Обучающая система

Полезная модель относится к области педагогики, в частности к способам использования наглядной и звуковой демонстрации материала, подлежащего изучению.

Для повышения эффективности обучения и усвоения учебного материала, а также формирования профессиональных навыков обучаемых в обучающей системе, содержащей локальную сеть 1, включающую по меньшей мере сетевой компьютер обучающего 2, средство распознавания действий обучаемого в виде видеокамеры общего обзора 3, подключенной к сетевому компьютеру 2, средства демонстрации 4 и хранения учебного материала 7, рабочие места обучаемых 8, согласно полезной модели сетевой компьютер 2 снабжен по меньшей мере одной видеокамерой локального обзора 9, подключенной к нему, установленной на рабочем месте обучаемого 8 с возможностью получения изображения учебного материала в формате 3D и в поле зрения видеокамеры общего обзора 3, установленной с возможностью перемещения и фиксации вдоль рабочих мест обучаемых 8.

В предпочтительном варианте выполнения сетевой компьютер 2 имеет точку доступа 26 для подключения мобильных электронных устройств, например ноутбуков, смартфонов и д. т.

Полезная модель относится к области педагогики, в частности к способам использования наглядной и звуковой демонстрации материала, подлежащего изучению.

Известна цифровая видеосистема контроля за хирургическими операциями, включающая сервер и по меньшей мере один компьютер, включенный в локальную сеть, поворотную видеокамеру и микрофон, подключенные к серверу, процессор для оцифровки и считывания, устройство демонстрации видеоизображения, подключенные к компьютеру. Причем поворотная видеокамера с трансфокатором установлена над операционным столом, например, встроена в рефлектор (Патент на полезную модель RU 37918, кл. А61В 17/00).

Недостатками известной цифровой видеосистемы контроля за хирургическими операциями является низкая эффективность усвоения учебного материала и то, что она имеет узкоспециализированное назначение.

Указанные недостатки обусловлены тем, что обучение начинающих хирургов проводят путем слежения за ходом выполнения операции хирургом. Обучаемые полученную визуально информацию учебного материала не закрепляют путем пересказа вслух или не повторяют действия хирурга, выполняемые им в процессе изучаемой хирургической операции, что снижает эффективность обучения и как следствие усвоения учебного материала.

Известная цифровая видеосистема контроля обеспечивает возможность наблюдения за выполнением только хирургических операций, что делает ее узкоспециализированной. Кроме того съемка одной видеокамерой позволяет фиксировать происходящее только непосредственно в зоне хирургической операции, а не весь процесс операции в целом, включая весь коллектив специалистов, участвующий в ней. Это лишает возможности опытного хирурга, выполняющего операцию, изучить себя со стороны, то есть провести телерефлексию, выполняемой им операции и самому себе в процессе выполнения этой операции, что способствовало бы его дальнейшему профессиональному совершенствованию и улучшению координации взаимодействий его с ассистентами в процессе выполнения хирургической операции. Кроме этого, обучаемые не получают дополнительную информацию об изучаемой ими хирургической операции, что снижает эффективность обучения.

Наиболее близким по достигаемому эффекту является обучающая система, содержащая сервер и, по меньшей мере, один терминал пользователя, соединенный с указанным сервером через сеть, при этом сервер включает средства хранения, по меньшей мере, одного учебного материала; средство передачи указанного учебного материала на терминал пользователя с использованием сети. Терминал пользователя включает средство получения учебного материала от сервера, с использованием сети, средство демонстрации полученного учебного материала пользователю; средство распознавания действий пользователя во время демонстрации учебного материала; средство передачи указанных распознанных действий пользователя; сервер дополнительно содержит средство получения распознанных действий пользователя от терминала пользователя через сеть; средство оценки отношения к обучению пользователя на основе вышеуказанных действий. (Патент на изобретение RU 2262738, кл. G06F 17/60 - прототип).

Недостатками известной обучающей системы, принятой за прототип, являются низкая эффективность усвоения учебного материала.

Указанные недостатки наиболее близкой по достигаемому эффекту обучающей системы обусловлены следующим. Известная обучающая система предназначена для дистанционного обучения, что делает ее узкоспециализированной.

В известной обучающей системе, получаемое в результате видеосъемки видеоизображение используется для наблюдения обучающего за обучаемым. Обучаемый не использует, получаемое видеоизображение своей работы, для рефлексии своего процесса изучения учебного материала. Это снижает эффективность усвоения учебного материала обучаемым.

Оценивание отношения к обучению обучаемого и усвоения им учебного материала с помощью известной обучающей системы не эффективно, поскольку известная обучающая система собирает информацию, фиксируя с помощью видеокамеры насколько серьезно или несерьезно относится обучаемый к процессу обучения. Такая оценка субъективна, а значит не точная.

Кроме этого известная дистанционная обучающая система не работоспособна в случае, когда в процессе обучения приобретаются практические навыки: при выполнении лабораторных работ и на практических занятиях. Обусловлено это тем, что у обучающего нет контроля за результатом выполненной лабораторной работы или практического занятия.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности обучения и усвоения информации учебного материала.

Технический результат достигается тем, что в обучающей системе, содержащей локальную сеть, включающую по меньшей мере сетевой компьютер обучающего, средство распознавания действий обучаемого в виде видеокамеры общего обзора, подключенной к сетевому компьютеру, средства демонстрации и хранения учебного материала, рабочие места обучаемых, в отличие от прототипа, сетевой компьютер снабжен по меньшей мере одной видеокамерой локального обзора, подключенной к нему, установленной на рабочем месте обучаемого с возможностью получения изображения учебного материала в формате 3D и в поле зрения видеокамеры общего обзора, установленной с возможностью перемещения и фиксации вдоль рабочих мест обучаемых.

В предпочтительном варианте выполнения сетевой компьютер имеет разъемы для внешнего подключения мобильных электронных устройств, например ноутбуков, нетбуков, смартфонов и д. т

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 приведена блок-схема обучающей системы; на фиг.2 приведена схема расположения видеокамер обучающей системы в рабочем положении; на фиг.3 - тоже, в нерабочем положении; на фиг.4 приведена схема расположения видеокамер обучающей системы в варианте использования нескольких видеокамер локального обзора; на фиг.5 - тоже, по виду А на фиг.4.

Обучающая система содержит локальную сеть 1, включающую по меньшей мере сетевой компьютер обучающего 2, средство распознавания действий обучаемого в виде видеокамеры общего обзора 3, подключенной к сетевому компьютеру 2, средства демонстрации, например монитор 4 или проектор 5 с экраном 6 и хранения учебного материала - база данных 7, рабочие места обучаемых 8 в учебной аудитории. Сетевой компьютер 2 может быть использован в режиме сервера. Сетевой компьютер 2 снабжен, по меньшей мере одной видеокамерой локального обзора 9, подключенной к нему, установленной на рабочем месте обучаемого 8 с возможностью получения изображения учебного материала в формате 3D и в поле зрения видеокамеры общего обзора 3, установленной с возможностью перемещения и фиксации вдоль рабочих мест обучаемых 8. В качестве видеокамеры может быть использована, например, веб-камеры «Microsoft VX 7000». Эта камера имеет дополнительные возможности -воспроизводит различные видеоэффекты, некоторые из которых могут быть использованы в телерефлексии. Может быть использована веб-камера «D-Link DCS-2121», являющаяся представителем класса IP-камер. Ей присваивается свой IP-адрес в локальной сети, что позволяет с одной камеры передавать изображение на несколько компьютеров одновременно.

Для получения изображения учебного материала в формате 3D используют одну видеокамеру локального обзора 9, положение которой изменяют, время от времени или ее постоянно перемещают по замкнутой траектории. В другом варианте выполнения используют несколько видеокамер локального обзора 9, установленных в необходимых ракурсах 9 (фиг.4 и фиг.5). Изображение нескольких видеокамер локального обзора 9 воспроизводят на мониторе 4 одновременно, что позволяет получать объемное изображение, разделенное на фрагменты. Это увеличивает информативность объемного изображения. Например, видеть одновременно на экране монитора 4 вид спереди и вид сзади изучаемого процесса или другие любые выбранные ракурсы этого изучаемого процесса. Перемещение в пространстве аудитории видеокамер общего обзора 3 и видеокамеры локального обзора 9 обеспечивает штатив 10, перемещающийся по монорельсу 11 с помощью роликов 12. Штатив 10 включает телескопический рычаг 13, закрепленный с помощью шарнира 14 на подвижной опоре 15 и закрепленный с помощью шарнира 16 на пластине 17. На пластине 17 размещается с возможностью поворота и фиксации видеокамера общего обзора 3. Рычаг 18 с помощью шарнира 19 крепится к пластине 17, а шарнира 20 к опоре 21 на которой крепится одна или несколько видеокамерой локального обзора 9. Шарниры 14, 16, 19 и 20 имеют фиксаторы (не показаны), предотвращающие их вращение в рабочем положении штатива 10. Опора 21 в предпочтительном варианте выполнения конструкции имеет обод 22, на котором крепятся видеокамеры локального обзора 9, и который с помощью спиц 23 крепится к стержню 24, закрепленному в подшипниковой опоре 25 с возможностью вращения вручную или механизировано - с помощью тихоходного двигателя (не показан).

Сетевой компьютер 2 имеет точку доступа 26 - разъемы для внешнего подключения мобильных электронных устройств 27, например ноутбуков, нетбуков, смартфонов и т.д.

Обучающая система работает следующим образом. Предварительно перед началом выполнения учебного задания видеокамеру общего обзора 3, изменяя положение штатива 10, устанавливают для съемки рабочего места обучаемого 8 и включают ее. Одновременно видеокамеру локального обзора 9 или несколько видеокамер локального обзора 9, закрепленных на ободе 22 располагают для съемки под нужным ракурсом процесса, выполняемого обучаемым. Например, при выполнении лабораторной работы «Разборка и сборка червячного редуктора» по дисциплине «Детали машин и основы конструирования» для специальности 110301.65 - Механизация сельского хозяйства достаточно использовать одну видеокамеру локального обзора 9, установленную сверху над рабочем местом обучаемого 8. При выполнении учебных заданий с использованием относительно сложных феноменов, например электрической дуги при электросварке деталей, используют съемку несколькими видеокамерами локального обзора 9, снимающими процесс электросварки деталей под несколькими ракурсами.

С помощью полученных видеоизображений обучаемые закрепляют свои навыки и умения путем совместного изучения обучающим и обучаемым полученных видеоизображений. Для этого обучаемый проводит в вербальной форме индивидуальную телерефлексию выполнения обучаемым учебного задания по форме и содержанию его действий по закреплению навыков. Обучаемый использует для телерефлексии отображение на носителях информации выполнения обучаемым учебного задания.

Обучающий для обучаемого воспроизводит на мониторе сетевого компьютера изображение действий обучаемого при выполнении учебного задания. При этом обучающий делит информацию, транслируемую с монитора на фрагменты, после каждого из которых делает остановку трансляции информации сетевым компьютером. Во время этих остановок-пауз обучающий высказывает в вербальной форме вслух критические замечания по форме и содержанию произведенных обучаемым действий и достигнутых им результатов. Процесс рефлексии - критический разбор обучающим действий и достигнутых результатов обучаемым снимают видеокамерой общего обзора 3, предварительно развернутой в сторону сетевого компьютерами отображают в электронной памяти сетевого компьютера.

Затем обучающий сохраняет видеозапись проделанной телерефлексии в базе данных 7 сетевого компьютера 1 и передает обучаемому на его мобильное электронное устройство с помощью флеш-карты или через точку доступа 26. После этого обучаемый сам проводит телерефлексию в учебной лаборатории, используя видеоизображение своих действий при выполнении учебного задания.

Передача обучаемым видеоизображения учебного материала обучаемому может осуществляться через Интернет (фиг.1). В этом случае обучаемый сам проводит телерефлексию вне учебной лаборатории.

Применение полезной модели позволит повысить эффективность обучения и усвоения учебного материала, а также формирования профессиональных навыков обучаемых. Позволит улучшить процесс хранения информации о лабораторной работе и практическом занятии путем использования базы данных учебного материала в сетевом компьютере. Хранение видеоизображения процесса выполнения обучаемым учебного задания в базе данных сетевого компьютера обучающего улучшит контроль за выполнением задания лабораторной работы и практического занятия обучающим.

1. Обучающая система, содержащая локальную сеть, включающую по меньшей мере сетевой компьютер обучающего, средство распознавания действий обучаемого в виде видеокамеры общего обзора, подключенной к сетевому компьютеру, средства демонстрации и хранения учебного материала, рабочие места обучаемых, отличающаяся тем, что сетевой компьютер снабжен по меньшей мере одной видеокамерой локального обзора, подключенной к нему, установленной на рабочем месте обучаемого с возможностью получения изображения учебного материала в формате 3D и в поле зрения видеокамеры общего обзора, установленной с возможностью перемещения и фиксации вдоль рабочих мест обучаемых.

2. Обучающая система по п.1, отличающаяся тем, что сетевой компьютер имеет точку доступа для подключения мобильных электронных устройств, например ноутбуков, смартфонов и т.д.