Интерактивная доска ( IWB ), также известная как интерактивная доска или смарт-доска , представляет собой большую интерактивную доску в форм-факторе белой доски . Это может быть либо автономный компьютер с сенсорным экраном , используемый независимо для выполнения задач и операций, либо подключаемое устройство, используемое в качестве сенсорной панели для управления компьютерами с проектора . Они используются в самых разных условиях, в том числе в классах всех уровней образования , в корпоративных залах заседаний и рабочих группах, в учебных залах для профессиональных спортивных тренеров , в студиях вещания и других.
Первые интерактивные доски были разработаны и изготовлены для использования в офисе. [ нужна цитата ] Они были разработаны PARC примерно в 1990 году. [ нужна цитата ] Эта доска использовалась на собраниях небольших групп и круглых столах. [ нужна цитата ]
Ожидалось, что к 2008 году объем продаж индустрии интерактивных досок по всему миру достигнет 1 миллиарда долларов США ; Согласно исследованию рынка, проведенному Futuresource Consulting, к 2011 году в каждом седьмом классе в мире должна была быть установлена интерактивная доска. [1] В 2004 году в 26% начальных классов Великобритании были интерактивные доски. [2] Исследование Becta Harnessing Technology Schools, проведенное в 2007 году, показало, что 98% средних и 100% начальных школ имеют интерактивные доски. [3] К 2008 году среднее количество интерактивных досок выросло как в начальных школах (18 по сравнению с чуть более шестью в 2005 году и восемью в опросе 2007 года), так и в средних школах (38 по сравнению с 18 в 2005 году и 22 в 2007 году). . [4]
Устройство интерактивной доски (IWB) может представлять собой либо отдельный компьютер , либо большую функционирующую сенсорную панель для использования компьютерами. Интерактивные доски широко используются в классах, залах заседаний и учебных заведениях, предоставляя инновационный способ обмена информацией, облегчения дискуссий и повышения общего качества обучения или делового общения.
Драйвер устройства обычно устанавливается на подключенный компьютер, чтобы интерактивная доска могла действовать как устройство ввода данных (HID), например мышь. Видеовыход компьютера подключен к цифровому проектору , поэтому изображения можно проецировать на поверхность интерактивной доски, хотя также существуют интерактивные доски с ЖК-дисплеями. [5] [6] [7]
Затем пользователь калибрует изображение доски, сопоставляя положение проецируемого изображения относительно доски, используя при необходимости указатель. После этого указатель или другое устройство можно использовать для активации программ, кнопок и меню с самой доски, как это обычно делается с помощью мыши. Если требуется ввод текста, пользователь может вызвать экранную клавиатуру или, если программное обеспечение доски предусматривает это, использовать распознавание рукописного ввода . Это избавляет от необходимости обращаться к клавиатуре компьютера для ввода текста.
Таким образом, IWB эмулирует как мышь, так и клавиатуру. Пользователь может проводить презентацию или занятие практически исключительно с доски.
Кроме того, большинство IWB поставляются с программным обеспечением , которое предоставляет инструменты и функции, специально разработанные для максимизации возможностей взаимодействия. Обычно они включают в себя возможность создавать виртуальные версии бумажных флипчартов, варианты ручки и маркера и, возможно, даже виртуальные линейки, транспортиры и циркули — инструменты, которые будут использоваться в традиционном обучении в классе.
Использование интерактивных досок может включать:
Большинство интерактивных досок, продаваемых по всему миру, предусматривают одну из четырех форм взаимодействия между пользователем и контентом, проецируемым на доску. Это технология инфракрасного сканирования; резистивная сенсорная плата; электромагнитная ручка и соответствующее программное обеспечение; и ультразвуковая ручка.
Инфракрасная интерактивная доска — это большой интерактивный дисплей, который подключается к компьютеру и проектору. Доска обычно крепится на настенную или напольную подставку. Движение пальца, ручки или другого указателя пользователя по изображению, проецируемому на доску, фиксируется за счет его интерференции с инфракрасным светом на поверхности доски. При нажатии на поверхность доски программное обеспечение триангулирует местоположение маркера или стилуса. Инфракрасные интерактивные доски могут быть изготовлены из любого материала, без использования стираемых маркеров, и их можно найти во многих местах, включая различные уровни классного образования, корпоративные залы заседаний, комнаты для тренировок или занятий для организаций, профессиональные спортивные тренерские центры и студии радиовещания. .
Сенсорная интерактивная доска также включает в себя простое указательное устройство. В данном случае важен материал доски. В наиболее распространенной резистивной системе мембрана, натянутая на поверхность, деформируется под давлением, чтобы войти в контакт с проводящей задней панелью. Затем местоположение точки касания можно определить электронным способом и зарегистрировать как событие мыши. Например, нажатие пальца на поверхность регистрируется как эквивалент щелчка левой кнопкой мыши. Опять же, такая плата не требует специальных инструментов. Это приводит к утверждениям производителей резистивных систем о том, что такая доска проста и естественна в использовании. Однако это во многом зависит от конструкции самой доски.
Интерактивная доска на основе электромагнитной ручки включает в себя массив проводов, встроенных в твердую поверхность доски, которые взаимодействуют с катушкой на кончике стилуса для определения горизонтальных и вертикальных координат стилуса. Сама ручка обычно пассивна, т. е. не содержит батареек или другого источника питания; он изменяет электрические сигналы, вырабатываемые платой. Например, когда он находится близко к поверхности доски, указатель мыши может быть обнаружен, что дает возможность «наводить курсор мыши» на доску. Когда он прижимается к доске одним способом, доска активирует переключатель в ручке, чтобы подать сигнал компьютеру о щелчке мыши; нажатие другим способом, контакт с платой сигнализирует о щелчке правой кнопки мыши. Подобно увеличенной версии графического планшета, используемого профессиональными цифровыми художниками и дизайнерами, электромагнитная интерактивная доска может точно имитировать действия мыши, не будет работать со сбоями, если пользователь опирается на доску, и потенциально может обрабатывать несколько вводов.
Эта технология использует инфракрасный свет и технологию ультразвукового позиционирования. Технология работает аналогично молнии во время грозы, вычисляя разницу во времени между скоростью света и скоростью звука. Инфракрасная интерактивная доска также доступна в портативном формате. После перемещения установки на новое место система получает подключение к компьютеру путем простой перекалибровки проецируемого изображения — опять же с помощью электронной ручки. Устройство или панель сканирует область, заключенную в скобки (обычно 3 х 1,5 м, что дает доску шириной 110 дюймов). Обычно можно добавить несколько скобок, что позволяет пользователям на разных сайтах совместно использовать одну и ту же виртуальную доску.
Портативная ИК-ручка Интерактивная доска работает на различных поверхностях: существующая доска, плоская стена и даже доска с сухостираемой краской превращают эти поверхности в интерактивную доску. Для приемника USB-сигнала не требуется батарея, и устройство можно установить на нее. потолок, если требуется постоянное решение. Изготовленный из небольшого и легкого материала, PIWB легко транспортировать.
ИК -систему на базе Wii изобрел доктор философии Джонни Чанг Ли. в 2007 году. Ли заявил, что система «делает технологию доступной гораздо более широкому проценту населения» (выступление на TED, апрель 2008 г.), используя обычный пульт дистанционного управления Wii в качестве указателя и ИК-камеру на передней панели пульта. управление как устройство слежения, воспринимающее свет от ИК-световой ручки. Ли снял на YouTube несколько видеороликов об этой системе, чтобы продемонстрировать ее работоспособность, гибкость и простоту использования, а также указав на ее скромную цену — самая недорогая часть — это инфракрасный светодиод ручки. Это подход, требующий неглубокой кривой обучения, поскольку игровая система уже знакома многим. Может быть доступно большое сообщество поддержки программирования, как с открытым исходным кодом, так и с коммерческими предложениями. [8] [ ненадежный источник? ] ) Однако систему нельзя использовать под прямыми солнечными лучами, а также нельзя использовать программное обеспечение производителей уже упомянутых типов IWB. Также применимы некоторые соображения относительно подключения светового пера по Bluetooth. В случае обратного проецирования задействованы две линии обзора (контроллер и перо). в отличие от многих других)
Интерактивный проектор IWB включает в себя CMOS- камеру, встроенную в проектор, так что проектор создает изображение IWB, а 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 [9] , как и другие системы ИК-досок, может страдать от потенциальных проблем, вызванных «прямой видимостью» между пером и проектором/приемником и, как и они, также , не обеспечивает возможности наведения курсора мыши, которая есть в других решениях.
В некоторых классах интерактивные доски заменили традиционные доски или флипчарты или видео/медиасистемы, такие как комбинация DVD-плеера и телевизора. Даже там, где используются традиционные платы, IWB часто дополняет их, подключаясь к системе распределения цифрового видео школьной сети. В других случаях интерактивные доски взаимодействуют с общими онлайн-средами аннотаций и рисования, такими как веб-сайты с интерактивной векторной графикой .
Краткие учебные блоки могут быть записаны для просмотра учащимися — они увидят точную презентацию, которая происходила в классе, с аудиовходом преподавателя. Это может помочь трансформировать обучение и обучение.
Многие компании и проекты сейчас сосредоточены на создании дополнительных учебных материалов, специально предназначенных для интерактивных досок. Одним из недавних вариантов использования IWB являются совместные уроки чтения. Например, мимические книги позволяют учителям проецировать детские книги на интерактивную доску с интерактивностью, подобной книге.
Некоторые производители также предоставляют системы реагирования в классе как интегрированную часть своих интерактивных досок. Например, портативные «кликеры», работающие через инфракрасные или радиосигналы, предлагают базовые варианты множественного выбора и опроса. Более сложные кликеры предлагают текстовые и числовые ответы и могут экспортировать анализ успеваемости учащихся для последующего просмотра.
Объединив реакцию класса с системой интерактивной доски, учителя могут представлять материал и получать обратную связь от учащихся, чтобы более эффективно руководить обучением или проводить формальную оценку. Например, учащийся может решить на интерактивной доске головоломку, включающую математические понятия, а затем продемонстрировать свои знания на тесте, проводимом через систему ответов класса. Некоторое программное обеспечение для реагирования в классе может организовывать и разрабатывать мероприятия и тесты в соответствии с государственными стандартами.
В настоящее время существует несколько исследований, которые показывают противоречивые выводы об эффективности использования интерактивных досок в обучении студентов. Доступна компиляция этого исследования. [10]
Согласно результатам исследования, проведенного Лондонским институтом образования при финансовой поддержке DfES, была оценена образовательная и операционная эффективность элемента London Challenge по внедрению использования интерактивных досок в районе Лондона в рамках программы под названием «The London Challenge». Проект расширения школьных досок». На ключевом этапе 3 интерактивные доски здесь не оказали существенного влияния на успеваемость учащихся по математике и английскому языку и лишь незначительно улучшили естественные науки. В тех же школах на ключевом этапе 4 было обнаружено, что использование интерактивных досок отрицательно влияет на математику и естественные науки, но положительно влияет на английский язык. Авторы приводят несколько возможных причин результатов Ключевого этапа 4, в том числе: статистическую ошибку типа II, нарушение методов обучения, приводящее к снижению успеваемости учеников при установке интерактивных досок, или неслучайное решение о развертывании установки интерактивных досок, приводящее к перекосу в результатах. данные. [11]
В то же время есть свидетельства повышения производительности при использовании интерактивных досок. BECTA (Великобритания) заказала исследование влияния интерактивных досок в течение двухлетнего периода. Это исследование показало очень значительный прогресс в обучении, особенно со второй группой учащихся, где им был полезен опыт работы учителя с устройством. [12]
В период с 2003 по 2004 год проект DfES по расширению использования интерактивных досок в начальных школах (PSWE) предоставил значительное финансирование 21 местному органу власти для приобретения и использования интерактивных досок в начальных школах Великобритании. В исследовании, спонсируемом BECTA, изучалось влияние этих инвестиций с участием 20 местных органов власти, используя данные о 7272 учащихся в 97 школах.
Переменные, учитываемые в исследовании, включали продолжительность воздействия технологии интерактивной доски, возраст учеников (вплоть до дня рождения), пол, особые потребности, право на бесплатное школьное питание и другие социально-экономические группы. Реализация и воздействие проекта были оценены командой Манчестерского столичного университета под руководством профессора Бриджит Сомех. На сегодняшний день это крупнейшее и продолжительное исследование влияния интерактивных досок.
Основной вывод этого крупномасштабного исследования заключался в том, что «когда учителя использовали интерактивную доску в течение значительного периода времени (к осени 2006 года в течение как минимум двух лет), ее использование становится неотъемлемой частью их педагогики как опосредующий артефакт для их взаимодействия с учениками и взаимодействия учеников друг с другом». Авторы исследования утверждают, что «опосредующая интерактивность» является разумной концепцией, предлагающей «… теоретическое объяснение того, как анализ многоуровневого моделирования (MLM) связывает продолжительность обучения учеников с интерактивными досками. к большему прогрессу в результатах национальных тестов из года в год».
Исследование показало, что технология интерактивной доски привела к стабильным успехам на всех ключевых этапах и предметах, оказывая все более значительное влияние на вторые группы, указывая на то, что внедрение технологии в классную комнату и опыт работы учителей с этой технологией являются ключевыми факторами.
Достижения измерялись в «месяцах прогресса» по сравнению со стандартными показателями достижений за двухлетний период исследования.
В детских классах 5–7 лет:
Также были явные доказательства подобных воздействий на втором ключевом этапе – в возрасте 7–11 лет.
Негативного воздействия не наблюдалось ни на каком уровне.
Glover & Miller провели исследование педагогического воздействия интерактивных досок в средней школе. Они обнаружили, что, хотя интерактивные доски теоретически представляют собой нечто большее, чем компьютер, если они используются только как дополнение к обучению, их потенциал остается нереализованным. Исследование авторов было в первую очередь направлено на выяснение степени и типа использования в классе. Чтобы определить, происходят ли какие-либо изменения в педагогике или стратегиях преподавания, исследователи провели подробный опросник. Авторы обнаружили, что учителя использовали интерактивные доски одним из трех способов; как средство повышения эффективности, как средство расширения и как средство преобразования. Они отметили, что на использование учителями этой технологии в первую очередь не влияют обучение, доступ или наличие программного обеспечения. При использовании в качестве преобразующего средства (примерно 10% учителей, принявших участие в исследовании) воздействие на педагогику было преобразующим. [13]
В последнее время [ необходимы разъяснения, когда? Несколько раз производители технологий IWB создавали различные онлайн-сообщества поддержки для учителей и учебных заведений, внедряющих использование интерактивных досок в учебной среде. Такие веб-сайты регулярно публикуют результаты исследований и проводят бесплатные уроки с использованием досок, чтобы способствовать широкому использованию интерактивных досок в классах.
К преимуществам использования интерактивных досок можно отнести:
Согласно статье Washington Post от 11 июня 2010 г .:
В той же статье также цитируется Ларри Кьюбан, почетный профессор образования Стэнфордского университета:
В статье, опубликованной на веб-сайте Национальной ассоциации директоров средних школ, подробно описаны плюсы и минусы интерактивных досок. [ нужна цитата ]
В отчете об интерактивных досках Лондонского института образования говорится:
В докладе были освещены следующие проблемы:
Существует ряд обзоров литературы, выводов и статей по использованию интерактивных досок в классе:
Интерактивные доски могут использовать один из нескольких типов сенсорных технологий для отслеживания взаимодействия на поверхности экрана: резистивный , электромагнитный, инфракрасный оптический, лазерный , ультразвуковой и на основе камеры (оптический).
Интерактивная доска дисплея может быть изготовлена путем прикрепления электронного мультимедийного устройства, такого как планшет, к доске дисплея. Методы крепления планшетов к доскам дисплея включают вырезание окна в доске дисплея и фиксацию кармана за окном для вставки и удерживания планшета, [25] вставление булавок в лицевую часть доски дисплея, при этом планшет опирается на штифты, прикрепление прикрепите шнурок к планшету, чтобы повесить его на плату дисплея, [26] или используйте двустороннюю клейкую ленту, чтобы прикрепить планшет к панели дисплея. [27] Projex Boards производит доску для планшетов с карманом, мольбертом и заголовком. Назначение досок для планшетов — удерживать планшет на доске на уровне глаз, чтобы облегчить общение между аудиторией и докладчиком. Некоторые планшетные интерактивные табло имеют отверстия для электрических шнуров [28] в виде отверстий в нижней части табло.
Перманентные маркеры и использование обычных маркеров сухого стирания могут создать проблемы на некоторых поверхностях интерактивных досок, поскольку поверхности интерактивных досок чаще всего состоят из меламина , который представляет собой пористую окрашенную поверхность, которая может впитывать чернила маркера. Проколы, вмятины и другие повреждения поверхностей также представляют опасность.
Некоторые преподаватели обнаружили, что использование интерактивных досок укрепляет старинный метод обучения: учитель говорит, а ученики слушают. Эта модель обучения противоречит многим современным моделям обучения.
Интерактивные доски обычно доступны в двух формах: фронтальная и обратная проекция.
Некоторые производители также предоставляют возможность поднимать и опускать дисплей для удобства пользователей разного роста.
Некоторые производители предлагают короткофокусные проекционные системы, в которых проектор со специальной широкоугольной линзой устанавливается гораздо ближе к поверхности интерактивной доски и проецирует вниз под углом около 45 градусов. Они значительно уменьшают теневые эффекты традиционных систем фронтальной проекции и исключают у пользователя любую возможность увидеть луч проектора. Риск кражи проектора, который является проблемой для некоторых школьных округов, снижается за счет интеграции проектора с интерактивной доской.
Некоторые производители представили унифицированную систему, в которой доски, короткофокусная проекционная система и аудиосистема объединены в один блок, который можно устанавливать на разной высоте и который позволяет маленьким детям и людям в инвалидных колясках получить доступ ко всем частям доски. Снижение затрат на установку делает эти короткофокусные проекционные системы экономически эффективными.
В большинстве случаев сенсорную поверхность необходимо изначально откалибровать по изображению на дисплее. Этот процесс включает в себя отображение последовательности точек или крестиков на сенсорной поверхности и предоставление пользователю возможности выбирать эти точки стилусом или пальцем. Этот процесс называется выравниванием, калибровкой или ориентацией. Стационарные установки с проекторами и панелями, прикрепленными болтами к крыше и стене, значительно уменьшают или устраняют необходимость калибровки.
Некоторые интерактивные доски могут автоматически обнаруживать проецируемые изображения во время калибровки другого типа. Технология была разработана Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc и раскрыта в патенте № 7 001 023. [29] Компьютер проецирует последовательность белых и черных полос кода Грея на сенсорную поверхность, а светочувствительные датчики за сенсорной поверхностью обнаруживают свет, проходящий через сенсорную поверхность. Эта последовательность позволяет компьютеру совместить сенсорную поверхность с дисплеем; однако он имеет тот недостаток, что имеет крошечные «мертвые зоны» размером с волокно на резистивной сенсорной поверхности, где присутствуют датчики света. «Мертвые зоны» настолько малы, что прикосновения в этой области по-прежнему корректно отображаются на компьютере.
Другая система предполагает наличие датчика освещенности, встроенного в проектор и обращенного к экрану. Когда проектор генерирует калибровочное изображение (процесс, называемый «обучением»), он обнаруживает изменение света, отраженного от черной границы и белой поверхности. Таким образом, он может однозначно вычислить все коэффициенты преобразования линейной матрицы.
Еще одна система включает в себя камеру, встроенную в портативную ручку, с невидимыми для человека целями, вводимыми в поток изображений, отправляемый на проектор или дисплей, содержащий информацию о местоположении, где камера обнаруживает эту информацию и соответствующим образом рассчитывает положение, вообще не требуя калибровки. Такая технология и система интегрированы в penveu и дополнительно раскрыты в патенте 8,217,997 [30].
Для интерактивных досок доступны различные аксессуары:
