт ответа участника, позволяя участнику вводить ответ, или как базовая станция.
[00015] В заявке на патент США №2004/0072136 раскрыты способ и система для оценки степени понимания студентом процесса, который может развиваться в течение долгого времени и на значительном пространстве. Система включает тонкие клиентские устройства в виде беспроводных карманных наладонных компьютеров, которые общаются с хостовой рабочей станцией. Система обеспечивает интеллектуальный подход по стимулированию студентов к попыткам самостоятельно найти объяснение и позволяет преподавателям повысить эффективность педагогического процесса, обеспечивая информативную и быструю обратную связь в рамках классной комнаты.
[00016] В заявке на патент США 2004/0072497 раскрыты система для ответного реагирования и способ выявления ответов пользователей среди множества пользователей. Система для ответного реагирования включает множество базовых блоков и множество ответных блоков. Каждый из ответных блоков способен принять введенный пользователем выбор и передать этот введенный пользователем выбор по меньшей мере в один базовый блок с использованием беспроводной связи. Для облегчения связи с конкретным базовым блоком в ответных блоках имеются персональные данные. Когда желательно изменить базовый блок, с которым общается данный ответный блок, персональные данные конкретного ответного блока изменяют. Это позволяет ассоциировать ответный блок с конкретным базовым блоком в конкретное время и ассоциировать с другим базовым блоком в другое конкретное время.
[00017] В заявке на патент США 2006/0218572 раскрыта система для ответного реагирования аудитории, включающая хостовый блок, устройство для презентации и множество блоков для ответного реагирования аудитории с клавиатурами. Хостовый блок имеет связь с компьютером. Блоки для ответного реагирования аудитории регистрируются в хостовом блоке на основе регулируемых значений времени регистрации, которые обновляются и регулируются хостовым блоком и передаются в блоки для ответа аудитории. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения в течение окна маяка из хостового блока в блок для ответа аудитории передаются различные типы информации, например сигнал синхронизации и глобальное сообщение (например, сигналы вопросов). Затем блоки для ответного реагирования аудитории могут осуществлять передачу в течение периода маяка в период конкурентного доступа.
[00018] Хотя вышеуказанные системы для ответного реагирования участников позволяют передавать информацию в хостовый компьютер или в базовый блок с использованием удаленных блоков, для такой связи обычно используют схемы уплотнения с временным разделением сигналов. Как известно, в схеме уплотнения с временным разделением сигналов каждому удаленному блоку хостовым компьютером назначен выделенный временной интервал для передачи данных. Для посылки и приема данных хостовый компьютер циклически опрашивает удаленные блоки по одному в соответствии с назначенными временными интервалами. К сожалению, поскольку выделение и назначение временного интервала происходят в процессе согласования в системе для ответного реагирования участников, временной интервал, назначенный одному удаленному блоку, не может быть использован другим удаленным блоком, даже если первый удаленный блок не имеет данных для посылки в хостовый компьютер. Очевидно, что это приводит к непроизводительной трате полосы частот.
[00019] Поэтому целью настоящего изобретения является по меньшей мере создание новой системы для ответного реагирования участников с эффективным использованием ширины полосы.
Сущность изобретения
[00020] Соответственно в одном из аспектов настоящего изобретения в системе для ответного реагирования участников, содержащей по меньшей мере один хостовый компьютер и множество беспроводных удаленных блоков, осуществляющих беспроводную связь с указанным хостовым компьютером с использованием протокола радиопередачи пакетов, предложен способ уменьшения занимаемой полосы частот в течение передачи сообщений с данными между указанным хостовым компьютером и указанными удаленными блоками, включающий:
упаковку сообщений с данными, предназначенных по существу для всех удаленных блоков, в кадры общей трансляции и передачу указанных кадров общей трансляции всем указанным удаленным блокам для обработки этих данных указанными удаленными блоками;
асинхронную передачу сообщений с данными, предназначенных для одного или более выбранных удаленных блоков, в кадрах сообщения, адресованных указанному одному или более выбранным удаленным блокам; и
асинхронную передачу из удаленных блоков сообщений с данными, предназначенных для указанного хостового компьютера, в кадрах сообщений.
[00021] В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения кадры общей трансляции передают, в общем, с одинаковыми интервалами, составляющими или меньшими 300 мс. Кадры общей трансляции в одном из вариантов представляют собой кадры синхронизации, например кадры маяка (beacon frame) в соответствии с режимом маяка, определенным техническими требованиями IEEE 802.15.4.
[00022] В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения упакованные сообщения с данными, предназначенными для всех удаленных блоков, и кадры сообщения передают согласно схеме множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов. В процессе упаковки в кадры общей трансляции упаковывают по меньшей мере одно из командных сообщений и сообщений о состоянии. Каждое командное сообщение может быть выбрано из группы, включающей сообщения входа в систему (log-in), сообщения выхода из системы (log-out), сообщения предоставления входа в систему, сообщения передачи вопроса «вниз», сообщения передачи ответа «вниз», сообщения передачи ответа «вверх», сообщения «поднятая рука», сообщения о начале тестирования и сообщения об окончании тестирования. Каждое сообщение о состоянии может быть выбрано из группы, включающей сообщения о состоянии удаленного блока, сообщения о состоянии сети и сообщения об идентификаторе персональной сети (PAN, Personal Area Network).
[00023] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ передачи по беспроводной связи сообщений с данными между базовым блоком и множеством переносных блоков, включающий:
встраивание сообщений с данными, адресованных по существу всем указанным переносным блокам, в кадры синхронизации и трансляцию кадров синхронизации в указанные переносные блоки с интервалами;
асинхронную передачу сообщений с данными, адресованных выбранным переносным блокам, в кадрах сообщений; и
асинхронную передачу из удаленных блоков сообщений с данными, адресованных указанному хостовому компьютеру, в кадрах сообщений.
[00024] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложен способ передачи данных в системе, содержащей базовый блок и множество удаленных блоков, осуществляющих беспроводную связь с указанным базовым блоком, включающий:
исследование каждого сообщения с данными, предназначенного для передачи указанным базовым блоком, для определения, должно ли это сообщение с данными быть обработано по существу всеми указанными удаленными блоками;
если да, то встраивание этого сообщения с данными в кадр синхронизации, предназначенный для передачи всем указанным удаленным блокам, и передачу указанного кадра синхронизации;
в противном случае асинхронную передачу этого сообщения с данными в кадре сообщения, адресованном удаленному одному или более блокам, которые должны обработать это сообщение с данными; и
асинхронную передачу сообщения или сообщений с ответными данными из удаленного блока или блоков в указанный хостовый компьютер в кадре сообщения.
[00025] Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена система для ответного реагирования участников, содержащая:
по меньшей мере один хостовый компьютер; и
множество удаленных блоков, осуществляющих беспроводную связь с указанным хостовым компьютером с использованием протокола радиопередачи пакетов, при этом в процессе связи между указанным хостовым компьютером и указанными удаленными блоками сообщения с данными из указанного хостового компьютера, которые предназначены для обработки по существу всеми указанными удаленными блоками, передаются в указанные удаленные блоки в кадрах общей трансляции, предназначенных для всех указанных удаленных блоков, сообщения с данными из указанного хостового компьютера, предназначенные для обработки выбранными блоками из указанных удаленных блоков, асинхронно передаются в эти выбранные удаленные блоки в кадрах сообщения, предназначенных для этих выбранных удаленных блоков, а сообщения с данными из указанных удаленных блоков, которые предназначены для обработки указанным хостовым компьютером, асинхронно передаются в кадрах сообщения.
Краткое описание чертежей
[00026] Ниже варианты выполнения настоящего изобретения описаны более полно со ссылками на сопровождающие чертежи, где:
[00027] на фиг.1 показан план классной комнаты, в которой используется система для ответного реагирования участников;
[00028] на фиг.2 схематично показана система для ответного реагирования участников, изображенная на фиг.1;
[00029] на фиг.3 схематично показана интерактивная «белая доска», являющаяся частью системы для ответного реагирования участников, изображенной на фиг.1 и 2;
[00030] на фиг.4а и фиг.4b показаны вид сбоку и вид сверху соответственно приемника, являющегося частью системы для ответного реагирования участников, изображенной на фиг.1 и 2;
[00031] на фиг.5 показана блок-схема приемника, изображенного на фиг.4а и 4b;
[00032] на фиг.6 показан вид сверху на лицевую панель удаленного блока, являющегося частью системы для ответного реагирования участников, изображенной на фиг.1 и 2;
[00033] на фиг.7 в более крупном масштабе показан дисплей удаленного блока;
[00034] на фиг.8 показана блок-схема удаленного блока, изображенного на фиг.6;
[00035] на фиг.9 и фиг.10 показан реестр учеников;
[00036] на фиг.11 показаны кадры маяка, сгенерированные в интервалах; и
[00037] на фиг.12 показан вопрос теста, отображенный на сенсорной поверхности интерактивной «белой доски», представленной на фиг.3.
Подробное описание вариантов выполнения настоящего изобретения
[00038] На фиг.1 и 2 показана система для ответного реагирования участников, в целом обозначенная позицией 50. В этом варианте выполнения настоящего изобретения система 50 для ответного реагирования участников используется в классной комнате, лекционном зале или аудитории образовательного учреждения, например в школе, университете, колледже и т.п., и используется для организации проверок, контрольных опросов или оценок (тестов), с помощью которых руководитель организует проверки для класса учеников и анализирует результаты этих проверок. Как видно на чертеже, система 50 для ответного реагирования участников включает базовый блок или хостовый компьютер 52, интерактивную белую доску (IWB, interactive whiteboard) 54, физически связанную с хостовым компьютером 52 по кабелю 56, радиочастотный (RF) приемник 58, физически связанный с хостовым компьютером 52 через кабель 60 универсальной последовательной шины (USB), и множество беспроводных переносных удаленных блоков 62, связанных с хостовым компьютером 52 по линии беспроводной связи посредством приемника 58.
[00039] Встроенные программы для системы в этом варианте выполнения настоящего изобретения реализованы поверх программного обеспечения уровня протокола управления доступом к среде передачи данных (MAC, Media Access Control) IEEE802.15.4, предоставляемого компанией Texas Instruments (TI). Программное обеспечение уровня протокола TI MAC включает небольшое ядро, работающее в реальном времени, и операционную систему (OS) с Z-стеком вызывающей программы, обеспечивающую простые средства для работы операционной системы в реальном времени, например управление таймером, управление задачами и управление прерываниями. Для простоты перенесения на платформы с другой операционной системой и аппаратными средствами используются уровни абстракции с целью разделения операционной системы и драйверов аппаратных средств.
[00040] В этом варианте выполнения настоящего изобретения используется интерактивная белая доска серии IWB 54-600i, изготовленная компанией SMART Technologies ULC, Калгари, Альберта, Канада, и являющаяся объектом отдельной заявки. Как лучше всего видно на фиг.3, интерактивная белая доска 54 содержит большой аналоговый резистивный сенсорный экран 70, имеющий сенсорную поверхность 72. Сенсорная поверхность 72 окружена рамкой 74. К рамке 74 рядом с нижней кромкой сенсорной поверхности 72 прикреплен инструментальный лоток 76, в котором размещен один или несколько инструментов, которые используются для взаимодействия с сенсорной поверхностью. Сенсорный экран 70 установлен на поверхности стенки посредством монтажного кронштейна 78. Кроме того, на поверхности стенки выше сенсорного экрана 70 посредством монтажного кронштейна 78 установлен узел 80 стрелы. Узел 80 стрелы включает корпус 82 для громкоговорителя, в котором установлено два громкоговорителя (не показаны), в целом горизонтальную стрелу 84, идущую от корпуса 82 для громкоговорителей, и проектор 86, расположенный рядом с удаленным концом стрелы 84. Проектор 86 нацелен назад на сенсорный экран 70 так, чтобы изображение, проецируемое проектором 86, отображалось на сенсорной поверхности 72.
[00041] На фиг.4а, 4b и 5 более подробно показан приемник 58. Видно, что приемник 58 содержит кожух 100, приспособленный для установки на стол или на стену. На переднем конце кожуха 100 установлена всенаправленная L-образная антенна 102. В удаленный конец кожуха 100 входит кабель 60 USB. На верхней поверхности кожуха 100 расположено множество светодиодов (LED) 106. В процессе работы приемника 58 светодиоды 106 горят, обеспечивая визуальную обратную связь относительно рабочего состояния приемника 58. В этом варианте выполнения настоящего изобретения светодиоды 106 включают светодиод состояния питания и светодиоды состояния связи. Альтернативно, приемник 58 может обеспечить визуальную обратную связь посредством дисплея, например жидкокристаллического дисплея (LCD), или как светодиода, так и жидкокристаллического дисплея. Электронная схема приемника расположена внутри кожуха 100 и включает микропроцессор 110, который связан с энергонезависимой памятью 112 с произвольным доступом (NVRAM, nonvolatile random access memory), устройство 114 привода светодиода и мост 116 «универсальная последовательная шина - универсальный асинхронный приемопередатчик» USB-UART. Питание в приемник 58 подается через кабельное соединение 60 USB.
∧
[00042] Один из удаленных блоков 62 нагляднее всего показан на фиг.6-8. Видно, что удаленный блок 62 включает кожух 120, имеющий на передней поверхности клавиатуру 122, жидкокристаллический дисплей или другой подходящий дисплей 124, клавишу включения питания 126 и дополнительный светодиод состояния батареи (не показан). В этом варианте выполнения настоящего изобретения клавиатура 122 включает десять символьных клавиш 130 двойного назначения (от А до J и от 0 до 9), клавишу 132 «плюс/минус» (+/-), клавишу 134 «дробь/десятичная» ((х/у)/*), клавишу 136 «истина/да» (T/Y, true/yes), клавишу 138 «ложь/нет» (F/N, false/no), клавишу 140 «стирание» (del), клавиши 142 и 144 прокрутки «вверх» и «вниз» (/v), клавишу 146 «меню», клавишу 148 «вопрос/поднятая рука (?)» и клавишу ввода 150. Специалистам в данной области техники очевидно, что вид клавиатуры 122, изображенной на фиг.6-8, представляет собой только пример. Клавиатура может, конечно, включать дополнительный набор клавиш, полный набор клавиш в стандарте расположения QWERTY или DVORAK или их поднабор. Если желательно, то вся физическая клавиатура 122 или ее часть может быть заменена сенсорным экраном, занимающим место жидкокристаллического дисплея 124 и позволяющим пользователю взаимодействовать с виртуальными клавишами.
[00043] Дисплей 124 включает верхний ряд жидкокристаллических пиктограмм 160, расположенных выше области 162 текстового дисплея. Жидкокристаллические пиктограммы 160 включают пиктограмму 164 номера вопроса, пиктограмму 166 состояния пользователя, пиктограмму 168 состояния сети, пиктограмму 170 «поднятая рука (?)», пиктограмму 172 состояния батареи и пиктограмму 174 состояния передачи. Область 162 текстового дисплея включает массив из 128×48 пикселей, который разделен на три строки 180. Каждая строка 180 может отображать в общей сложности шестнадцать символов. Электронная схема удаленного блока закрыта кожухом 120 и включает контроллер 200 жидкокристаллического дисплея, который связан с дисплеем 124, устройство 202 привода жидкокристаллического дисплея, которое управляет работой контроллера 200 жидкокристаллического дисплея, микропроцессор 204, который связан с устройством 202 привода жидкокристаллического дисплея 202 и клавиатурой 122, а также память 206 NVRAM и всенаправленную антенну 210 в виде печатной платы. Питание к удаленному блоку 62 подается от неперезаряжаемых или перезаряжаемых батарей (не показаны), размещенных в кожухе 120.
[00044] Хостовый компьютер 52 выполняет программное обеспечение приложения ответа участника, включающее менеджер сеанса связи, который поддерживает состояние системы 50 для ответного реагирования участников. В частности, менеджер сеанса связи поддерживает реестр 250 учеников, как показано на фиг.9 и 10. В реестре 250 учеников идентифицируется название класса, перечислены ученики в классе по имени и фамилии, состояние подключения для учеников и информация о том, использует ли кто-либо из подключенных учеников удаленное устройство 62, которое имеет низкий уровень напряжения батареи. Способ определения уровня напряжения батареи удаленного блока описан в рассматриваемой совместно заявке на патент авторов Doerksen и др. под названием «Система для ответного реагирования участников с использованием беспроводных удаленных блоков с питанием от батарей», от того же числа, содержание которой включено в настоящее описание путем ссылки.
[00045] Менеджер сеанса связи отвечает за загрузку форматов ответов на вопросы, например истина/ложь, да/нет, выбор из нескольких значений, численное значение и т.д., для предложенных вопросов теста, в удаленные блоки 62 для приема ответов на вопросы, введенных учениками с использованием удаленных блоков 62, и для отслеживания вопроса, на который каждый ученик дает ответ. Менеджер сеанса связи отвечает также за группировку ответов на вопросы, принятых от учеников, в итоговый результат и за сортировку ответов на вопросы.
[00046] Кроме того, хостовый компьютер 52 выполняет программное обеспечение для белой доски SMART Notebook™, обеспечивая взаимодействие с интерактивной белой доской (IWB) 54. В результате сигнал с выхода дисплея хостового компьютера 52 передается на доску IWB 54 и используется проектором 86 для создания изображения на сенсорной поверхности 72. Взаимодействие указки с сенсорной поверхностью 72 обнаруживается сенсорным экраном 70 и передается в хостовый компьютер 52. В свою очередь, выход дисплея хостового компьютера 52 регулируется хостовым компьютером для отображения действий указки. Таким образом, хостовый компьютер 52 и доска IWB 54 образуют замкнутую петлю. В зависимости от вида действий указателя, хостовый компьютер 52 может интерпретировать контакты указки как запись или стирание или может интерпретировать контакты указки как действия «мыши» и использовать эти действия «мыши» для управления выполнением прикладных программ, например приложения ответа участника для портативного компьютера, выполняемого хостовым компьютером 52. Таким образом, доска IWB 54 может использоваться преподавателем для создания и проведения тестов и для анализа его результатов.
[00047] Кроме того, программное обеспечение приложения для ответного реагирования участников включает приложение администрирования, которое обеспечивает графический интерфейс пользователя для менеджера сеанса связи, позволяя преподавателю определять и детализировать вопросы теста, создавать тесты с использованием определенных вопросов, запускать и останавливать тесты и визуализировать результаты тестов. Кроме того, приложение администрирования позволяет импортировать определения вопросов, позволяет экспортировать ответы, систематизацию и результаты и позволяет распечатать тест вместе с ключами для ответов. Приложение администрирования имеет два режима работы, а именно: режим интегрированного портативного компьютера (Notebook) и автономный режим. В режиме интегрированного портативного компьютера приложение администрирования интегрировано в программное обеспечение SMART Notebook™. Автономный режим используется, когда система 50 для ответного реагирования участников включает другую марку доски IWB 54 или не содержит доски IWB.
[00048] В этом варианте выполнения настоящего изобретения, как показано на фиг.2, хостовый компьютер 52, доска IWB 54 и приемник 58 физически связаны кабелями 56 и 60. Сообщения, которыми обмениваются хостовый компьютер 52, доска IWB 54 и приемник 58, структурированы с использованием расширяемого языка разметки (XML, Extensible Markup Language) в рамках протокола для пересылки гипертекстов (HTTP, HyperText Transfer Protocol). Приемник 58 и удаленные блоки 62 общаются по беспроводной радиочастотной (RF) сети связи. Таким образом, микропроцессор 110 приемника 58 обеспечивает как интерфейс USB, так и интерфейс RF и запускает службу, которая преобразует сообщения протокола USB в сообщения беспроводного RF протокола и наоборот, а также запускает программное обеспечение уровня MAC IEEE802.15.4 для управления сетью IEEE802.15.4, обеспечивая общение хостового компьютера 52 и удаленных блоков 62. Сообщения, которыми обмениваются менеджер сеанса связи и приемник 58, включают заголовок, идентификацию команды, байты сообщения и контрольную сумму. Используется подходящее заполнение служебными байтами, что обеспечивает покадровое разделение пакетов, чтобы, таким образом, облегчить определение начала и конца командных пакетов. Сообщения, которыми обмениваются приемник 58 и удаленные блоки 62, не включают заголовок и контрольную сумму, поскольку для обеспечения адресации пакета и его целостности используется протокол IЕЕЕ802.15.4.
[00049] Сообщения, которыми обмениваются менеджер сеанса связи, приемник 58 и удаленные блоки 62, включают диагностические сообщения, сообщения о состоянии и командные сообщения. Например, в этом варианте выполнения настоящего изобретения диагностические сообщения включают, но этим не ограничиваются, сообщения запроса информации о встроенном программном обеспечении, сообщения запроса о передаваемой мощности удаленного блока и сообщения запроса идентификации канала. Сообщения о состоянии включают, но этим не ограничены, сообщения о состоянии удаленного блока, сообщения о состоянии сети и сообщения об идентификаторе персональной сети (PAN, Personal Area Network). Командные сообщения включают, но этим не ограничены, сообщения входа в систему (log-in), сообщения выхода из системы (log-out), сообщения предоставления входа в систему, сообщения передачи вопроса «вниз», сообщения передачи ответа «вверх», сообщения «поднятая рука», сообщения о начале тестирования и сообщения об окончании тестирования.
[00050] В этом варианте выполнения настоящего изобретения беспроводная связь между хостовым компьютером 52 и удаленными блоками 62 организована согласно стандарту IЕЕЕ802.15.4, который особенно полезен в беспроводных сетях, где используются дешевые устройства с батарейным питанием, которые характеризуются низкой скоростью передачи данных, потребляют малую мощность и используют диапазон ISM 2,4 ГГц.
[00051] Для синхронизации системы 50 в этом варианте выполнения настоящего изобретения в системе 50 используется режим маяка, определенный техническими требованиями IЕЕЕ802.15.4. В этом случае хостовый компьютер 52 действует как координатор и заставляет приемник 58 генерировать кадры маяка с короткими интервалами для «пробуждения» удаленных блоков 62. Как правило, кадры маяка передают по меньшей мере каждые 300 мс. Конечно, можно использовать большие или меньшие скорости кадров. В дополнение к данным синхронизации, которые присутствуют в кадрах маяка и которые сообщают удаленным блокам 62, когда будет генерирован следующий кадр маяка, кадры маяка включают информацию о сети, например идентификатор персональной сети (PAN), адрес MAC координатора и т.д., вместе с сообщениями с данными, которые являются общими по существу для всех удаленных блоков 62. Такие сообщения с данными включают командные сообщения и сообщения о состоянии, например сообщения о начале тестирования, сообщения о конце тестирования, сообщения о передаче вопроса «вниз» и сообщения о состоянии удаленного блока. Понятно, что поскольку общие сообщения с данными, обрабатываемые всеми удаленными блоками 62, упакованы, встроены или другим способом включены в кадры маяка, которые требуются для синхронизации системы для ответного реагирования участников и передаются ко всем удаленным блокам 62 одновременно, ширина полосы оказывается сэкономлена, так как устраняется необходимость посылки сообщений с данными, предназначенных всем удаленным блокам, каждому из удаленных блоков 62 по отдельности.
[00052] При связи между приемником 58 и удаленными блоками 62 вне периода кадров маяка (BF, beacon frame) используется схема множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA/CA, carrier sensed multiple access and collision avoidance scheme), и указанная связь является асинхронной, поэтому не требуется никакой координации между удаленными блоками для передачи данных (см. фиг.11). Как известно, согласно этой схеме, когда в удаленном блоке 62 имеется сообщение с данными для посылки в хостовый компьютер 52 или когда в приемнике 58 имеется сообщение с данными для посылки в конкретный удаленный блок 62 или в конкретный набор удаленных блоков 62 (то есть, в случае приемника 58, сообщение не для общей трансляции), перед тем, как удаленный блок 62 или приемник 58 передает сообщение с данными в кадре сообщения, удаленный блок/приемник слушает канал в течение определенного времени, проверяя активность канала. Если канал не занят, удаленный блок/приемник передает кадр сообщения. Если канал занят, удаленный блок/приемник откладывает передачу кадра сообщения до тех пор, пока последующая проверка не выявит незанятый канал.
[00053] Когда ученикам предложен тест, менеджер сеанса связи генерирует одно или более сообщений передачи вопроса «вниз», которые включают форматы ответов на вопросы теста. Затем сообщения передачи вопроса «вниз» посылаются в приемник 58, который, в свою очередь, встраивает сообщения передачи вопроса «вниз» в следующий кадр маяка и транслирует кадр маяка, включающий сообщения передачи вопроса «вниз», во все удаленные блоки 62 одновременно. При получении кадра маяка каждый активный удаленный блок 62, в свою очередь, загружает сообщения передачи вопроса «вниз» в память 206. Ученик, ассоциированный с каждым из удаленных блоков 62, может затем использовать кнопки 142 и 144 прокрутки для выбора вопроса, на который он желает ответить, так чтобы оказался отображен формат ответа для выбранного вопроса. Кроме того, хостовый компьютер 52 выдает данные отображения на доску IWB 54, в результате чего проектор 78 проецирует тестовые вопросы на сенсорную поверхность 72 на сенсорном экране 70. В этом варианте выполнения настоящего изобретения каждый вопрос отображается на сенсорной поверхности 70 независимо, как показано на фиг.11, что облегчает их просмотр учениками.
[00054] Когда вопрос представляет собой вопрос типа истина/ложь, формат ответа на соответствующий вопрос, который отображен удаленными блоками 62, обеспечивает выбор ответа «истина» и «ложь». В этом случае на вопрос можно ответить с использованием или кнопки 136 «истина/да», или кнопки 138 «ложь/нет». Аналогично, когда вопрос подразумевает ответы да/нет, формат ответа на соответствующий вопрос, который отображен удаленными блоками 62, обеспечивает выбор ответов «да» и «нет». В этом случае на вопрос можно ответить с использованием или кнопки 136 «истина/да», или кнопки 138 «ложь/нет». Если вопрос представляет собой множественный выбор или числовой вопрос, формат ответа на соответствующий вопрос, который отображен удаленными блоками 62, обеспечивает выбор некоторого варианта или ряда для численного ответа. В этом случае на вопрос можно ответить с использованием символьных клавиш 130 двойного назначения, кнопки 132 +/- и/или кнопки 134 «дробь/десятичная».
[00055] Когда в удаленный блок 62 посредством клавиатуры 122 введен ответ и нажата клавиша «ввод» 150, удаленный блок 62 генерирует сообщение передачи ответа «вверх», которое включает номер вопроса и ответ ученика, и посылает это сообщение передачи ответа «вверх» в кадре сообщения в приемник 58, который, в свою очередь, передает кадр сообщения в хостовый компьютер 52. Менеджер сеанса связи запоминает сообщение передачи ответа «вверх» в кадре сообщения и анализирует ответ, предоставляя, таким образом, результаты в приложение администрирования.
[00056] Если желательно, то для оценки введенных ответов можно использовать функции обработки в удаленных блоках 62. В этой ситуации, в добавление к командным сообщениям передачи «вниз», в удаленные блоки 62 передаются сообщения передачи ответа «вниз». Когда пользователь вводит ответ на вопрос, удаленный блок 62 сравнивает введенный ответ с соответствующим сообщением передачи ответа «вниз» и генерирует сообщение передачи ответа «вверх», включающее одну из двух величин, показывающих правильность или неправильность ответа. В результате часть вычислительной нагрузки передается удаленным блокам 62, что сокращает объем обработки, производимой в хостовом компьютере 52. Если система переведена в режим тренировки, то удаленный блок может использовать сообщения передачи ответа «вниз» для отображения результатов пользователю без передачи сообщений передачи ответа «вверх» в хостовый компьютер.
[00057] Хотя система 40 для ответного реагирования участников описана на примере использования режима маяка, специалистам в данной области техники понятно, что может использоваться режим не маяка (non-beacon mode), определенный техническими требованиями IЕЕЕ802.15.4. В этом случае трансляцию сообщений и синхронизацию выполняют на уровне приложения, а не на уровне MAC.
[00058] Особенности конфигурации системы для ответного реагирования участников, описанные выше, являются лишь примерами, и, как очевидно специалистам в данной области техники, возможны их модификации. Например, приемник 58 и удаленные блоки 62 могут осуществлять связь согласно техническим требованиям ZigBee. Приемник 58 и хостовый компьютер 52 могут осуществлять связь по другим проводным каналам связи, например RS-232, посредством линий Ethernet или по беспроводной связи. Альтернативно, приемник 58 может быть интегрирован в хостовый компьютер 52 так, что хостовый компьютер 52 и удаленные блоки 62 осуществляют связь непосредственно по линии беспроводной связи с использованием совместимого протокола беспроводной связи, например Zigbee, Z-Wave, ANT, IEEE802.11b/g/n или Bluetooth™.
[00059] Хотя была показана и описана конкретная форма удаленного блока 62, специалистам в данной области техники понятно, что удаленные блоки могут иметь различный вид. Например, удаленные блоки 62 могут быть сотовыми телефонами, персональными цифровыми секретарями (PDA), ультрамобильными персональными компьютерами, ноутбуками или другими подходящими устройствами, которые позволяют пользователям вводить ответы на вопросы. Конечно, допустимы комбинации вышеупомянутых устройств, так что все пользователи не обязаны использовать одинаковые устройства ввода.
[00060] Хотя доска IWB 54 описана как включающая аналоговый резистивный сенсорный экран 70, специалистам в данной области техники понятно, что могут использоваться и другие типы сенсорных экранов, например на основе фотокамеры, поверхностных акустических волн, емкостные, электромагнитные и т.п. экраны. Альтернативно, вопросы могут проецироваться на поверхность неинтерактивного дисплея или предлагаться ученикам на листках. В любом случае преподаватель взаимодействует с приложением администрирования посредством монитора хостового компьютера 52.
[00061] Специалистам в данной области техники понятно, что, хотя показана одна классная комната, в которой используется система 50 для ответного реагирования участников, в типичной обстановке в сфере обучения системы для ответного реагирования участников используются во многих, если не во всех, классных комнатах образовательного учреждения. Конечно, система 50 для ответного реагирования участников может использоваться и в других обстоятельствах, где индивидуумы должны вводить ответы, которые впоследствии анализируются.
[00062] Как описано выше, система для ответного реагирования участников дает различные преимущества, которые обеспечивают удобство и легкость использования. Например, одно из преимуществ заключается в том, что все вопросы и ответы предпочтительно транслируются от преподавателя к ученикам. Таким образом, вошедшие в систему ученики получают тестовые вопросы и ответы. Затем каждый ученик может работать в своем собственном темпе, и этот темп предпочтительно не задается преподавателем. Предпочтительно, чтобы преподаватель не мог установить управляемые программным обеспечением временные пределы для ответов для целого класса или для отдельного ученика, и, таким образом, каждый ученик может работать в удобном для себя темпе. Кроме того, поскольку ученики предпочтительно не могут дать описательный ответ, тесты становятся более эффективными. Другое преимущество состоит в том, что система 50 для ответного реагирования участников предпочтительно не позволяет ученику управлять больше чем одной интерактивной программой одновременно. Это заставляет ученика сосредоточиться на проводимом тесте. Кроме того, удаленные блоки 62 предпочтительно не декодируют пакет данных преподавателя, который включает множество символов, часть которых относится к другим удаленным блокам. Кроме того, поскольку используются технические требования стандарта IЕЕЕ802.15.4, в котором используется схема модуляции с технологией расширения спектра сигнала прямой последовательностью (Direct-Sequencing Spread Spectrum), линия связи от преподавателя не подвержена вариации времени между передним и задним фронтами сигнала. Таким образом, удаленные блоки 62 менее восприимчивы к шумам на радиочастоте и помехам.
[00063] Кроме того, хостовый компьютер 52 постоянно хранит частичные результаты теста до окончания всего теста. Предпочтительно открытый сеанс связи между учениками и преподавателем поддерживается до завершения всего теста. Ни в коем случае информация из одной секции теста не входит в информацию для другой секции теста, передаваемую преподавателю. Это обеспечивает каждому ученику большую гибкость при ответе на вопросы теста и повышает устойчивость протокола связи. В системе 50 для ответного реагирования участников предпочтительно, чтобы при многобуквенном ответе удаленные блоки 62 не передавали немедленно каждое нажатие клавиши учеником, не ожидая следующего нажатия клавиши. Весь ответ посылается после его завершения. Предпочтительно, чтобы система 50 для ответного реагирования участников не могла использоваться в ситуации с несколькими преподавателями, что позволяет избежать путаницы при проведении преподавателем теста. Кроме того, при авторской разработке теста преподаватель не помещает ответы в буфер для ответов, не отрывает ответы от сообщения и не оставляет специальный пробел вместо каждого ответа или выбранного символа.
[00064] В системе 50 для ответного реагирования участников удаленные блоки 62 не хранят специфический для приложения текстовый файл и не запрограммированы на использование в множестве различных приложений исключительно путем модификации такого специфического для приложения текстового файла. Аналогично, удаленные блоки 62 не имеют никакой структуры или функции для выдачи специфического адресного слова (назначенного этому конкретному удаленному блоку) из списка адресных слов, последовательно транслируемых преподавателем; в равной мере и хостовый компьютер 52 не имеет какой-либо структуры или функции для проведения такой трансляции. Это обеспечивает большую гибкость при проведении тестов, которые преподаватель может разрабатывать и проводить в структуре сети связи и архитектуре распространения.
[00065] Хотя вышеизложенные варианты выполнения настоящего изобретения были описаны со ссылками на сопровождающие чертежи, специалистам в данной области техники понятно, что можно сделать различные изменения и модификации без выхода за рамки изобретения, определяемые формулой изобретения.