Интерактивная карта изображений
- 1 year ago
- 0
- 0
Интерактивная доска ( англ. interactive whiteboard, IWB ) — это большой интерактивный экран в виде белой магнитно-маркерной доски . Интерактивная доска может быть представлена как автономным компьютером с большим сенсорным экраном , так и подключаемым к ноутбуку устройством, объединяющим проектор и сенсорную панель. Интерактивные доски используются в школьных кабинетах, переговорных, залах для групповых занятий, комнатах для дистанционного обучения и других помещениях.
Первые интерактивные доски были разработаны для использования в офисах. Они были созданы компанией Xerox PARC в 1990-е годы. Эти доски использовались для совещаний в малых группах и проведения круглых столов. В 1991 году компания Smart Technologies создала интерактивную доску, в которой использовалась проекционная технология.
Ожидалось, что к 2008 году мировые продажи интерактивных досок достигнут объёма в 1 млрд USD. Futuresource Consulting в своём маркетинговом исследовании прогнозировали, что к 2011 г. интерактивные доски появятся в каждом седьмом учебном классе мира. В 2004 году интерактивные доски были в 26 % учебных помещений начальной школы Британии. Опрос, проведённый компанией Becta в 2007 году, показал, что интерактивные доски есть в 98 % средних и 100 % начальных школ. К 2008 году среднее количество интерактивных досок на образовательное учреждение увеличилось до 18 в начальной школе (против 8 в 2007 году и 6 в 2005 г.), и до 38 в старшей школе (против 18 в 2005 году и 22 в 2007 г.).
Интерактивная доска может быть представлена как автономным компьютером с большим сенсорным экраном, так и подключаемым к ноутбуку устройством.
Драйвер интерактивной доски, который устанавливается на подключаемый к ней компьютер , обычно работает как устройство взаимодействия с человеком ( англ. human interface device, HID ), такое же как компьютерная мышь. Проектор подключается к VGA , HDMI или иному видеовыходу компьютера для вывода изображения с рабочего стола на поверхность интерактивной доски.
Затем пользователь калибрует интерактивную доску, совмещая проецируемое изображение с сенсорной поверхностью, указывая несколько контрольных точек. После этого интерактивную доску можно использовать для запуска программ, нажатия кнопок и открытия меню, как это обычно делается с помощью мыши. Если требуется ввод текста, можно воспользоваться экранной клавиатурой или задействовать распознавание рукописного текста , если программное обеспечение доски имеет такую функцию. Это убирает необходимость обращаться к компьютерной клавиатуре при появлении таких задач.
Таким образом, интерактивная доска позволяет заменить как мышь, так и клавиатуру. Пользователь может проводить презентацию или урок, используя интерактивную доску в качестве единственного устройства ввода.
Кроме того, для большинства интерактивных досок разработано специальное программное обеспечение, которое предоставляет инструменты для расширения возможностей взаимодействия. Обычно оно включает в себя возможности бумажных флипчартов, ручек и маркеров, и даже виртуальных рулеток, транспортиров, циркулей, и других инструментов, которые могут быть полезны при проведении занятий.
Способы применения интерактивных досок:
Большинство досок, продаваемых во всем мире, используют одну из четырёх сенсорных технологий. Это инфракрасная, резистивная, электромагнитная и ультразвуковая.
Инфракрасная интерактивная доска представляет собой большую сенсорную поверхность, которая подключается к компьютеру и проектору. Доска обычно монтируется на стену или мобильную стойку. Движение пальца, пера или другого указателя по изображению создаёт помеху для прохождения инфракрасного света над поверхностью доски и фиксируется сенсором. При нажатии на поверхность доски программное обеспечение рассчитывает местоположение маркера или стилуса. Инфракрасные доски могут быть изготовлены из любых материалов.
Для работы с резистивной интерактивной доской может использоваться обычный стилус. В этом случае важен материал, из которого сделана поверхность доски. В большинстве резистивных систем мембрана, натянутая на поверхности доски, прогибается под нажатием, чтобы вступить в контакт с токопроводящей подложкой. Затем местоположение точки касания рассчитывается по показаниям датчиков и регистрируется как нажатие кнопки мыши . Повторим, что такие доски не требуют специальных перьев. Это даёт производителям резистивных систем возможность заявлять, что такие доски просты и интуитивно понятны в использовании. Однако, это больше зависит от конструкции доски, чем использованной в ней технологии.
Для работы с электромагнитной интерактивной доской используются магнитные перья. Она представляет собой массив проводов, встроенных под сенсорной поверхностью, которые взаимодействуют с катушкой в наконечнике стилуса для определения координат его местоположения. Само перо обычно является пассивным, то есть оно не содержит батареек или других источников питания; оно изменяет электрические сигналы, создаваемые доской. Например, если поднести перо близко к поверхности доски, то она может отреагировать на это перемещением указателя мыши. Рассмотренные ранее инфракрасные интерактивные доски не позволяют регистрировать перемещение указателя мыши, они фиксируют только клики. Когда перо касается поверхности, в нём активируется переключатель, что воспринимается доской, как нажатие кнопки. В стилус может быть встроен второй переключатель с противоположного конца и дополнительные кнопки. Их назначение определяется производителем программного обеспечения. Подобно расширенной версии графического планшета , используемого профессиональными цифровыми художниками и дизайнерами, электромагнитная интерактивная доска в точности имитирует действия мыши, и будет работать правильно, даже если пользователь станет опираться на неё рукой, а также позволяет распознавать несколько касаний одновременно.
Эта технология использует инфракрасный свет и ультразвуковое позиционирование. Технология работает подобно грому и молнии, вычисляя расстояние по разнице во времени между скоростью света и звука. Инфракрасные интерактивные доски доступны также в переносном формате. После установки системы на новом месте и подключения к компьютеру требуется простая повторная калибровка проецируемого изображения с помощью электронного пера. Устройство сканирует прямоугольную область. Как правило, в доску встраивается не одна такая область, что даёт возможность нескольким пользователям работать в разных частях доски одновременно.
Портативная доска с инфракрасным пером работает на различных поверхностях — на имеющейся маркерной доске или плоской стене. Даже обычную меловую доску такое устройство сможет превратить в интерактивную поверхность. Для USB-приемника сигналов не требуется батарея, поэтому устройство может быть установлено на потолке, если требуется стационарное решение. Изготовленные из легких материалов такие интерактивные доски легко транспортируются.
В интерактивном проекторе используется встроенная камера, так что проектор создаёт не только изображение, но также определяет положение активного ИК-пера, когда оно контактирует с поверхностью, на которую проецируется изображение. Это решение, разработанное в 2007 году и запатентованное в 2010 году американским производителем Boxlight , как и другие системы инфракрасных досок, не работает при возникновении непрозрачного препятствия между пером и приемником проектора в лице докладчика, и, к тому же не позволяет реализовать возможность перемещения указателя мыши, которая доступна в других решениях.
В некоторых классах интерактивные доски заменили традиционные маркерные доски, флип-чарты, видео/медиа-системы, такие как DVD-проигрыватели в комбинации с телевизорами. Даже там, где используются традиционные доски, интерактивные доски часто дополняют их. В некоторых случаях интерактивные доски дают возможность пользователям взаимодействовать с сайтами публичных объявлений или оставлять заметки с помощью графических онлайн-инструментов.
Средства записи позволяют записывать действия, выполняемые на интерактивном экране. Подключив к компьютеру микрофон, можно записать своё выступление, а созданную таким образом запись передать слушателям для повторного воспроизведения. Эта функция может существенно изменить подходы к обучению.
В последнее время интерактивные доски начали использовать для хорового чтения в классе. Например, имитирующие книги (mimic books) позволяют учителям проецировать на экран детские книги и взаимодействовать с ними, как с обычными бумажными экземплярами.
на севере Англии была первой образовательной средой из числа не колледжей или университетов, которая начала использовать интерактивные доски после того, как тогдашний директор школы Джон Льюис (Sir John Lewis) проявил интерес к развивающейся технологии.
Некоторые производители также предоставляют системы голосования, как часть их программного обеспечения для интерактивных досок. Например, простые портативные пульты, работающие через инфракрасные или радиосигналы, дают возможность проводить тестирование и опросы учащихся. Более сложные устройства позволяют вводить текстовые и числовые ответы и позволяют экспортировать статистику результатов учащихся для последующего анализа.
Объединяя возможности интерактивной доски и системы голосования, преподаватели могут не только объяснять материал, но и получать обратную связь от учеников для повышения эффективности учебного процесса или проведения официальных срезов знаний. Например, студент может решить задачу на интерактивной доске, выполнив чертеж условия задачи с использованием математических программных инструментов, а затем проверить свои знания, пройдя тестирование с помощью системы голосований. Для некоторых систем голосования дополнительно создают специальное программное обеспечение, которое содержит задания соответствующие государственным стандартам, что позволяет организовать с их помощью подготовку к выпускным экзаменам.
В настоящее время существует несколько исследований о влиянии использования интерактивных досок на эффективность обучения учащихся, результаты которых противоречат друг другу .
В рамках исследования, проведённого Лондонским институтом образования при финансировании Министерством образования и профессиональной подготовки (Department for Education and Skills, DfES), была проведена оценка образовательной и операционной эффективности «Проекта экспансии интерактивных досок в школы», являющегося частью программы London Challenge.
Как оказалось, при обучении детей 11-14 лет использование интерактивных досок практически не оказывает существенного влияния на успеваемость учащихся по математике и английскому языку, и чуть более заметно это влияние по предметам естественно-научного цикла. В тех же школах, при обучении детей 14-16 лет было обнаружено, что использование интерактивных досок имеет негативные последствия для математики и естественно-научных дисциплин, но положительно сказывается на обучении английскому (родному) языку.
Авторы приводят несколько возможных причин для объяснения полученных результатов, в том числе: статистическую ошибку второго рода (ложноотрицательное срабатывание); слабое владение методами обучения с использованием интерактивной доски, приводящее к снижению производительности учеников; а также с нерепрезентативной выборкой образовательных учреждений для внедрения программы, что в итоге привело к искажениям результатов .
В то же время есть данные, доказывающие повышение эффективности обучения с использованием интерактивных досок. Компания BECTA (Великобритания) представила результаты двухлетнего исследования влияния интерактивных досок на образовательный процесс. Это исследование показало значительные успехи в обучении, особенно на втором году, когда учителя уже приобрели навыки работы с интерактивной технологией .
В период с 2003 по 2004 год проект DfES по экспансии интерактивных досок в начальные школы (Primary Schools Whiteboard Expansion project, PSWE) выделил 10 млн фунтов 21-й административно-территориальной единице для приобретения и передачи в пользование интерактивных досок. Исследование, спонсируемое компанией BECTA, изучило влияние этих инвестиций, используя данные по 7272 учащимся в 97 школах.
Параметры, рассмотренные в исследовании, включали продолжительность воздействия технологии интерактивной доски, возраст учащихся (вплоть до отдельных дней рождения), пол, особые потребности, право на бесплатное питание в школах и другие социально-экономические группы. Реализация проекта и его влияние были оценены командой Манчестерского столичного университета (Manchester Metropolitan University) во главе с профессором Бриджит Сомех (Bridget Somekh). На сегодняшний день это самое крупное и продолжительное исследование по изучению влияния интерактивных досок.
Основной вывод этого крупномасштабного исследования состоял в том, что после длительного использования учителями интерактивной доски (к осени 2006 года, по меньшей мере, два года) её применение встраивается в их методику преподавания как вспомогательный элемент для улучшения взаимодействия с обучаемыми. Авторы исследования утверждают, что «посредническая функция интерактивности» является здравой концепцией, предлагающей «теоретическое объяснение выявленной в ходе MLM-анализа связи между продолжительность обучения учащихся с применением интерактивных досок и их прогрессом в сдаче национальных тестов год от года».
Исследование показало, что технология интерактивной доски привела к стабильным улучшениям результатов по всем предметам и во всех возрастных группах, особенно на втором году применения. Это указывает на то, что ключевыми факторами, влияющими на образовательный процесс, являются как сам факт внедрения технологии, так и опыт владения ей со стороны преподавателя.
Прирост определялся по тому, насколько месяцев группа обучаемых опередила стандартную программу за два года исследования.
В младших классах, возраст 5-7 лет:
Были получены также очевидные доказательства аналогичного влияния при обучении детей в возрасте от 7 до 11 лет.
Неблагоприятного влияния не было замечено ни в одной возрастной группе.
Дерек Гловер (Derek Glover) и Дэвид Миллер (David Miller) провели исследование по педагогическому воздействию интерактивных досок в средней школе. Они обнаружили, что, несмотря на то, что интерактивные доски теоретически предоставляют гораздо больше возможностей, чем просто компьютер, их потенциал остается нереализованным, если они используются только в качестве дополнения к обучению. Основной целью исследования было выяснение регулярности и способов использования интерактивных досок в классе. Чтобы определить, были ли какие-либо изменения в методике или стратегиях преподавания, исследователи провели подробное анкетирование .
Вот некоторые из преимуществ использования интерактивных досок:
В соответствии со статьёй в газете The Washington Post от 11 июня 2010 года:
Многие ученые сомневаются в достоверности исследований, проведенных при поддержке производителей оборудования, в которых улучшения в результатах тестов необоснованно связывают с использованием их продуктов. А некоторые идут дальше. Они утверждают, что самое распространенное устройство будущего, интерактивная доска — по существу гигантский интерактивный экран компьютера, который подменяет собой обычные доски в учебных классах по всей Америке и вынуждает учителей проводить не занятия, а лекции, как это было принято в 19-м веке, в противовес современным моделям обучения, которые делают акцент на совместной работе в малых группах, что поддерживают многие реформаторы.
Эта же статья цитирует Ларри Кубана (Larry Cuban), заслуженного профессора Стэнфордского университета:
Вряд ли есть какие-либо исследования, которые ясно продемонстрируют, что интерактивные доски улучшают успеваемость.
Статья, размещённая на веб-сайте Национальной ассоциации руководителей средних школ, подробно рассказывает о преимуществах и недостатках интерактивных досок . В докладе об интерактивных досках из Лондонского института образования говорилось:
Хотя новизна технологии первоначально приветствовалась учениками, любой стимул к мотивации кажется недолгим. Статистический анализ не показал какого-либо влияния на результаты учеников в первый год применения технологии, когда образовательные учреждения были полностью укомплектованы данным оборудованием.
В докладе были освещены следующие вопросы:
Интерактивные доски могут использовать одну из нескольких типов сенсорных технологий для отслеживания взаимодействия с поверхностью экрана: резистивная , электромагнитная , инфракрасная , лазерная , ультразвуковая и на основе камер (оптическая).
Интерактивные доски обычно доступны в двух вариантах: прямой и обратной проекции.
Большинство современных интерактивных досок относятся доскам прямой проекции. Некоторые производители оснащают свои решения механизмом для подъёма и опускания доски, что позволяет подстроиться под пользователей разного роста.
Некоторые производители предлагают проекционные системы с коротким фокусом, в которых проектор со специальным широкоугольным объективом установлен намного ближе к поверхности интерактивной доски и излучает вниз под углом около 45 градусов. Они значительно уменьшают эффект отбрасываемой тени, свойственной традиционным системам прямой проекции, и исключают возможность попадания света проектора в глаза выступающего. Риск кражи проектора, что актуально для некоторых школьных округов, уменьшается за счёт объединения проектора с интерактивной доской в единое устройство.
Некоторые производители обеспечили рынок системами, в которых доска, короткофокусный проектор и аудиосистема объединены в единое устройство с изменяемой высотой, что позволяет маленьким детям и инвалидам доставать до любой части доски. Отсутствие затрат на установку делают эти короткофокусные проекционные системы экономически сообразными.
В большинстве случаев сенсорная поверхность должна быть первоначально откалибрована с отображаемой картинкой. Этот процесс представляет собой отображение на сенсорной поверхности нескольких точек и указания пользователем этих точек стилусом или пальцем. Этот процесс называется совмещением, калибровкой или ориентировкой. Стационарное крепление проектора и доски к потолку и стене значительно уменьшают или устраняют необходимость калибровки.
Некоторые интерактивные доски обладают функцией автоматической калибровки. Технология автокалибровки была разработана исследовательской лабораторией Mitsubishi Electric . Компьютер проецирует на сенсорную поверхность последовательность белых и чёрных полос, образующих цифровой код, а светочувствительные датчики, расположенные за сенсорной поверхностью, обнаруживают свет, проходящий через сенсорную поверхность. Эта последовательность позволяет компьютеру автоматически совместить сенсорную поверхность с изображением; однако у этого способа есть и недостаток, заключающийся в том, что на резистивной сенсорной поверхности, где присутствуют датчики света, имеются «мертвые точки». Но «мертвые точки» настолько малы, что касания в этой области все ещё распознаются на компьютере должным образом.
Другая система включает в себя датчик освещенности, встроенный в проектор и обращённый к экрану. Проектор выводит на доску специальное изображение для калибровки, а датчик обнаруживает изменения в отражении света от чёрной границы и белой поверхности доски и выполняет «обучение». Таким образом он может однозначно вычислять все коэффициенты линейного матричного преобразования.
Ещё одна система автоматической калибровки работает за счёт встроенной в перо камеры и добавляемых к проецируемому изображению незаметных для человеческого глаза меток с информацией о местоположении. Камера обнаруживает эти метки и вычисляет положение пера, не требуя никакой калибровки. Подобная технология была встроена в устройство Penveu .
Для интерактивных досок доступны различные аксессуары:
Существует множество обзоров литературы, результатов исследований и документов об использовании интерактивных досок в классе: