ОТ МЕЛА К ЭЛЕКТРОНИКЕ
Непременным атрибутом любого школьного класса или институтской аудитории была и остается грифельная доска, на которой пишут и рисуют мелом. Первые доски делали из аспидного сланца и писали на них грифелями - отсюда и название.
Долгое время использовались грифельные доски из крашеной фанеры, линолеума или матированного стекла. В конце XX века появились "безмеловые" пластиковые доски белого цвета, на которых можно писать и рисовать специальными фломастерами-маркерами и стирать написанное смоченной салфеткой. Нашли применение и так называемые флип-чарты - заменяющие доску огромные блокноты с закрепленными в специальном зажиме листами бумаги. После того как верхний лист целиком покрывается записями, его отрывают или заменяют на чистый.
Но по-настоящему классная доска начала меняться уже на наших глазах. Важным событием стало появление электронных копирующих досок, изображение с которых можно распечатать на бумаге в виде ксерокопий, уменьшенных до размеров обычного машинописного листа формата А4. В первых моделях эта задача решалась механически: бесконечная замкнутая лента из белого пластика, на которой писали фломастерами, прогонялась через копирующую приставку. Современные модели гораздо удобнее: копирующий блок сканирует надписи и рисунки на поверхности доски, и по желанию преподавателя принтер распечатывает нужное количество копий в качестве "раздаточного материала". Сделанные записи можно сохранить на жестком диске компьютера, а при необходимости добавить необходимые замечания и пометки.
Венцом эволюции классной доски стала интерактивная доска (smart board). С помощью проектора на нее выводят из компьютера любую информацию, а затем вручную дополняют изображение заметками, комментариями, примечаниями или акцентируют внимание учащихся, обводя важные фрагменты. Все созданные записи и наброски можно сохранить в компьютере.
НА ОТРАЖЕНИЕ И НА ПРОСВЕТ
Принципы работы интерактивной доски с прямой проекцией (на отражение) довольно просты. Фактически речь идет о большом графическом планшете. Его белая поверхность играет роль обычного экрана, но в отличие от него чувствительна к нажатию (сенсорная доска). В глубине доски скрыты две сетки из взаимно перекрещивающихся тончайших проводящих полосок, разделенные воздушным промежутком (см. "Наука и жизнь № 10, 2005 г.). На одну систему полосок (скажем, горизонтальную) поочередно в бесконечном цикле подаются электрические импульсы. В месте нажатия обе сетки сближаются настолько, что проводящие полоски соприкасаются, и на вертикальных полосках электронная схема обнаружит появление электрического тока. Таким способом удается определить координату Х точки нажатия, а по моменту времени появления импульса - и координату Y. И здесь компьютер создает цветную точку.
"Рисовать" на доске можно любым твердым предметом или даже пальцем. Компьютерная программа воспринимает эти действия как движение мыши обычного ПК или стилуса карманного компьютера. Прикасаясь к поверхности доски либо проводя по ней, можно также нажимать экранные кнопки, перетаскивать объекты, масштабировать и поворачивать их, работать с элементами диалоговых окон, выведенных на доску. Таким же образом печатают текст, прикасаясь к клавишам виртуальной клавиатуры на экране-доске.
Конечно, у сенсорных интерактивных досок есть недостатки. Так, стоящий перед доской преподаватель или учащийся загораживает собой проецируемое изображение, а система датчиков не позволяет писать и рисовать на доске вдвоем одновременно.
Обе эти проблемы успешно решаются в конструкциях интерактивных досок с обратной проекцией (на просвет). Они более сложны по устройству, и положение специального маркера регистрируется оптическим способом - фотодатчиками или цифровыми видеокамерами. Проектор с системой зеркал размещается за плоскостью доски.
Маркеры, лежащие в специальных гнездах на нижней панели доски, - похожие на фломастеры пластмассовые стержни со скругленными кончиками (чтобы не повредить поверхность доски). Если вынуть из гнезда один из маркеров, то датчик зафиксирует его отсутствие и даст команду компьютеру включить режим рисования цветом, заданным для этого гнезда. С этого момента вся информация о перемещении кончика маркера по поверхности доски будет передаваться в компьютер и восприниматься аналогично перемещению указателя мыши при нажатой левой клавише, когда вы выбираете инструмент "карандаш" при работе в стандартном графическом редакторе Paint. Так же действует и специальный "ластик", тоже лежащий в гнезде рядом с маркерами. Когда вы его вынимаете, в компьютер передается команда на включение режима стирания.
При работе с маркером или "ластиком" специальная программа, называемая драйвером интерактивной доски, формирует "информационный слой" поверх изображения, выводимого на экран. Этот слой представляет собой как бы прозрачную кальку, наложенную на обычную бумажную страницу. Все его содержимое по мере создания поступает из компьютера в проектор и показывается на доске вместе с основным изображением. Любое касание поверхности маркером, который сам по себе следов конечно же не оставляет, тут же превращается в линию соответствующего цвета в том месте, где вы ее провели. А поскольку вся информация формируется в компьютере, то ею можно гибко управлять: преобразовывать, в частности автоматически распознавать рукописный текст; сохранять на диске; распечатывать, в том числе на цветном принтере; использовать в качестве иллюстраций в других программах и документах и т.д. Вся эта технология в целом получила название "цифровые чернила" (digital ink).
ГЛАВНОЕ - УВЛЕЧЬ АУДИТОРИЮ
Возможные области применения интерактивной доски обуславливаются ее свойствами. Например, с ее помощью гораздо интереснее проходят электронные презентации. На доску обычно выводят заранее подготовленные в программе PowerPoint слайды, а докладчик может по ходу рассказа делать на экране дополнительные пометки, подчеркивать основную мысль и т.д. При этом он учитывает реакцию конкретной аудитории, оперативно отвечает на возникающие вопросы. После презентации можно распечатать слайды со всеми рукописными пометками и раздать их слушателям.
Гораздо более широкие перспективы открывает доска перед школьными учителями. К ней обычно прилагается много дополнительных программ. Среди них - поддержка виртуальной клавиатуры, программа распознавания рукописного текста (правда, кириллицу она пока распознавать не в состоянии), утилиты (вспомогательные программы) для перевода всего происходящего на экране в видеофайл (можно, например, создавать демонстрационные ролики, на которых рассматриваются задачи, требующие для достижения результата ряда последовательных действий). Но наиболее интересна программа, позволяющая создавать отдельные слайды (в том числе мгновенные снимки экрана, или скриншоты), размещать на них текст, рисунки и анимационные фрагменты, а также масштабировать и поворачивать их по своему желанию. Благодаря большой библиотеке готовых рисунков на различные темы доску можно использовать при изучении самых разных предметов школьной программы. Таким образом, преподаватель получает в свое распоряжение инструмент для создания эффективной творческой среды.
Очень увлекательно работать в режиме "виртуальной лаборатории", позволяющей самостоятельно трансформировать изображаемые объекты, свободно экспериментировать с ними.
Можно было бы возразить, что подобные возможности предоставляет обычный персональный компьютер, и зачем дополнительно тратиться на новое дорогостоящее оборудование? Дело в том, что при работе в локальной сети компьютеризованного класса достигаются наглядность представления информации, интерактивность, компактность хранения материалов, быстрота поиска и доступа к ним и многое другое. Однако процесс образования строится исключительно по индивидуальному принципу: каждый учащийся сам по себе знакомится с теоретическим материалом, выполняет собственный вариант практических заданий, а преподаватель лишь выборочно поглядывает на экраны или даже полностью доверяет контроль знаний бесстрастному "электронному экзаменатору". В результате учащийся часто теряет навыки работы в коллективе, оказывается оторванным от реальной жизни, погруженным в свой виртуальный мир.
Получив новые информационные и коммуникационные технологии, мы лишились многих традиционных методов обучения. Все меньшее значение имеют такие формы педагогической работы, как ответ у доски, коллективное обсуждение изучаемого материала. За то, что подобная тенденция у нас еще не стала массовой, благодарить, как это ни парадоксально, надо недостаточное техническое оснащение школ, когда приходится сажать за один дисплей двоих, а то и троих учеников, и они волей-неволей выполняют задание сообща.
Объединяя возможности персональных компьютеров и интерактивной доски, мы получаем уникальную образовательную систему. Учитель, выводя на интерактивную доску очередное задание, может вызвать к ней одного или нескольких учеников для "публичного" решения задачи; в случае ошибок организовать дискуссию с классом либо (если работа ведется в составе локальной сети) продемонстрировать для общего обсуждения результаты индивидуальной работы учащихся, дополнить их своими рукописными и графическими комментариями. Работа с интерактивной доской доступна даже ученикам младших классов, которые еще, возможно, не умеют действовать клавиатурой или мышью: идеология, моторика здесь те же, что и при использовании обычной, грифельной доски, только вместо мела используется не пачкающий руки пластиковый маркер.
САМОСТОЯТЕЛЬНОСТЬ И ТВОРЧЕСТВО
Успех, разумеется, зависит от качества обучающих программ. Например, разве не заманчиво, оказавшись в моделирующей среде программы "Живая геометрия", "оживить" сделанный на доске чертеж, просто двигая его пальцем? Теперь школьнику не приходится "зазубривать" формулировки из учебника. Он может шаг за шагом проверить их на практике и сам найти доказательство той или иной теоремы, при этом ошибаться и исправлять ошибки, перебирать возможные варианты, искать и находить требуемое решение, постигая внутренний смысл своих действий, а не механически повторяя приведенные в книге чертежи и формулы.
"Живая геометрия" позволяет создавать на рабочем поле те или иные геометрические фигуры и выполнять построения, используя имеющиеся в комплекте готовые инструменты (примитивы) и заложенные в меню различные преобразования: построить прямую, параллельную заданному отрезку; перпендикуляр или касательную; фигуру, симметричную относительно точки или оси, и пр. В программе есть встроенный калькулятор для измерения длин, площадей и прочих геометрических величин. Результаты этих вычислений могут использоваться как параметры при построении очередных объектов. При этом сохраняется и строго отслеживается вся иерархия объектов, то есть при изменении положения первоначального объекта преобразуются все объекты, построенные на его основе. Например, перемещая на интерактивной доске окружность, можно увидеть, как меняется положение касательных к ней, а меняя положение вершин треугольника и следя за результатами расчетов калькулятора, убедиться, что сумма его углов всегда равна 180 градусам.
Для самых маленьких учеников, несомненно, окажутся интересными и полезными "виртуальные лаборатории", такие, как логические игры для юных изобретателей из серии "Заработало!". С их помощью дети создают из обычных предметов механизмы по достаточно сложным кинематическим схемам: например, свечка пережигает веревочку, удерживавшую воздушный шарик; шарик, взлетая, сталкивает гирьку; та, падая на весы, наклоняет их чашки, так что одна из них толкает ножницы, которые перерезают бечевку, и так далее. Нечто подобное можно было увидеть в сериях мультфильмов о Томе и Джерри и коте Леопольде.
По сути, это несколько больше, чем просто игра. Фактически речь идет об упрощенной, доступной пониманию младших школьников, но вместе с тем полноценной системе физического моделирования. В создаваемых моделях поведение игровых объектов соответствует реальным законам физики. Кстати, один из режимов программы позволяет свободно экспериментировать со всеми доступными объектами: механическими, электрическими, тепловыми, оптическими и др. Дети сами разрабатывают эксперимент, а затем с использованием интерактивной доски всем классом знакомятся с необычными свойствами привычных вещей и при этом ничего не разбивают и не ломают.
Технологии "цифровых чернил" для системы образования бурно развиваются, интерактивные доски уже появляются в российских школах: например, в Москве их централизованно закупили для школ Южного административного округа. В Интернете есть сайт www.smartboard.ru, где помещена большая подборка материалов как об устройстве интерактивных досок и их разновидностях, так и о возможностях их применения, в том числе конечно же в сфере образования.
